Improvement in Bone Properties by Using Risedronate Adsorbed Hydroxyapatite Novel Nanoparticle Based Formulation in a Rat Model of Osteoporosis

A superior drug formulation capable of achieving efficient osteogenesis is in imperative demand for the treatment of osteoporosis. In the present study we investigated the potential of using novel risedronate-hydroxyapatite (HA) nanoparticle based formulation in an animal model of established osteoporosis. Nanoparticles of HA loaded with risedronate (NHLR) of various sizes (80-130 nm) were generated for bone targeted drug delivery. Three months after ovariectomy, 36 ovariectomized (OVX) rats were divided into 6 equal groups and treated with various doses of NHLR (500,350 and 250 mu g/kg intravenous single dose) and sodium risedronate (500 mu g/kg, intravenous single dose). Untreated OVX and sham OVX served as controls. One month after drug administration, the left tibia and femur were tested for bone mechanical properties and histology, respectively. In the right femur, bone density was measured by method based on Archimedes principle and bone porosity analyses were performed using X-ray imaging. NHLR (250 mu g/kg) showed a significant increase in bone density and reduced bone porosity when compared with OVX control. Moreover, NHLR (250 mu g/kg) significantly increased bone mechanical properties and bone quality when compared with OVX control. The results strongly suggest that the NHLR, which is a novel nanoparticle based formulation, has a therapeutic advantage over risedronate sodium monotherapy for the treatment of osteoporosis in a rat model of postmenopausal osteoporosis.

Homocysteine alters the osteoprotegerin/RANKL system in the osteoblast to promote bone loss: pivotal role of the redox regulator forkhead O1

In this study we determined the molecular mechanisms of how homocysteine differentially affects receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand (RANKL) and osteoprotegerin (OPG) synthesis in the bone. The results showed that oxidative stress induced by homocysteine deranges insulin-sensitive FOXO1 and MAP kinase signaling cascades to decrease OPG and increase RANKL synthesis in osteoblast cultures. We observed that downregulation of insulin/FOXO1 and p38 MAP kinase signaling mechanisms due to phosphorylation of protein phosphatase 2 A (PP2A) was the key event that inhibited OPG synthesis in homocysteine-treated osteoblast cultures. siRNA knockdown experiments confirmed that FOXO1 is integral to OPG and p38 synthesis. Conversely homocysteine increased RANKL synthesis in osteoblasts through c-Jun/JNK MAP kinase signaling mechanisms independent of FOXO1. In the rat bone milieu, high-methionine diet-induced hyperhomocysteinemia lowered FOXO1 and OPG expression and increased synthesis of proresorptive and inflammatory cytokines such as RANKL, M-CSF, IL-1 alpha, IL-1 beta, G-CSF, GM-CSF, MIP-1 alpha, IFN-gamma, IL-17, and TNF-alpha. Such pathophysiological conditions were exacerbated by ovariectomy. Lowering the serum homocysteine level by a simultaneous supplementation with N-acetylcysteine improved OPG and FOXO1 expression and partially antagonized RANKL and proresorptive cytokine synthesis in the bone milieu. These results emphasize that hyperhomocysteinemia alters the redox regulatory mechanism in the osteoblast by activating PP2A and deranging FOXO1 and MAPK signaling cascades, eventually shifting the OPG:RANKL ratio toward increased osteoclast activity and decreased bone quality (C) 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.

Osteoprotective effect of propranolol in ovariectomized rats: a comparison with zoledronic acid and alfacalcidol

Currently beta-adrenergic receptor blockers are considered to be potential drugs under investigation for preventive or therapeutic effect in osteoporosis. However, there is no published data showing the comparative study of beta-blockers with well accepted agents for the treatment of osteoporosis. To address this question, we compared the effects of propranolol with well accepted treatments like zoledronic acid and alfacalcidol in an animal model of postmenopausal osteoporosis. Five days after ovariectomy, 36 ovariectomized (OVX) rats were divided into 6 equal groups, randomized to treatments zoledronic acid (100 mu g/kg, intravenous single dose); alfacalcidol (0.5 mu g/kg, oral gauge daily); propranolol (0.1 mg/kg, subcutaneously 5 days per week) for 12 weeks. Untreated OVX and sham OVX were used as controls. At the end of treatment serum calcium and alkaline phosphatase were assayed. Femurs were removed and tested for bone density, bone porosity, bone mechanical properties and trabecular micro-architecture. Propranolol showed a significant decrease in alkaline phosphatase levels and bone porosity in comparison to OVX control. Moreover, propranolol significantly improved bone density, bone mechanical properties and inhibited the deterioration of trabecular microarchitecture when compared with OVX control. The osteoprotective effect of propranolol was comparable with zoledronic acid and alfacalcidol. Based on this comparative study, the results strongly suggest that propranolol can be a candidate therapeutic drug for the management of postmenopausal osteoporosis.

