A high corticosterone/DHEA-s ratio in young rats infected with Trypanosoma cruzi is associated with increased susceptibility

We have previously established that young male rats are more susceptible to the effects of Trypanosoma cruzi infection than adult rats. To explore underlying age-associated differences in disease outcome, we simultaneously assessed hormone levels and cytokine release throughout the acute infection period in young and adult rats infected with T. cruzi. Young rats were inoculated with 1 x 10(6) and adult rats with 7 x 10(6) blood trypomastigotes, according to their relative body weight. At zero, seven, 14, 21 and 28 days after infection, blood was collected for the determination of gonadal and adrenal hormones, tumor necrosis factor α (TNF-α), interleukin (IL)-10 and specific IgM and IgG subtypes. Young animals displayed significantly higher parasitaemia values and an endocrine pattern that was characterised by elevated values in corticosterone (CT) and the CT/dehydroepiandrosterone-sulfate ratio, which favours immunosuppression and susceptibility. In contrast, adult male rats were able to restrict the parasite burden, which likely resulted from increased IgG antibody synthesis and oestradiol levels. Adult rats also showed a reduced TNF-α/IL-10 ratio and less tissue damage. We conclude that young animals exhibited increased vulnerability to T. cruzi infection compared with adults and this is associated with an unsuitable immunoendocrine milieu.

Efficiency diagnostic and advantages of procalcitonin and C-reactive protein in the early diagnosis of sepsis.

The goal of our study is to assess the diagnostic profi tability of procalcitonin (PCT) in septic shock and another biomarker as C-reactive protein (CRP). Results: Fifty-four septic patients were assessed, 66% were males; mean age, 63 years. Eighty-eight percent was diagnosed as septic shock and 11% severe sepsis. Seventy-six percent were medical patients. Positive blood cultures in 42.5%. Sepsis origin: respiratory 46%, neurological 5%, digestive 37% and urinary 3%. Average SOFA score was 10.4. Conclusions: PCT and CRP have the same efficiency in early sepsis diagnosis. The PCT and CRP effi ciency diagnostic together is signifi cant but small. We suggest using both with the doubt of sepsis.

Adiposity, hormone replacement therapy use and breast cancer risk by age and hormone receptor status: a large prospective cohort study.

INTRODUCTION Associations of hormone-receptor positive breast cancer with excess adiposity are reasonably well characterized; however, uncertainty remains regarding the association of body mass index (BMI) with hormone-receptor negative malignancies, and possible interactions by hormone replacement therapy (HRT) use. METHODS Within the European EPIC cohort, Cox proportional hazards models were used to describe the relationship of BMI, waist and hip circumferences with risk of estrogen-receptor (ER) negative and progesterone-receptor (PR) negative (n = 1,021) and ER+PR+ (n = 3,586) breast tumors within five-year age bands. Among postmenopausal women, the joint effects of BMI and HRT use were analyzed. RESULTS For risk of ER-PR- tumors, there was no association of BMI across the age bands. However, when analyses were restricted to postmenopausal HRT never users, a positive risk association with BMI (third versus first tertile HR = 1.47 (1.01 to 2.15)) was observed. BMI was inversely associated with ER+PR+ tumors among women aged ≤49 years (per 5 kg/m2 increase, HR = 0.79 (95%CI 0.68 to 0.91)), and positively associated with risk among women ≥65 years (HR = 1.25 (1.16 to 1.34)). Adjusting for BMI, waist and hip circumferences showed no further associations with risks of breast cancer subtypes. Current use of HRT was significantly associated with an increased risk of receptor-negative (HRT current use compared to HRT never use HR: 1.30 (1.05 to 1.62)) and positive tumors (HR: 1.74 (1.56 to 1.95)), although this risk increase was weaker for ER-PR- disease (Phet = 0.035). The association of HRT was significantly stronger in the leaner women (BMI ≤22.5 kg/m2) than for more overweight women (BMI ≥25.9 kg/m2) for, both, ER-PR- (HR: 1.74 (1.15 to 2.63)) and ER+PR+ (HR: 2.33 (1.84 to 2.92)) breast cancer and was not restricted to any particular HRT regime. CONCLUSIONS An elevated BMI may be positively associated with risk of ER-PR- tumors among postmenopausal women who never used HRT. Furthermore, postmenopausal HRT users were at an increased risk of ER-PR- as well as ER+PR+ tumors, especially among leaner women. For hormone-receptor positive tumors, but not for hormone-receptor negative tumors, our study confirms an inverse association of risk with BMI among young women of premenopausal age. Our data provide evidence for a possible role of sex hormones in the etiology of hormone-receptor negative tumors.

Impact of dietary betaine and conjugated linoleic acid on insulin sensitivity, protein and fat metabolism of obese pigs.

