Investigation of the Expression of Glucose Transporter Proteins in Human Cancer Cells

Cancer cells are known to display increased glucose uptake and consumption. The glucose transporter (GLUT) proteins facilitate glucose uptake, however, their exact role in cancer metabolism remains unclear. The present study examined mRNA and protein expression of GLUT1, GLUT3, GLUT4 and GLUT12 in lung, breast and prostate cancer cells and corresponding noncancerous cells. Additionally, GLUT expression was determined in tumours from mice xenografted with human cancer cells. Differences in the mRNA and protein expression of GLUTs were found between cancerous and corresponding noncancerous cells. These findings demonstrate abundant expression of GLUT1 in cancer and highlight the importance of GLUT3 as it was expressed in several cancer cells and tumours. GLUT expression patterns in vitro were supported by the in vivo findings. The study of GLUT protein expression in cancer is important for understanding cancer metabolism and may lead to identification of biomarkers of cancer progression and development of target therapies.

Immuno-oncology of human prostate cancer : phenotypical characterization and study of the tumor-derived, androgen-regulated immunosuppressive microenvironment

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les hommes canadiens et la troisième cause de décès relié au cancer. Lorsque diagnostiqué à un stade précoce de la maladie, le cancer de la prostate est traité de manière curative par chirurgie et radiothérapie. Par contre, les thérapies actuelles ne peuvent éradiquer la maladie lorsqu’elle progresse à des stades avancés. Ces thérapies, comme la chimiothérapie et l’hormonothérapie, demeurent donc palliatives. Il est primordial d’optimiser de nouvelles thérapies visant l’élimination des cellules cancéreuses chez les patients atteints des stades avancés de la maladie. Une de ces nouvelles options thérapeutiques est l’immunothérapie. L’immunothérapie du cancer a fait des progrès considérables durant les dernières années. Cependant, les avancements encourageants obtenus lors d’essais précliniques ne se sont pas encore traduits en des résultats cliniques significatifs. En ce qui concerne le cancer de la prostate, les résultats négligeables suivants des interventions immunothérapeutiques peuvent être causés par le fait que la plupart des études sur le microenvironnement immunologique furent effectuées chez des modèles animaux. De plus la majorité des études sur l’immunologie tumorale humaine furent effectuées chez des patients atteints d’autres cancers, tels que le mélanome, et non chez les patients atteints du cancer de la prostate. Donc, le but central de cette thèse de doctorat est d’étudier le microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate afin de mieux définir les impacts de la tumeur sur le développement de la réponse immunitaire antitumorale. Pour réaliser ce projet, nous avons établi deux principaux objectifs de travail : (i) la caractérisation précise des populations des cellules immunitaires infiltrant la tumeur primaire et les ganglions métastatiques chez les patients atteints du cancer de la prostate; (ii) l’identification et l’étude des mécanismes immunosuppressifs exprimés par les cellules cancéreuses de la prostate. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que la progression du cancer de la prostate est associée au développement d’un microenvironnement immunosuppressif qui, en partie, est régulé par la présence des androgènes. L’étude initiale avait comme but la caractérisation du microenvironnement immunologique des ganglions drainant la tumeur chez des patients du cancer de la prostate. Les résultats présentés dans le chapitre III nous a permis de démontrer que les ganglions métastatiques comportent des signes cellulaires et histopathologiques associés à une faible réactivité immunologique. Cette immunosuppression ganglionnaire semble dépendre de la présence des cellules métastatiques puisque des différences immunologiques notables existent entre les ganglions non-métastatiques et métastatiques chez un même patient. La progression du cancer de la prostate semble donc associée au développement d’une immunosuppression affectant les ganglions drainant la tumeur primaire. Par la suite, nous nous sommes intéressés à l’impact de la thérapie par déplétion des androgènes (TDA) sur le microenvironnement immunologique de la tumeur primaire. La TDA est associée à une augmentation marquée de l’inflammation prostatique. De plus, les protocoles d’immunothérapies pour le cancer de la prostate actuellement évalués en phase clinique sont dirigés aux patients hormonoréfractaires ayant subi et échoué la thérapie. Cependant, peu d’information existe sur la nature de l’infiltrat de cellules immunes chez les patients castrés. Il est donc essentiel de connaître la nature de cet infiltrat afin de savoir si celui-ci peut répondre de manière favorable à une intervention immunothérapeutique. Dans le chapitre IV, je présente les résultats sur l’abondance des cellules immunes infiltrant la tumeur primaire suivant la TDA. Chez les patients castrés, les densités de lymphocytes T CD3+ et CD8+ ainsi que des macrophages CD68+ sont plus importantes que chez les patients contrôles. Nous avons également observé une corrélation entre la densité de cellules NK et une diminution du risque de progression de la maladie (rechute biochimique). Inversement, une forte infiltration de macrophages est associée à un plus haut risque de progression. Conjointement, durant cette étude, nous avons développé une nouvelle approche informatisée permettant la standardisation de la quantification de l’infiltrat de cellules immunes dans les échantillons pathologiques. Cette approche facilitera la comparaison d’études indépendantes sur la densité de l’infiltrat immun. Ces résultats nous ont donc permis de confirmer que les effets pro-inflammatoires de la TDA chez les patients du cancer de la prostate ciblaient spécifiquement les lymphocytes T et les macrophages. L’hypothèse intéressante découlant de cette étude est que les androgènes pourraient réguler l’expression de mécanismes immunosuppressifs dans la tumeur primaire. Dans le chapitre V, nous avons donc étudié l’expression de mécanismes immunosuppressifs par les cellules cancéreuses du cancer de la prostate ainsi que leur régulation par les androgènes. Notre analyse démontre que les androgènes augmentent l’expression de molécules à propriétés immunosuppressives telles que l’arginase I et l’arginase II. Cette surexpression dépend de l’activité du récepteur aux androgènes. Chez les patients castrés, l’expression de l’arginase II était diminuée suggérant une régulation androgénique in vivo. Nous avons observé que l’arginase I et l’arginase II participent à la prolifération des cellules du cancer de la prostate ainsi qu’à leur potentiel immunosuppressif. Finalement, nous avons découvert que l’expression de l’interleukin-8 était aussi régulée par les androgènes. De plus, l’interleukin-8, indépendamment des androgènes, augmente l’expression de l’arginase II. Ces résultats confirment que les androgènes participent au développement d’une microenvironnement immunosuppressif dans le cancer de la prostate en régulant l’expression de l’arginase I, l’arginase II et l’interleukin-8. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse témoignent du caractère unique du microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate. Nos travaux ont également permis d’établir de nouvelles techniques basées sur des logiciels d’analyse d’image afin de mieux comprendre le dialogue entre la tumeur et le système immunitaire chez les patients. Approfondir les connaissances sur les mécanismes de régulation du microenvironnement immunologique chez les patients atteint du cancer de la prostate permettra d’optimiser des immunothérapies mieux adaptées à éradiquer cette maladie.