Comparative Evaluation of Zoledronic Acid, Alfacalcidol and Propranolol in Pharmacological Correction of Experimental Osteoporosis

Propranolol, a beta-adrenergic receptor blocker, is presently considered to be a potential therapeutic intervention under investigation for its role in prevention and treatment of osteoporosis. However, no studies have compared the osteoprotective properties of propranolol with well accepted therapeu-tic interventions for the treatment of osteoporosis. To address this question, this study was designed to evaluate the bone protective effects of zoledronic acid, alfacalcidol and propranolol in an animal model of postmenopausal osteoporosis. Five days after ovariectomy, 36 ovariectomized (OVX) rats were divided in- to 6 equal groups, randomized to treatments zoledronic acid (100 μg/kg, intravenous single dose); alfacal-cidol (0.5 μg/kg, oral gauge daily); propranolol (0.1mg/kg, subcutaneously 5 days per week) for 12 weeks. Untreated OVX and sham OVX were used as controls. At the end of the study, rats were killed under anesthesia. For bone porosity evaluation, whole fourth lumbar vertebrae (LV4) were removed. LV4 were also used to measure bone mechanical propeties. Left femurs were used for bone histology. Propranolol showed a significant decrease in bone porosity in comparison to OVX control. Moreover, propranolol sig- nificantly improved bone mechanical properties and bone quality when compared with OVX control. The osteoprotective effect of propranolol was comparable with zoledronic acid and alfacalcidol. Based on this comparative study, the results strongly suggest that propranolol might be new therapeutic intervention for the management of postmenopausal osteoporosis in humans.

Efeitos da associação da ovariectomia com uma dieta hiperlipídica sobre alterações no metabolismo lipídico, remodelamento e redistribuição do tecido adiposo e sobre os marcadores inflamatórios em camundongas C57BL/6

A menopausa está associada a algumas alterações metabólicas como a obesidade, dislipidemia e inflamação, entre outras anomalias presentes na síndrome metabólica humana. Uma dieta hiperlipídica ou high-fat (HF) associada à menopausa piora tais alterações, aumentando ainda mais o risco de doença cardiovascular. A hipótese de que uma dieta HF agrava as complicações relacionadas à ovariectomia foi testada. Foram avaliadas fêmeas C57BL/6 ovariectomizadas (OVX) ou com operação SHAM e alimentados com ração padrão ou Standard Chow (SC, 10% de gordura) ou uma dieta HF (60% de gordura) por 18 semanas. A eficiência alimentar (EA), massa corporal (MC), distribuição regional das massas de gordura e a morfometria dos adipócitos foram estudados. As análises de sangue (colesterol total, CT, triglicerídeos, TG, citocinas e adipocinas) foram realizadas. Camundongas OVX-HF apresentaram maior EA e maior MC do que os demais grupos (P<0,05). A gordura visceral (ovariana e retroperitoneal) e a gordura subcutânea (gordura inguinal) tiveram o mesmo padrão de distribuição entre os grupos SHAM-SC, SHAM-HF e OVX-SC, mas o grupo OVX-HF apresentou um padrão diferente de acúmulo de gordura - muito maior do que no rupo SHAM-SC. A associação da ovariectomia com a dieta HF aumentou significativamente o diâmetro dos adipócitos dos animais OVX-HF em comparação aos SHAM-HF (P<0,0001) e também agravou a elevação dos níveis de CT, TG e de leptina nas camundongas OVX-HF, em relação aos OVX-SC (P<0,0001). Os níveis de adiponectina foram maiores nas camundongas OVX-SC comparados com as das camundongas SHAM-SC e OVX-HF (P<0,001). A associação da ovariectomia com a dieta HF agravou o aumento dos níveis séricos de leptina em camundongas OVX-HF, em relação aos OVX-SC (P<0,005). TNF-alfa não foi diferente entre os grupos, mas a IL-6 foi significativamente maior nas camundongas OVX-HF comparados a ambos os grupos SHAM-HF e OVX-SC (P<0,0001). Concluindo, a ingestão de uma dieta hiperlipídica por camundongas ovariectomizadas, leva ao aumento do acúmulo e redistribuição inadequada de gordura, à piora dos níveis de citocinas e adipocinas, assim como à desordem metabólica, o que aumenta os fatores de risco para doenças cardiovasculares.