To determine possible mechanisms of action that might explain the nutrient partitioning effect of betaine and conjugated linoleic acid (CLA) in Iberian pigs and to address potential adverse effects, twenty gilts were restrictively fed from 20 to 50 kg BW Control, 0.5% betaine, 1% CLA or 0.5% betaine + 1% CLA diets. Serum hormones and metabolites profile were determined at 30 kg BW and an oral glucose test was performed before slaughter. Pigs were slaughtered at 50 kg BW and livers were obtained for chemical and histological analysis. Decreased serum urea in pigs fed betaine and betaine + CLA diets (11%; P = 0.0001) indicated a more efficient N utilization. The increase in serum triacylglycerol (58% and 28%, respectively; P = 0.0098) indicated that CLA and betaine + CLA could have reduced adipose tissue triacylglycerol synthesis from preformed fatty acids. Serum glucose, low-density lipoprotein (LDL) cholesterol and non-esterified fatty acids were unaffected. CLA and betaine + CLA altered serum lipids profile, although liver of pigs fed CLA diet presented no histopathological changes and triglyceride content was not different from Control pigs. Compared with controls, serum growth hormone decreased (20% to 23%; P = 0.0209) for all treatments. Although serum insulin increased in CLA, and especially in betaine + CLA pigs (28% and 83%; P = 0.0001), indices of insulin resistance were unaffected. In conclusion, CLA, and especially betaine + CLA, induced changes in biochemical parameters and hormones that may partially explain a nutrient partitioning effect in young pigs. Nevertheless, they exhibited weak, although detrimental, effects on blood lipids. Moreover, although livers were chemically and histologically normal, pigs fed CLA diet challenged with a glucose load had higher serum glucose than controls.

Prevalence of diabetes in a cancer population in a Malaga hospital.

BACKGROUND There are multiple risk factors for cancer, including obesity, sedentary lifestyle, diabetes (DM). Hormon Insulin is a growth factor that promotes cellular differentiation. AIMS The aim of our study is to observe impaired glycaemia in cancer population compared with control. METHODS We studied the prevalence of diabetes (DM) and impaired fasting glycaemia (IFG) in 374 patients with different types of cancer before treatment, by medical records in a Malaga hospital (Spain). We compared the prevalence of basal hyperglycaemia in these patients with general population, within an age range and by gender. RESULTS AND DISCUSSION The prevalence of diabetes was 32.35% in our cancer patients. The comparison depends of age range, and by gender prevalence was: 45-54 years, DM: 40.91% in men cases, versus (vs.) 14.5% in men control (p = 0.005). 55-64 years, IFG: 23.08% in women cases, vs. 5.9% in women control (p = 0.001). 65-74 years, DM: 47.13% in men cases, vs. 25.4% in men control (p = 0.000), and IFG: 23.81% in women cases, vs. 9.5% in women control (p = 0.019). We found a higher prevalence of diabetes in specific types of cancer such as prostate (p < 0.005). Moreover, men had a higher prevalence of diabetes or less diabetes control than women in our cancer sample. CONCLUSIONS We recommend an OGTT (oral glucose tolerance test) for better diagnosis of possible DM in patients with cancer, and an appropriate treatment. It may be an independent risk factor for cancer to have decreased insulin activity, or DM.

Ulcerative colitis impairs the acylethanolamide-based anti-inflammatory system reversal by 5-aminosalicylic acid and glucocorticoids

Studies in animal models and humans suggest anti-inflammatory roles on the N acylethanolamide (NAE)-peroxisome proliferators activated receptor alpha (PPARα) system in inflammatory bowel diseases. However, the presence and function of NAE-PPARα signaling system in the ulcerative colitis (UC) of humans remain unknown as well as its response to active anti-inflammatory therapies such as 5-aminosalicylic acid (5-ASA) and glucocorticoids. Expression of PPARα receptor and PPARα ligands-biosynthetic (NAPE-PLD) and -degrading (FAAH and NAAA) enzymes were analyzed in untreated active and 5-ASA/glucocorticoids/immunomodulators-treated quiescent UC patients compared to healthy human colonic tissue by RT-PCR and immunohistochemical analyses. PPARα, NAAA, NAPE-PLD and FAAH showed differential distributions in the colonic epithelium, lamina propria, smooth muscle and enteric plexus. Gene expression analysis indicated a decrease of PPARα, PPARγ and NAAA, and an increase of FAAH and iNOS in the active colitis mucosa. Immunohistochemical expression in active colitis epithelium confirmed a PPARα decrease, but showed a sharp NAAA increase and a NAPE-PLD decrease, which were partially restored to control levels after treatment. We also characterized the immune cells of the UC mucosa infiltrate. We detected a decreased number of NAAA-positive and an increased number of FAAH-positive immune cells in active UC, which were partially restored to control levels after treatment. NAE-PPARα signaling system is impaired during active UC and 5-ASA/glucocorticoids treatment restored its normal expression. Since 5-ASA actions may work through PPARα and glucocorticoids through NAE-producing/degrading enzymes, the use of PPARα agonists or FAAH/NAAA blockers that increases endogenous PPARα ligands may yield similar therapeutics advantages.

Pro-adrenomedullin as prognostic biomarker in the sepsis.

Measurement of biomarkers is a potential approach to early assessment and prediction of mortality in septic patients. The purpose of this study was to ascertain the prognostic value of pro-adrenomedullin (pADM), measured in all patients admitted to the ICU of our hospital with a diagnosis of severe sepsis or septic shock during 1 year.