Investigating the role of the isomerase Rrd1/PTPA : from yeast to human

Chez Saccharomyces cerevisiae, les souches mutantes pour Rrd1, une protéine qui possède une activité de peptidyl prolyl cis/trans isomérase, montrent une résistance marquée à la rapamycine et sont sensibles au 4-nitroquinoline 1-oxide, un agent causant des dommages à l’ADN. PTPA, l’homologue de Rrd1 chez les mammifères, est reconnu en tant qu’activateur de protéine phosphatase 2A. Notre laboratoire a précédemment démontré que la surexpression de PTPA mène à l’apoptose de façon indépendante des protéines phosphatase 2A. La fonction moléculaire de Rrd1/PTPA était encore largement inconnue au départ de mon projet de doctorat. Mes recherches ont d’abord montré que Rrd1 est associé à la chromatine ainsi qu’à l’ARN polymérase II. L’analyse in vitro et in vivo par dichroïsme circulaire a révélé que Rrd1 est responsable de changements au niveau de la structure du domaine C-terminal de la grande sous-unité de l’ARN polymérase II, Rpb1, en réponse à la rapamycine et au 4-nitroquinoline 1-oxide. Nous avons également démontré que Rrd1 est requis pour modifier l’occupation de l’ARN polymérase II sur des gènes répondant à un traitement à la rapamycine. Finalement, nous avons montré que suite à un traitement avec la rapamycine, Rrd1 médie la dégradation de l’ARN polymérase II et que ce mécanisme est indépendant de l’ubiquitine. La dernière partie de mon projet était d’acquérir une meilleure connaissance de la fonction de PTPA, l’homologue de Rrd1 chez les mammifères. Nos résultats montrent que le «knockdown» de PTPA n’affecte pas la sensibilité des cellules à différentes drogues telles que la rapamycine, le 4-nitroquinoline 1-oxide ou le peroxyde d’hydrogène (H2O2). Nous avons également tenté d’identifier des partenaires protéiques pour PTPA grâce à la méthode TAP, mais nous ne sommes pas parvenus à identifier de partenaires stables. Nous avons démontré que la surexpression de la protéine PTPA catalytiquement inactive n’induisait pas l’apoptose indiquant que l’activité de PTPA est requise pour produire cet effet. Finalement, nous avons tenté d’étudier PTPA dans un modèle de souris. Dans un premier lieu, nous avons déterminé que PTPA était exprimé surtout au niveau des tissus suivants : la moelle osseuse, le thymus et le cerveau. Nous avons également généré avec succès plusieurs souris chimères dans le but de créer une souris «knockout» pour PTPA, mais l’allèle mutante ne s’est pas transférée au niveau des cellules germinales. Mes résultats ainsi que ceux obtenus par mon laboratoire sur la levure suggèrent un rôle général pour Rrd1 au niveau de la régulation des gènes. La question demeure toujours toutefois à savoir si PTPA peut effectuer un rôle similaire chez les mammifères et une vision différente pour déterminer la fonction de cette protéine sera requise pour adresser adéquatement cette question dans le futur.

Face aux portraits photographiques de Sally Mann. La série "What Remains" (2000-2004).