Efeitos da associação entre dieta hiperlipídica e ovariectomia sobre aspectos comportamentais, lipídeos séricos e o desenvolvimento corporal de ratas adultas

O aumento da longevidade evidenciou nas mulheres os efeitos deletérios da deficiência ovariana como, a obesidade central e as doenças neurodegenerativas. Os hábitos alimentares modernos favorecem o consumo excessivo de gorduras, que contribuem para efeitos adversos sobre a saúde, incluindo alteração da composição corporal e da função nervosa. Assim, objetivamos estudar como a dieta hiperlipídica (DH), contendo óleo de soja, associada à perda da função gonadal influenciam o comportamento e o desenvolvimento corporal de ratas adultas. Ratas Wistar adultas foram ovariectomizadas (OVX) ou pseudo-operadas (C) e após 7d passaram a receber dieta contendo 4%(normo) ou 19%(hiperlípidica) de óleo de soja: C4 (n=29), OVX4 (n=30), C19 (n=30), OVX19 (n=30). Foram avaliados a massa e o comprimento corporais e a ingestão alimentar, e aspectos comportamentais de ansiedade, através de teste no Labirinto em Cruz Elevado (LCE); de busca pela novidade, por testes no Campo Vazado (CV); e aprendizagem/memória avaliada no labirinto aquático radial de 8 braços (LAROB). Ao final dos testes, os animais foram anestesiados, exsanguinados e o tecido adiposo intra-abdominal foi coletado e pesado. O soro foi utilizado para dosagens de triglicerídeo (TG), VLDL-c, colesterol (COL), HDL-c e estradiol. A ingestão alimentar média e o comprimento corporal não diferiram entre os grupos, mas o grupo OVX19 mostrou ganho significativo (13,6%) de massa corporal mais precocemente que os demais. O mesmo padrão foi observado quanto à massa de tecido adiposo, que foi 86% maior no OVX19. Os TG, VLDL e COL aumentaram cerca de 28% no OVX19, porém sem alteração de HDL-c (33,762,2 mg/dl). A DH e a ovariectomia se mostraram ansiogênicos e quando associados, a DH parece reverter o efeito ansiogênico da castração. Padrão similar de resposta foi observado na resposta ao teste de busca por novidade. No teste de aprendizagem/memória o OVX4 apresentou maior tempo de latência no primeiro dia, e todos responderam de forma semelhante nos demais dias. Conclui-se que a deficiência de estradiol acompanhada da ingestão de dieta hiperlipídica mantém o desempenho cognitivo, o comportamento emocional e a motivação, embora prejudique a adiposidade e o metabolismo lipídico.

Alterações estruturais cardíaca e aórticana menopausa cirúrgica associada à hipertensão renovascular em ratos