Rab18 dynamics in adipocytes in relation to lipogenesis, lipolysis and obesity.

Lipid droplets (LDs) are organelles that coordinate lipid storage and mobilization, both processes being especially important in cells specialized in managing fat, the adipocytes. Proteomic analyses of LDs have consistently identified the small GTPase Rab18 as a component of the LD coat. However, the specific contribution of Rab18 to adipocyte function remains to be elucidated. Herein, we have analyzed Rab18 expression, intracellular localization and function in relation to the metabolic status of adipocytes. We show that Rab18 production increases during adipogenic differentiation of 3T3-L1 cells. In addition, our data show that insulin induces, via phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K), the recruitment of Rab18 to the surface of LDs. Furthermore, Rab18 overexpression increased basal lipogenesis and Rab18 silencing impaired the lipogenic response to insulin, thereby suggesting that this GTPase promotes fat accumulation in adipocytes. On the other hand, studies of the β-adrenergic receptor agonist isoproterenol confirmed and extended previous evidence for the participation of Rab18 in lipolysis. Together, our data support the view that Rab18 is a common mediator of lipolysis and lipogenesis and suggests that the endoplasmic reticulum (ER) is the link that enables Rab18 action on these two processes. Finally, we describe, for the first time, the presence of Rab18 in human adipose tissue, wherein the expression of this GTPase exhibits sex- and depot-specific differences and is correlated to obesity. Taken together, these findings indicate that Rab18 is involved in insulin-mediated lipogenesis, as well as in β-adrenergic-induced lipolysis, likely facilitating interaction of LDs with ER membranes and the exchange of lipids between these compartments. A role for Rab18 in the regulation of adipocyte biology under both normal and pathological conditions is proposed.

The Endocannabinoid System as Pharmacological Target Derived from Its CNS Role in Energy Homeostasis and Reward. Applications in Eating Disorders and Addiction

The endocannabinoid system (ECS) has been implicated in many physiological functions, including the regulation of appetite, food intake and energy balance, a crucial involvement in brain reward systems and a role in psychophysiological homeostasis (anxiety and stress responses). We first introduce this important regulatory system and chronicle what is known concerning the signal transduction pathways activated upon the binding of endogenous cannabinoid ligands to the Gi/0-coupled CB1 cannabinoid receptor, as well as its interactions with other hormones and neuromodulators which can modify endocannabinoid signaling in the brain. Anorexia nervosa (AN) and bulimia nervosa (BN) are severe and disabling psychiatric disorders, characterized by profound eating and weight alterations and body image disturbances. Since endocannabinoids modulate eating behavior, it is plausible that endocannabinoid genes may contribute to the biological vulnerability to these diseases. We present and discuss data suggesting an impaired endocannabinoid signaling in these eating disorders, including association of endocannabinoid components gene polymorphisms and altered CB1-receptor expression in AN and BN. Then we discuss recent findings that may provide new avenues for the identification of therapeutic strategies based on the endocannabinod system. In relation with its implications as a reward-related system, the endocannabinoid system is not only a target for cannabis but it also shows interactions with other drugs of abuse. On the other hand, there may be also a possibility to point to the ECS as a potential target for treatment of drug-abuse and addiction. Within this framework we will focus on enzymatic machinery involved in endocannabinoid inactivation (notably fatty acid amide hydrolase or FAAH) as a particularly interesting potential target. Since a deregulated endocannabinoid system may be also related to depression, anxiety and pain symptomatology accompanying drug-withdrawal states, this is an area of relevance to also explore adjuvant treatments for improving these adverse emotional reactions.

Gut Microbiota Composition in Male Rat Models under Different Nutritional Status and Physical Activity and Its Association with Serum Leptin and Ghrelin Levels.

BACKGROUND Several evidences indicate that gut microbiota is involved in the control of host energy metabolism. OBJECTIVE To evaluate the differences in the composition of gut microbiota in rat models under different nutritional status and physical activity and to identify their associations with serum leptin and ghrelin levels. METHODS IN A CASE CONTROL STUDY, FORTY MALE RATS WERE RANDOMLY ASSIGNED TO ONE OF THESE FOUR EXPERIMENTAL GROUPS: ABA group with food restriction and free access to exercise; control ABA group with food restriction and no access to exercise; exercise group with free access to exercise and feed ad libitum and ad libitum group without access to exercise and feed ad libitum. The fecal bacteria composition was investigated by PCR-denaturing gradient gel electrophoresis and real-time qPCR. RESULTS In restricted eaters, we have found a significant increase in the number of Proteobacteria, Bacteroides, Clostridium, Enterococcus, Prevotella and M. smithii and a significant decrease in the quantities of Actinobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes, B. coccoides-E. rectale group, Lactobacillus and Bifidobacterium with respect to unrestricted eaters. Moreover, a significant increase in the number of Lactobacillus, Bifidobacterium and B. coccoides-E. rectale group was observed in exercise group with respect to the rest of groups. We also found a significant positive correlation between the quantity of Bifidobacterium and Lactobacillus and serum leptin levels, and a significant and negative correlation among the number of Clostridium, Bacteroides and Prevotella and serum leptin levels in all experimental groups. Furthermore, serum ghrelin levels were negatively correlated with the quantity of Bifidobacterium, Lactobacillus and B. coccoides-Eubacterium rectale group and positively correlated with the number of Bacteroides and Prevotella. CONCLUSIONS Nutritional status and physical activity alter gut microbiota composition affecting the diversity and similarity. This study highlights the associations between gut microbiota and appetite-regulating hormones that may be important in terms of satiety and host metabolism.