A menopausa e a hipertensão podem alterar o remodelamento cardiovascular, porém pouco se sabe sobre sua associação no remodelamento ventricular esquerdo e na aorta. As ratas foram separadas em quatro grupos com seis animais cada: grupo Sham, OVX (ratas ooforectomizadas), 2K1C (ratas com dois rins, um clipe), e grupo 2K1C+OVX com período experimental de 11 semanas. O ventrículo esquerdo (VE) e a aorta torácica foram removidos e analisados (microscopia de luz, imuno-histoquímica e estereologia). A citologia vaginal mostrou que os animais dos grupos Sham e 2K1C ciclaram normalmente, entretanto, os animais dos grupos OVX e OVK+2K1C permaneceram na fase do diestro ou proestro. Comparado ao grupo Sham, a pressão arterial aumentou 12% no grupo OVX e 35% maior nos grupos 2K1C e OVX+2K1C. A relação massa do VE/comprimento da tíbia e a área seccional média de cardiomiócitos aumentaram em todos os grupos com exceção do grupo Sham. A vascularização intramiocárdica foi reduzida cerca de 30% em relação ao grupo Sham, não havendo diferença significativa entre os grupos OVX, 2K1C e OVX+2K1C. O tecido conjuntivo cardíaco teve um aumento superior a 45% nos grupos 2K1C e OVX+2K1C comparados ao grupo Sham, sem diferença entre o os animais do grupo Sham e OVX. O número de núcleos de cardiomiócitos do VE foi gradualmente menor nos grupos OVX, 2K1C e OVX+2K1C, sem diferença entre os dois últimos grupos. Imuno-histoquímica positiva para receptor AT1 da Ang II nas células musculares lisas da túnica média da aorta foi observado em todos os grupos. Estes resultados indicam que a ooforectomia e a hipertensão renovascular agem aumentando a pressão arterial independentemente, com conseqüente remodelamento cardíaco adverso, com estímulo maior da hipertensão renovascular que da menopausa induzida cirurgicamente.

Alterações estruturais cardíaca e aórtica na menopausa cirúrgica associada à hipertensão renovascular em ratos

A menopausa e a hipertensão podem alterar o remodelamento cardiovascular, porém pouco se sabe sobre sua associação no remodelamento ventricular esquerdo e na aorta. As ratas foram separadas em quatro grupos com seis animais cada: grupo Sham, OVX (ratas ooforectomizadas), 2K1C (ratas com dois rins, um clipe), e grupo 2K1C+OVX com período experimental de 11 semanas. O ventrículo esquerdo (VE) e a aorta torácica foram removidos e analisados (microscopia de luz, imuno-histoquímica e estereologia). A citologia vaginal mostrou que os animais dos grupos Sham e 2K1C ciclaram normalmente, entretanto, os animais dos grupos OVX e OVK+2K1C permaneceram na fase do diestro ou proestro. Comparado ao grupo Sham, a pressão arterial aumentou 12% no grupo OVX e 35% maior nos grupos 2K1C e OVX+2K1C. A relação massa do VE/comprimento da tíbia e a área seccional média de cardiomiócitos aumentaram em todos os grupos com exceção do grupo Sham. A vascularização intramiocárdica foi reduzida cerca de 30% em relação ao grupo Sham, não havendo diferença significativa entre os grupos OVX, 2K1C e OVX+2K1C. O tecido conjuntivo cardíaco teve um aumento superior a 45% nos grupos 2K1C e OVX+2K1C comparados ao grupo Sham, sem diferença entre o os animais do grupo Sham e OVX. O número de núcleos de cardiomiócitos do VE foi gradualmente menor nos grupos OVX, 2K1C e OVX+2K1C, sem diferença entre os dois últimos grupos. Imuno-histoquímica positiva para receptor AT1 da Ang II nas células musculares lisas da túnica média da aorta foi observado em todos os grupos. Estes resultados indicam que a ooforectomia e a hipertensão renovascular agem aumentando a pressão arterial independentemente, com conseqüente remodelamento cardíaco adverso, com estímulo maior da hipertensão renovascular que da menopausa induzida cirurgicamente.

Transport of anti-sperm monoclonal IGA and IGC into murine male and female genital tracts from blood - Effect of sex hormones

Ab levels in the genital tract may be important in fertility and in preventing sexually transmitted diseases, In this study, I-125-labeled polymer or monomer mAb IgA (C4pIgA or C4mIgA) and IgC2b (C4IgC) to murine lactate dehydrogenase C4 and a polymer mAb IgA (npIgA) not cross-reacting with mouse sperm were intravenously injected into BALB/c mice, and the relative distribution of these Abs was determined. Polymer IgA was transported much more efficiently into the genital tract, trachea, and duodenum of both sexes than C4IgG and C4 mIgA (p < 0.01), The transport of polymer IgA (C4pIgA and npIgA) into the male genital tract greatly increased following orchiectomy (p < 0.01); this change was not affected by testosterone, suggesting that the unknown regulatory factor(s) from the testis may suppress polymer IgA transport, However, the transport of polymer IgA into female genital tissues was significantly decreased by ovariectomy (p < 0.01); this decline can be rectified by P-estradiol but not progesterone treatment, suggesting that estradiol may stimulate polymer IgA transport, Furthermore, the transport of C4IgG into tissues of the Fallopian tubes and the uterus was significantly decreased by treatment with progesterone (p < 0.01). Together, these findings indicate that serum polymer IgA can be transported selectively into the genital tracts of both sexes, that this transport is strongly under the control of gonads, and that transport of Ige into the Fallopian tubes and uterus is downregulated by progesterone.

Migration of mouse antibody-secreting hybridoma cells from blood to genital tract and its regulation by sex hormones are associated with the differential expression patterns of adhesion molecules and chemokines in the tract rather than in the antibody-secreting cells

To understand better the molecular mechanisms of differential migration of antibody-secreting cells (ASCs) into mouse genital tracts, and regulation by sex hormones, surface markers, hormone receptors and adhesion molecules in mouse SG2 and PA4 hybridoma cells, respectively, secreting IgG2b and polymeric IgA antibody were detected by flow cytometry or RT-PCR. Semiquantitative RT-PCR was also used for measuring mRNA expression of adhesion molecules and chemokines (VCAM-1, ICAM-1, P-selectin, JAM-1 and CXCL12) in genital tracts of various adult mouse groups. The mRNAs of androgen receptor, estrogen receptor beta and CXCR4 were expressed in the ASCs. Sex hormones had no effect on expression of these molecules in ASCs. Except for VCAM-1, mRNA of all examined genes was expressed in normal mouse genital tracts. The mean of relative amounts of ICAM-1 and CXCL12 mRNA in all examined organs of females were higher (2.1- and 1.9-fold) than those in males. After orchiectomy or ovariectomy, the expression of ICAM-1, CXCL12 and P-selectin mRNA in the examined organs increased, except JAM-1 in male and CXCL12 in female. Sex hormone treatment recovered the changes to normal levels of mRNA expression in many examined genital tissues. In combination with our previous work, preferential migration of ASCs into female genital tract and regulation of migration by sex hormones are associated with expression patterns of adhesion molecules and chemokines in genital tract rather than in ASCs. (C) 2006 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Effect of osteoporosis on bone mineral density and fracture repair in a rat femoral fracture model

Osteoporosis (OP) is one of the most prevalent bone diseases worldwide with bone fracture the major clinical consequence. The effect of OP on fracture repair is disputed and although it might be expected for fracture repair to be delayed in osteoporotic individuals, a definitive answer to this question still eludes us. The aim of this study was to clarify the effect of osteoporosis in a rodent fracture model. OP was induced in 3-month-old rats (n = 53) by ovariectomy (OVX) followed by an externally fixated, mid-diaphyseal femoral osteotomy at 6 months (OVX group). A further 40 animals underwent a fracture at 6 months (control group). Animals were sacrificed at 1, 2, 4, 6, and 8 weeks postfracture with outcome measures of histology, biomechanical strength testing, pQCT, relative BMD, and motion detection. OVX animals had significantly lower BMD, slower fracture repair (histologically), reduced stiffness in the fractured femora (8 weeks) and strength in the contralateral femora (6 and 8 weeks), increased body weight, and decreased motion. This study has demonstrated that OVX is associated with decrease in BMD (particularly in trabecular bone) and a reduction in the mechanical properties of intact bone and healing fractures. The histological, biomechanical, and radiological measures of union suggest that OVX delayed fracture healing. (C) 2007 Orthopaedic Research Society. Published by Wiley Periodicals.

Estrogen protects the blood–brain barrier from inflammation-induced disruption and increased lymphocyte trafficking