Effect of iodine prophylaxis during pregnancy on neurocognitive development of children during the first two years of life.

CONTEXT The association between thyroid function during pregnancy and the later mental and psychomotor development of the child is supported by numerous experimental, clinical, and epidemiological studies. OBJECTIVE The aim of the study was to evaluate the psychological development of infants aged 3 to 18 months whose mothers had received 300 microg of potassium iodide during the first trimester of their pregnancy and compare with infants whose mothers had received no iodine supplements. DESIGN AND STUDY SUBJECTS: The study included 133 women who had received 300 microg of potassium iodine and 61 women who had received no iodine supplements. MAIN OUTCOME MEASURES The neuropsychological status of the children was evaluated with the Bayley Scales of Infant Development, and measurements were made of TSH, free T(3), free T(4), and urinary iodine. RESULTS Those children whose mothers had received an iodine supplement of 300 microg had a more favorable psychometric assessment than those of the other group of mothers. They had higher scores on the Psychomotor Development Index (P = 0.02) and the Behavior Rating Scale. CONCLUSIONS Dietary iodine supplements not only have no harmful effect on the neurodevelopment of the children, they may even be beneficial. Given the possible presence of confounding variables not controlled for in this study, these findings should be considered as preliminary.

Role of the epithelial sodium channel (ENaC) and its positive regulator, the channel-activating protease 1 (CAP1) in skin

Summary: The mammalian epidermis is a pluristratified epithelium composed of 90% keratinocytes, and its main function is to serve as barrier for the body. The epithelial sodium channel (ENaC), formed by three homologous subunits α, β and γ is found in a variety of epithelia including epidermis. Previous studies showed that ENaC modulates different aspects of epidermal differentiation, such as synthesis of differentiation-specific proteins and lipid secretion. ENaC plays also a critical role in sodium homeostasis of renal and pulmonary epithelia, and its activity is thereby well controlled by hormones and non-hormonal factors, such as the serine protease CAP1 (channel-activating protease 1), also termed prostasin encoded by Prss8 gene. Serine proteases are proteolytic enzymes involved in numerous physiological and pathological processes in the epidermis. In order to evaluate the role of β and γENaC in epidermis, we analyzed the skin phenotype of β and γENaC null mutant (βENaC-/- and γENaC-/-) mice in comparison with the phenotype of αENaC-deficient mice. Furthermore, keratin14-specific CAP1-deficient mice (Prss8lox/Δ /K14-Cre) were generated in order to unveil the role of the serine protease CAP1 in epidermal development and function. This study reveals that the skin phenotype of βENaC and γENaC null mutant mice is less severe than the one of αENaC-deficient mice. However, all these mice present a common premature lipid secretion in the mid-granular layer of the epidermis. Further, the composition of the lipids of the stratum corneum in αENaC-deficient mice is strongly altered, suggesting that epidermal barrier function is compromised. K14-specific CAP1-deficient newborn mice are born at the expected Mendelian ratio, but die soon after birth, showing that CAP1 is required for postnatal survival. The epidermis of these mice exhibits striking malformations of the stratum corneum showing hyperkeratosis. These defects seriously affect both inward and outward epidermal barrier function, leading to rapid and fatal dehydration. As in αENaC-deficient mice, the lipid composition of the stratum corneum of K14-specific CAP1-deficient mice is disturbed. Furthermore, lack of CAP1 leads to the selective loss of filaggrin monomers, important for keratins aggregation and skin moisturization, and to an increased of aberrant profilaggrin precursors. In conclusion, both ENaC and CAP1 expression in the epidermis are crucial for keratinocyte differentiation processes and/or barrier function. Since the abnormalities in K14-specific CAP1-deficient mice resemble key features of human skin ichthyosis, in particular Harlequin ichthyosis, the study of ENaC and CAP1 mutant mice might allow new insights into mechanisms underlying skin diseases. Résumé: L'épiderme des mammifères est un épithélium pluristratifié, protégeant le corps contre les perturbations extérieures et la déshydratation. Le canal épithélial à sodium (ENaC), formé de trois sous-unités α, β et γ, est exprimé dans de nombreux épithélia, comme l'épiderme. Des études ont montré que l'absence de la sous-unité αENaC modulait différents aspects de la différenciation des kératinocytes de l'épiderme, comme la synthèse de protéines spécifiques ou la sécrétion de lipides dans la couche granulaire de l'épiderme. ENaC joue également un rôle crucial dans l'homéostasie du sodium dans les épithélia électriquement étanches, comme l'épithélium rénal ou pulmonaire. L'activité de ENaC est par conséquent finement régulée, en partie par des hormones, mais aussi par des facteurs non-hormonaux, telle que la sérine protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 >>) (nommée également prostasine et codée par le gène Prss8). Le but de ce travail a donc été d'étudier le rôle des sous-unités β et γENaC dans l'épiderme en comparaison avec celui de la sous-unité α en utilisant des souris mutantes βENaC-/- et γENaC-/-. Dans un deuxième temps, le phénotype d'une souris chez qui CAP1 a été spécifiquement invalidé dans l'épiderme (Prsslox/Δ/K14-Cre) a été analysé, dans le but de mettre en évidence le rôle de cette protéase dans l'épiderme. Comme déjà montré pour les souris αENaC-/-, la sécrétion des lipides dans la couche granulaire de l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/- est prématurée. Cependant, l'hyperplasie et l'expression anormale des protéines marqueurs de la différenciation présents chez les souris αENaC-/- n'ont pas été observés dans l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/-. La composition lipidique de la couche cornée des souris αENaC-/- est fortement altérée suggérant que la fonction de barrière de l'épiderme de ces souris est compromise. Les souris mutantes CAP1 ont quant à elles révélé des malformations sévères de leur couche cornée, affectant la fonction de barrière de leur épiderme et conduisant à la mort de ces souris par déshydratation quelques jours après leur naissance. De plus, la composition en lipides de la couche cornée ainsi que la taille des cellules cornées, les cornéocytes, de ces souris sont modifiées par rapport aux souris contrôles. L'invalidation de la protéine CAP1 dans l'épiderme conduit aussi à la perte de la filaggrine, une protéine cruciale pour l'agrégation des kératines dans la couche cornée et le maintien du niveau d'hydratation de la peau, et à l'accumulation de ses précurseurs. En conclusion, l'expression de ENaC et de CAP1 est cruciale pour la différenciation de l'épiderme et/ou sa fonction de barrière. De plus, le phénotype des souris mutantes CAP1 présente des caractéristiques qui ressemblent à celles observées dans certaines pathologies humaines cutanées, comme l'ichthyose d'Harlequin. L'étude des souris mutantes ENaC et CAP1 pourrait donc apporter de nouvelles connaissances dans les mécanismes impliqués dans l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies de la peau chez l'homme. Résumé tout public: La peau est le plus grand organe vital du corps humain. Sa fonction principale est de protéger le corps comme une barrière, contre les agressions extérieures et la déshydratation. De nombreuses maladies de la peau résultent d'une perte de fonction de cette barrière. Bien que les pathologies cutanées soient très bien décrites, leur cause génétique n'est en général pas encore connue. La souris est alors un modèle de choix pour la recherche fondamentale. En effet, grâce aux progrès récents de la science, le génome de la souris peut aujourd'hui être modifié dans le but d'étudier le rôle de nombreuses protéines. Dans différents organes, comme le rein et le poumon, le canal épithélial à sodium (ENaC), composé de trois sous-unités protéiques homologues (α, β, et γ), joue un rôle essentiel dans la réabsorption du sodium. L'activité de ENaC est régulée par de nombreux facteurs hormonaux et non-hormonaux, telle que la protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 »). L'invalidation de la sous-unité αENaC chez la souris a permis de montrer que dans la peau, le canal ENaC est impliqué dans la différenciation des cellules de l'épiderme et la croissance des poils. Durant ce travail, le phénotype des souris chez qui la protéine βENaC, γENaC ou CAP1 a été invalidée (souris mutantes), a été étudié dans le but de mieux comprendre le rôle des sous-unités du canal ENaC et de son régulateur CAP1 dans la peau. Les résultats de ce projet ont montré que les souris mutantes βENaC et γENaC présentent un épiderme anormal avec une synthèse prématurée de lipides dans la couche granulaire, suggérant l'implication de ENaC dans la fonction de barrière de la peau. De plus, quand CAP1 est invalidé de manière totale chez les souris, le développement embryonnaire est perturbé et ces souris meurent avant la naissance. CAP1 a donc été invalidé spécifiquement dans l'épiderme des souris. Ces souris mutantes « épiderme-spécifique » naissent normalement, mais meurent peu après la naissance de déshydratation. La couche superficielle de l'épiderme, appelée couche cornée, de ces souris est malformée et ne confère plus à la peau sa fonction de barrière. De plus, les composants de la couche cornée, les cellules cornées entourées de lipides, sont sévèrement altérés. Le phénotype de ces souris ressemble aux caractéristiques présentes chez les patients atteints d'ichthyoses, en particulier l'ichthyose d'Harlequin. En conclusion, le canal ENaC ainsi que son régulateur CAP1 jouent un rôle clé dans les processus de différenciation de l'épiderme et/ou de sa fonction de barrière. De plus, les souris mutantes pour CAP1 et ENaC se révéleront peut-être comme des modèles appropriés dans l'étude de l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies cutanées.