Sex differences have been widely reported in neuroinflammatory disorders, focusing on the contributory role of estrogen. The microvascular endothelium of the brain is a critical component of the blood–brain barrier (BBB) and it is recognized as a major interface for communication between the periphery and the brain. As such, the cerebral capillary endothelium represents an important target for the peripheral estrogen neuroprotective functions, leading us to hypothesize that estrogen can limit BBB breakdown following the onset of peripheral inflammation. Comparison of male and female murine responses to peripheral LPS challenge revealed a short-term inflammation-induced deficit in BBB integrity in males that was not apparent in young females, but was notable in older, reproductively senescent females. Importantly, ovariectomy and hence estrogen loss recapitulated an aged phenotype in young females, which was reversible upon estradiol replacement. Using a well-established model of human cerebrovascular endothelial cells we investigated the effects of estradiol upon key barrier features, namely paracellular permeability, transendothelial electrical resistance, tight junction integrity and lymphocyte transmigration under basal and inflammatory conditions, modeled by treatment with TNFα and IFNγ. In all cases estradiol prevented inflammation-induced defects in barrier function, action mediated in large part through up-regulation of the central coordinator of tight junction integrity, annexin A1. The key role of this protein was then further confirmed in studies of human or murine annexin A1 genetic ablation models. Together, our data provide novel mechanisms for the protective effects of estrogen, and enhance our understanding of the beneficial role it plays in neurovascular/neuroimmune disease.

Modalities of exercise training on liver fat accretion and inflammatory markers in ovariectomized rats

Les facteurs de risque des maladies cardiovasculaires, telle, que la détérioration du profil lipidique, deviennent plus prononcés après la ménopause, ce qui fait de la maladie coronarienne, l’une des principales causes de décès chez les femmes ménopausées. Une proportion importante de femmes prennent du poids après la ménopause en particulier dans la région abdominale entraînant par conséquent des perturbations métaboliques. Des données récentes suggèrent également que l’absence des œstrogènes observée à la ménopause favorise le développement de la stéatose hépatique. Cette dernière a été incriminée pour incriminée dans le développement de la résistance à l'insuline, et est de ce fait considérée comme une composante hépatique du syndrome métabolique. Il est impératif d'établir des stratégies visant à contrecarrer l'accumulation de graisse dans le foie et l’accroissement du tissu adipeux chez les femmes ménopausées, en tenant compte que l'utilisation de l'hormonothérapie substitutive est de nos jours moins soutenue. Les quatre études de la présente thèse ont été conduites pour tenter de fournir des informations sur le traitement et la prévention de l’augmentation de la masse graisseuse et de la stéatose hépatique qu’entraîne la suppression des œstrogènes, à travers les modifications du mode de vie (diète et exercice physique) chez la rate ovariectomizée (Ovx); un modèle animal de la ménopause. Dans les deux premières études nous nous sommes concentrés sur l’augmentation de la masse graisseuse et sa reprise suite à une perte de poids. Dans la première étude, nous avons montré que les rates Ovx qui ont suivi un programme de restriction alimentaire (FR) ont diminué significativement (P < 0.01) leur poids corporel, leur contenu en graisses intra-abdominales ainsi que leurs triacylglycérols (TAG) hépatiques, comparativement aux rates Ovx nourries à la diète normale. De plus, l’entraînement en résistance (RT) a prévenu la reprise de poids corporel ainsi que l’accroissement du tissu adipeux et l’accumulation de lipides dans le foie des rates Ovx, après l’arrêt du régime amaigrissant. Les résultats de la deuxième étude ont confirmé l'efficacité de la restriction alimentaire associée à l’entraînement en résistance (FR + RT) dans la réduction du poids corporel, des lipides dans le foie et le tissu adipeux chez les rates Ovx. Tenant compte des résultats de notre première étude, l’entraînement en résistance seulement a constitué un atout pour atténuer le poids corporel et la masse grasse reprise par les rates Ovx suite à un programme de perte de poids (FR + RT); bien que l'impact ait été moindre comparé au maintien seul de la restriction alimentaire. De la même manière que la supplémentation en œstrogènes, les résultats de la troisième étude indiquent que l'entraînement en endurance mené concurremment avec l’ovariectomie a significativement atténué l'accumulation de lipides dans le foie ainsi que dans le tissu adipeux. Toutefois, l’entraînement en endurance effectué avant l'ovariectomie n'a pas protégé contre l'accumulation des graisses qu’entraîne l'ovariectomie, si celui-ci est interrompu après l'ovariectomie. Enfin, pour compléter les résultats antérieurs, nous avons montré dans la quatrième étude que l’expression des gènes impliqués dans la synthèse de lipide; SREBP-1c, SCD-1, ChREBP, et ACC dans le foie a augmenté après le retrait des œstrogènes, tandis qu’une diminution (P < 0.01) des niveaux d'ARNm de PPAR-α a été observée. De plus, l'expression hépatique des gènes des cytokines pro-inflammatoires incluant IKKβ, IL-6 ainsi que le contenu protéinique de NF-кB étaient augmentés (P < 0.01) chez les rates Ovx par rapport aux rates ayant subi une Ovx simulée (Sham). Toutes ces perturbations ont été améliorées avec la supplémentation en œstrogènes seulement, ainsi qu'avec l'entraînement en endurance seulement. Dans l'ensemble, nos résultats indiquent que l'exercice physique (en résistance ou en endurance) a un impact significatif sur la réduction de l'accumulation des lipides dans le foie et dans le tissu adipeux des rates Ovx. De plus, chez les rates Ovx, l’entraînement en endurance mimerait les effets des œstrogènes sur l'expression des gènes impliqués dans l'accumulation de lipides et l’inflammation préclinique dans le foie.