Analyse fonctionnelle et moléculaire d'un nouveau gène (VIT32) impliqué dans le mécanisme d'action de la vasopressine

Résumé Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale (tube distal et tube collecteur) du néphron ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition ionique et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent le maintien de la pression sanguine. Dans la cellule principale du tube collecteur cortical (CCD), le taux de réabsorption de sodium dépend essentiellement de l'activité du canal épithélial à sodium (ENaC) à la membrane apicale et de la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K±ATPase) à la membrane basolatérale. L'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales de CCD, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape précoce dite « non-génomique » et une étape tardive dite « génotnique ». Durant l'étape précoce, la vasopressine régule l'expression de gènes, dont certains peuvent être impliqués dans le transport de sodium, comme ENaC et la Na+ -K+ATP ase. Le but de mon travail a été d'étudier l'implication d'une protéine appelée VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) dans le transport de sodium. L'expression de VIP32 est augmentée par la vasopressine dans les cellules principales de CCD. Dans l'ovocyte de Xenopus laevis utilisé comme système d'expression hétérologue, nous avons montré que l'expression de VIP32 provoque la maturation méiotique de l'ovocyte par l'activation de la voie des MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et du facteur de promotion méiotique (MPF). La co-expression d'ENaC et de VIP32 diminue l'activité d'ENaC de façon sélective, par l'activation de la voie des MAPK, sans affecter l'expression du canal à la surface membranaire. Nous avons également montré que la régulation de l'activité d'ENaC par la voie des MAPK est dépendante du mécanisme de régulation d'ENaC lié à un motif du canal appelé PY. Ce motif est impliqué dans le contrôle de la probabilité d'ouverture ainsi que l'expression à la surface membranaire d'ENaC. Dans les cellules principales, VIP32 par l'activation de la voie des MAPK peut être impliqué dans la régulation négative du transport transépithélial qui a lieu après plusieurs heures de traitement à la vasopressine. Le tube collecteur de reins normaux présente un taux basal significatif d'activité de la voie MAPK MEK1/2-ERK1/2. Dans la lignée mpkCCDc14 de cellules principales de CCD de souris, que nous avons utilisé pour cette partie du travail, nous avons montré la présence d'un taux basal d'activité d'ERK1/2 (pERK1/2). L'aldostérone et la vasopressine, connus pour stimuler le courant sodique transépithélial dans le CCD, ne changeaient pas le taux basal de pERK1/2. Le transport de sodium transépithélial basal, ou stimulé par l'aldostérone ou la vasopressine est diminué par l'effet de PD98059, un inhibiteur de MEK1/2 qui diminue parallèlement le taux de pERK1/2. Nous avons également montré dans des cellules non stimulées, ou stimulées par de l'aldostérone ou de la vasopressine, que l'activité de la Na+-K+ ATPase, mais pas celle d'ENaC est inhibée par des traitements avec différents inhibiteurs de MEK1/2. Par un marquage de la Na±-K+ATPase à la surface membranaire nous avons montré que la voie d'ERK1/2 contrôle l'activité intrinsèque de la Na+-K+ ATPase, plutôt que son expression à la surface membranaire. Ces données ont montré que l'activité de la Na+-K+ATPase et le transport transépithélial de sodium sont contrôlés par l'activité basal et constitutive de la voie d'ERK1/2. Summary The regulation of sodium reabsorption in the distal nephron (distal tubule and cortical collecting duct) in the kidney plays an essential role in the control of extracellular fluids composition and volume, and thereby blood pressure. In the principal cell of the collecting duct (CCD), the level of sodium reabsorption mainlly depends on the activity of both epithlial sodium channel (ENaC) and sodium-potassium-adenosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). The activity of these two transporters is regulated by hormones especially aldosterone, vasopressin and insuline.In the principal cell of the CCD, vasopressin regulates sodium transport via a short-term effect and a late genomic effect. During the genomic effect vasopressin activates a complex network of vasopressin-dependent genes involved in the regulation of sodium transport as ENaC and Na+-K+ATPase. We were interested in the role of a recently identified vasopressin induced protein (VIP32) and its implication in the regulation of sodium transport in principal cell of the CCD. The Xenopus oocyte expression system revealed two functions : expressed alone VIP32 rapidly induces oocyte meiotic maturation through the activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway and the meiotic promoting factor and when co-expressed with ENaC, V1P32 selectively dowrn-egulates channel activity, but not channel cell surface expression. We have shown that the ENaC downregulation mediated by the activation of the MAPK pathway is related to the PY motif of ENaC. This motif is implicated in ENaC cell surface expression and open probability regulation. In the kidney principal cell, VIP32 through the activation of MAPK pathway may be involved in the downregulation of transepithelial sodium transport observed within a few hours after vasopressin treatment. The collecting duct of normal kidney exhibits significant activity of the MEK1/2-ERK1/2 MAPK pathway. Using in vitro cultured mpkCCDc14 principal cells we have shown a significant basal level of ERK1/2 activity (pERK1/2). Aldosterone and vasopressin, known to upregulate sodium reabsorption in CCDs, did not change ERK1/2 activity. Basal and aldosterone- or vasopressin-stimulated sodium transport were downregulated by the MEK1/2 inhibitor PD98059 in parallel with a decrease in pERK1/2 in vitro. The activity of Na+-K+ATPase but not that of ENaC was inhibited by MEK1/2 inhibitors in both, unstimulated and aldosterone- or vasopressin-stimulated CCDs in vitro. Cell surface labelling showed that intrinsic activity rather than cell surface expression of Na+-K+ATPase was controlled by pERK1/2. Our data demonstrate that basal constitutive activity of ERK1/2 pathway controls Na+-K+ATPase activity and transepithelial sodium transport in the principal cell. Résumé tout public Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale du néphron (l'unité fonctionnelle du rein) ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent de maintenir une pression sanguine effective. Dans les cellules principales du tube collecteur, une région spécifique du néphron distal, le transport de sodium dépend essentiellement de l'activité de deux transporteurs de sodium : le canal épithélial à sodium (ENaC) et la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). Afin de répondre aux besoins de l'organisme, l'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales du tube collecteur, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape rapide et une étape lente dite « génomique ». Durant l'étape lente, la vasopressine régule l'expression de gènes pouvant être impliqués dans le transport de sodium, dont notamment ceux d'ENaC et de la Na+-K+ATPase. Parmi les gènes dont l'expression est augmentée par la vasopressine, celui de VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) fait l'objet de cette étude. Le but de mon travail a été d'étudier, dans un système d'expression hétérologue (l'ovocyte de Xenopus leavis), l'implication de VIP32 dans le transport de sodium. Nous avons montré que VIP32 est capable d'activer un mécanisme moléculaire en cascade appelé MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et est aussi capable de diminuer l'activité d'ENaC. Parallèlement, dans une lignée de cellules principales de tube collecteur les mpkCCDc14, nous avons montré que le taux basal d'activité de la cascade MAPK est capable de réguler l'activité de la Na+-K+ATPase, tandis qu'il n'influence pas l'activité d'ENaC.

Rôle du transporteur de glucose GLUT2 dans les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans le contrôle de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire

Résumé Rôle du transporteur de glucose GLUT2 dans les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans le contrôle de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire. Les mécanismes centraux de glucodétection jouent un rôle majeur dans le contrôle de l'homéostasie glucidique. Ces senseurs régulent principalement la sécrétion des hormones contre-régulatrices, la prise alimentaire et la dépense énergétique. Cependant, la nature cellulaire et le fonctionnement moléculaire de ces mécanismes ne sont encore que partiellement élucidés. Dans cette étude, nous avons tout d'abord mis en évidence une suppression de la stimulation de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire en réponse à une injection intracérébroventriculaire (i.c.v.) de 2-déoxy-D-glucose (2-DG) chez les souris de fond génétique mixte et déficientes pour le gène glut2 (souris RIPG1xglut2-/-). De plus, chez ces souris, l'injection de 2-DG n'augmente pas l'activation neuronale dans l'hypothalamus et le complexe vagal dorsal. Nous avons ensuite montré que la ré-expression de GLUT2 dans les neurones des souris RIPG1xg1ut2-/- ne restaure pas la sécrétion du glucagon et la prise alimentaire en réponse à une injection i.c.v. de 2-DG. En revanche, l'injection de 2-DG réalisée chez les souris RIPG1xg1ut2-/- ré-exprimant le GLUT2 dans leurs astrocytes, stimule la sécrétion du glucagon et l'activation neuronale dans le complexe vagal dorsal mais n'augmente pas la prise alimentaire ni l'activation neuronale dans l'hypothalamus. L'ensemble de ces résultats démontre l'existence de différents mécanismes centraux de glucodétection dépendants de GLUT2. Les mécanismes régulant la sécrétion du glucagon sont dépendants de GLUT2 astrocytaire et pourraient être localisés dans le complexe vagal dorsal. L'implication des astrocytes dans ces mécanismes suggère un couplage fonctionnel entre les astrocytes et les neurones adjacents « sensibles au glucose ». Lors de cette étude, nous avons remarqué chez les souris RIPG1xg1ut2-/- de fond génétique pur C57B1/6, que seul le déclenchement de la prise alimentaire en réponse à l'injection i.p. ou i.c.v. de 2-DG est aboli. Ces données mettent en évidence que suivant le fond génétique de la souris, les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans la régulation de la sécrétion peuvent être indépendants de GLUT2. Summary. Role of transporter GLUT2 in central glucose sensing involved in the control of glucagon secretion and food intake. Central glucose sensors play an important role in the control of glucose homeostasis. These sensors regulate general physiological functions, including food intake, energy expenditure and hormones secretion. So far the cellular and molecular basis of central glucose detection are poorly understood. Hypoglycemia, or cellular glucoprivation by intraperitoneal injection of 2-deoxy¬glucose (2-DG) injection, elicit multiple glucoregulatory responses, in particular glucagon secretion and stimulation of feeding. We previously demonstrated that the normal glucagon response to insulin-induced hypoglycemia was suppressed in mice lacking GLUT2. This indicated the existence of extra-pancreatic, GLUT2-dependent, glucose sensors controllling glucagon secretion. Here, we have demonstrated that the normal glucagon and food intake responses to central glucoprivation, by intracerebroventricular (i.c.v.) injections of 2-DG, were suppressed in mice lacking GLUT2 (RIPG1xglut2-/- mice) indicating that GLUT2 plays a role in central glucose sensing units controlling secretion of glucagon and food intake. Whereas it is etablished that glucose responsive neurons change their firing rate in response to variations of glucose concentrations, the exact mechanism of glucose detection is not established. In particular, it has been suggested that astrocytic cells may be the primary site of glucose detection and that a signal is subsequently transmitted to neurons. To evaluate the respective role of glial and neuronal expression of GLUT2 in central glucodetection, we studied hypoglycemic and glucoprivic responses following cellular glucoprivation in RIPG1xglut2-/- mice reexpressing the transgenic GLUT2 specifially in their astrocytes (pGFAPG2xRIPG1xglut2-/- mice) or their neurons (pSynG2xRIPG1xglut2-/- mice). The increase of food intake