Estrogen withdrawal and liver fat accumulation : contribution of hepatic VLDL-TG production and effect of exercise training

L’accumulation de triglycérides (TG) dans les hépatocytes est caractéristique de la stéatose hépatique non-alcoolique (SHNA). Cette dernière se produit dans diverses conditions dont le facteur commun est le métabolisme anormal des lipides. Le processus conduisant à l'accumulation des lipides dans le foie n’a pas encore été totalement élucidé. Toutefois, des lipides s'accumulent dans le foie lorsque les mécanismes qui favorisent leur exportation (oxydation et sécrétion) sont insuffisants par rapport aux mécanismes qui favorisent leur importation ou leur biosynthèse. De nos jours il est admis que la carence en œstrogènes est associée au développement de la stéatose hépatique. Bien que les résultats des études récentes révèlent l'implication des hormones ovariennes dans l'accumulation de lipides dans le foie, les mécanismes qui sous-tendent ce phénomène doivent encore être étudiés. En conséquence, les trois études présentées dans cette thèse ont été menées sur des rates ovariectomizées (Ovx), comme modèle animal de femmes post-ménopausées, pour étudier les effets du retrait des œstrogènes sur le métabolisme des lipides dans le foie, en considérant l'entraînement physique comme étant un élément positif pouvant contrecarrer ces effets. Il a été démontré que l'entraînement physique peut réduire l'accumulation de graisses dans le foie chez les rates Ovx. Dans la première étude, nous avons montré que chez les rates Ovx nourries à la diète riche en lipides (HF), les contenus de TG hépatiques étaient élevées (P < 0.01) comparativement aux rates Sham, 5 semaines après la chirurgie. Le changement de la diète HF par la diète standard (SD) chez les rates Sham a diminué l’accumulation de lipides dans le foie. Toutefois, chez les rates Ovx, 8 semaines après le changement de la HF par la SD le niveau de TG dans le foie était maintenu aussi élevé que chez les rates nourries continuellement avec la diète HF. Lorsque les TG hépatiques mesurés à la 13e semaine ont été comparés aux valeurs correspondant au retrait initial de la diète HF effectué à la 5e semaine, les niveaux de TG hépatiques chez les animaux Ovx ont été maintenus, indépendamment du changement du régime alimentaire; tandis que chez les rats Sham le passage à la SD a réduit (P < 0.05) les TG dans le foie. Les mêmes comparaisons avec la concentration des TG plasmatiques ont révélé une relation inverse. Ces résultats suggèrent que la résorption des lipides au foie est contrée par l'absence des œstrogènes. Dans cette continuité, nous avons utilisé une approche physiologique dans notre seconde étude pour investiguer la façon dont la carence en œstrogènes entraîne l’accumulation de graisses dans le foie, en nous focalisant sur la voie de l'exportation des lipides du foie. Les résultats de cette étude ont révélé que le retrait des œstrogènes a entraîné une augmentation (P < 0.01) de l’accumulation de lipides dans le foie en concomitance avec la baisse (P < 0.01) de production de VLDL-TG et une réduction l'ARNm et de la teneur en protéines microsomales de transfert des triglycérides (MTP). Tous ces effets ont été corrigés par la supplémentation en œstrogènes chez les rates Ovx. En outre, l'entraînement physique chez les rates Ovx a entraîné une réduction (P < 0.01) de l’accumulation de lipides dans le foie ainsi qu’une diminution (P < 0.01) de production de VLDL-TG accompagnée de celle de l'expression des gènes MTP et DGAT-2 (diacylglycérol acyltransférase-2). Des études récentes suggèrent que le peptide natriurétique auriculaire (ANP) devrait être au centre des intérêts des recherches sur les métabolismes énergétiques et lipidiques. Le ANP est relâché dans le plasma par les cellules cardiaques lorsque stimulée par l’oxytocine et exerce ses fonctions en se liant à son récepteur, le guanylyl cyclase-A (GC-A). En conséquence, dans la troisième étude, nous avons étudié les effets du blocage du système ocytocine-peptide natriurétique auriculaire (OT-ANP) en utilisant un antagoniste de l’ocytocine (OTA), sur l'expression des gènes guanylyl cyclase-A et certains marqueurs de l’inflammation dans le foie de rates Ovx. Nous avons observé une diminution (P < 0.05) de l’ARNm de la GC-A chez les rates Ovx et Sham sédentaires traitées avec l’OTA, tandis qu’une augmentation (P < 0.05) de l'expression de l’ARNm de la protéine C-réactive (CRP) hépatique a été notée chez ces animaux. L’exercice physique n'a apporté aucun changement sur l'expression hépatique de ces gènes que ce soit chez les rates Ovx ou Sham traitées avec l’OTA. En résumé, pour expliquer l’observation selon laquelle l’accumulation et la résorption de lipides dans le foie dépendent des mécanismes associés à des niveaux d’œstrogènes, nos résultats suggèrent que la diminution de production de VLDL-TG induite par une déficience en œstrogènes, pourrait être un des mecanismes responsables de l’accumulation de lipides dans le foie. L’exercice physique quant à lui diminue l'infiltration de lipides dans le foie ainsi que la production de VLDL-TG indépendamment des niveaux d'œstrogènes. En outre, l'expression des récepteurs de l’ANP a diminué par l'OTA chez les rates Ovx et Sham suggérant une action indirecte de l’ocytocine (OT) au niveau du foie indépendamment de la présence ou non des estrogènes. L’axe ocytocine-peptide natriurétique auriculaire, dans des conditions physiologiques normales, protègerait le foie contre l'inflammation à travers la modulation de l’expression de la GC-A.