after i.p. injection of 2-DG in control mice was not observed in the pGFAPG2xRIPG1xglut2-/- mice. Whereas a strong increase of glucagon secretion was observed in control and pGFAPG2xRIPG1xglut2-/- mice, not glucagonemic response was induced in pSynG2xRIPG1xglut2-/- mice. Our results show that GLUT2 reexpression in glial cells but not in neurons restored glucagon secretion and thus present a strong evidence that glucose detection and the control of glucagon secretion require a coupling between glial cells and neurons. Furthermore, these results show the existence of differents glucose sensors in CNS. Résumé tout public. Rôle du transporteur de glucose GLUT2 dans les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans le contrôle de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire. Chez les mammifères, en dépit des grandes variations dans l'apport et l'utilisation du glucose, la glycémie est maintenue à une valeur relativement constante d'environ 1 g/l. Cette régulation est principalement sous le contrôle de deux hormones produites par le pancréas l'insuline et le glucagon. A la suite d'un repas, la détection de l'élévation de la glycémie par le pancréas permet la libération pancréatique de l'insuline dans le sang. Cette hormone va alors permettre le stockage dans le foie du glucose sanguin en excès et diminuer ainsi la glycémie. Sans insuline, le glucose s'accumule dans le sang. On parle alors d'hyperglycémie chronique. Cette situation est caractéristique du diabète et augmente les risques de maladies cardiovasculaires. A l'inverse, lors d'un jeûne, la détection de la diminution de la glycémie par le cerveau permet le déclenchement de la prise alimentaire et stimule la sécrétion de glucagon par le pancréas. Le glucagon va alors permettre la libération dans le sang du glucose stocké par le foie. Les effets du glucagon et de la prise de nourriture augmentent ainsi les concentrations sanguines de glucose pour empêcher une diminution trop importante de la glycémie. Une hypoglycémie sévère peut entraîner un mauvais fonctionnement du cerveau allant jusqu'à des lésions cérébrales. Contrairement aux mécanismes pancréatiques de détection du glucose, les mécanismes de glucodétection du cerveau ne sont encore que partiellement élucidés. Dans le laboratoire, nous avons observé, chez les souris transgéniques n'exprimant plus le transporteur de glucose GLUT2, une suppression de la stimulation de la sécrétion du glucagon et du déclenchement de la prise alimentaire en réponse à une hypoglycémie, induite uniquement dans le cerveau. Dans le cerveau, le GLUT2 est principalement exprimé par les astrocytes, cellules gliales connues pour soutenir, nourrir et protéger les neurones. Nous avons alors ré-exprimé spécifiquement le GLUT2 dans les astrocytes des souris transgéniques et nous avons observé que seule la stimulation de la sécrétion du glucagon en réponse à l'hypoglycémie est restaurée. Ces résultats mettent en évidence que la sécrétion du glucagon et la prise alimentaire sont contrôlées par différents mécanismes centraux de glucodétection dépendants de GLUT2.

Effects of dexamethasone on hepatic glucose production and fructose metabolism in healthy humans.

This study was designed to determine whether glucocorticoids alter autoregulation of glucose production and fructose metabolism. Two protocols with either dexamethasone (DEX) or placebo (Placebo) were performed in six healthy men during hourly ingestion of[13C]fructose (1.33 mmol.kg-1.h-1) for 3 h. In both protocols, endogenous glucose production (EGP) increased by 8 (Placebo) and 7% (DEX) after fructose, whereas gluconeogenesis from fructose represented 82 (Placebo) and 72% (DEX) of EGP. Fructose oxidation measured from breath 13CO2 was similar in both protocols [9.3 +/- 0.7 (Placebo) and 9.6 +/- 0.5 mumol.kg-1.min-1 (DEX)]. Nonoxidative carbohydrate disposal, calculated as fructose administration rate minus net carbohydrate oxidation rate after fructose ingestion measured by indirect calorimetry, was also similar in both protocols [5.8 +/- 0.8 (Placebo) and 5.9 +/- 2.0 mumol.kg-1.min-1 (DEX)]. We concluded that dexamethasone 1) does not alter the autoregulatory process that prevents a fructose-induced increase in gluconeogenesis from increasing total glucose production and 2) does not affect oxidative and nonoxidative pathways of fructose. This indicates that the insulin-regulated enzymes involved in these pathways are not affected in a major way by dexamethasone.