Effets de l’ovariectomie et de l’activité physique sur l’homéostasie du glucose chez les rates ZDF

Introduction: La ménopause est associée à l’insulino-résistance et augmente le risque de diabète de type 2 (DT2) chez les sujets sains. Cependant, peu d’informations existent à savoir comment la ménopause et l’activité physique peuvent influencer l’homéostasie du glucose chez des sujets insulino-résistants. Objectifs: Déterminer 1) l’effet du retrait des œstrogènes ovariens par ovariectomie sur l’homéostasie du glucose des rates ZDF (Zucker Diabetic Fatty; prédisposées au diabète de type 2) et 2) évaluer l’influence de l’activité physique volontaire sur ces réponses. Méthodologie: Vingt-quatre rates furent d’abord nourries et hébergées dans des cages conventionnelles les 28 premiers jours pour ensuite subir une ovariectomie (OVX, n=16) ou une opération simulée (SHAM-Inactive, n=8). Les rates ovariectomisées furent ensuite assignées au groupe entraîné volontairement dans une cage à roue (OVX-Active, n=8) ou demeurèrent sédentaires (OVX-Inactive, n=8) pendant les 44 jours suivants. Résultats: Au jour 56, la glycémie à l’état nourri fut significativement augmentée par l’ovariectomie (p<0,01) et ramenée au niveau initial chez les rates OVX-Active (p<0,01). L’ovariectomie diminua la captation de glucose induite par l’insuline dans le muscle de façon significative (0,63 ± 0,08 vs 1,13 ± 0,27 μmol•g-1•h-1). L’entraînement améliora la tolérance au glucose (p<0,01) ainsi que la prise de glucose induite par l’insuline dans le muscle (p<0,05). Conclusion: Le retrait des estrogènes ovariens par ovariectomie perturbe l’homéostasie du glucose chez les rates ZDF femelles, sans pour autant provoquer le diabète de type 2. L’activité physique a un effet bénéfique sur l’homéostasie du glucose malgré la perte d’estrogènes ovariens.