Le portrait captive lorsqu’il est envisagé comme présence humaine et qu’il tend à se soustraire à l’interprétation analytique. Prenant appui sur ce constat, le mémoire se penche sur la réponse spectatorielle induite par des portraits photographiques dont l’opacité pose un défi à l’attribution de significations précises. Ces portraits, qui abordent le thème de la mort, appartiennent au corpus "What Remains" (2000-2004) de l’artiste américaine Sally Mann. Ils réactualisent le procédé obsolète du collodion, revisitent le vocabulaire formel du pictorialisme et évoquent l’imagerie mortuaire du 19e siècle. Par ces citations historiques, les œuvres gênent la lecture du référent et introduisent des renversements de sens: elles troublent toute certitude dans la perception et toute littéralité dans l’interprétation. Le mémoire étudie les diverses stratégies citationnelles à la source de cette opacification et examine comment celles-ci tendent à établir les conditions de l’expérience esthétique. Après avoir réévalué certains présupposés théoriques sur la photographie, les paramètres techniques, formels et iconographiques des œuvres sont passés en revue afin d’évaluer leur impact respectif. En s’appuyant sur un cadre issu de la théorie des médias et de la psychanalyse, le travail du médium émerge comme le principal déterminant de l’expérience de ces portraits contemporains.

Plant remains as evidence for seasonality of site use in the Mesolithic period

Attempts to identify the seasons during which Mesolithic sites may have been occupied have usually concentrated on evidence from faunal assemblages, while the potential of plant remains has been largely neglected. In this paper the use of plant remains as indicators of seasonality is discussed, especially where they represent the accidental charring of species unlikely to have been deliberately collected and stored. This is illustrated with reference to the early Mesolithic site of Star Carr, North Yorkshire, and discussed in the context of other Mesolithic sites from which assemblages of charred plant remains have been recovered.

Vegetation development and human occupation in the Damascus region of southwestern Syria from the Late Pleistocene to Holocene

Rockshelter Baaz in the Damascus region of Syria provided a variety of botanical remains from the Late Pleistocene and Early Holocene period. These remains provide new information about the vegetation evolution in this region. The earliest occupational levels correspond with a moisture peak during the Late Pleistocene, between ca. 34-32 kyr b.p., when pine expanded. The next occupations took place during extreme arid conditions, ca. 23-21 kyr b.p., and probably during the Last Glacial Maximum when a steppe vegetation was established. The occupation level of the Younger Dryas, represented by Natufian remains, suggests that the area had been covered by almond-pistachio steppe, similar to later periods of the Early Holocene, and was probably located just outside the range of dense wild cereal stands. There is no drastic impact of the Younger Dryas visible on the vegetation in the botanical remains. The lack of fruits and seeds at Baaz indicates that the site was more likely to have been a temporary hunting post rather than a plant processing site for much of its history. It is ideally suited to this purpose because of its location over the Jaba'deen Pass and the associated springs. However, archaeological remains from the Natufian period, suggest that the site was more permanently occupied during this time.

The role of meat as a source of n-3 polyunsaturated fatty acids in the human diet

It is considered that consumption of very long chain (VLC, carbon chain length >= 20) n - 3 PUFAs in most Western populations is sub-optimal and benefits in relation to chronic disease would be gained from increased consumption. This review examines the current contribution that meat makes to dietary intake of VLC n - 3 PUFA and given its current low contribution, how ruminant meat may be enriched. Enrichment both directly with VLC n - 3 fatty acids and indirectly by increasing intake by the animals of alpha-linolenic acid (ALNA; C 18:3 n - 3) are considered. Since it now appears that dietary ALNA is a very limited source of VLC n - 3 PUFA in humans, the indirect route is controversial but since some forages-are rich sources of ALNA this route has many sustainability and environmental attractions. Consideration is also given to the increased concentrations of trans and conjugated fatty acids that will arise from enriching ruminant meat with PUFA.

Effect of acute administration of recombinant human leptin during the neonatal period on body temperature and endocrine profile of the piglet

Background: Leptin is produced predominantly by white adipocytes; in adults it regulates appetite and energy expenditure but its role in the neonate remains to be fully established. Objectives: To examine the effects of acute administration of recombinant human leptin on the endocrine profile and thermoregulation of neonatal pigs. Methods: 24 pairs of siblings (n = 48) were administered with either a single dose (4 mu g ml(-1) kg(-1) body weight) of leptin (L: n = 24) or a placebo (P: n = 24) on day 6 of neonatal life. Rectal temperature was recorded, and tissue samples were taken at 1 (n = 12), 2 (n = 12), 4 (n = 12) or 6 (n = 12) hours post-administration. Plasma concentrations of hormones and metabolites were determined in conjunction with messenger RNA (mRNA) for leptin and uncoupling protein-2. Results: Plasma leptin increased following leptin administration, and differences in concentrations of insulin, thyroxine and non-esterified fatty acids were observed between the two groups. Initially, rectal temperature decreased in L pigs but returned to start values by 1.5 h. This decline in rectal temperature was delayed in placebo animals, resulting in differences between treatments at 1.5 and 2 h. Conclusions: Acute leptin administration alters the endocrine profile of pigs and influences the thermoregulatory ability of the neonate. Copyright (C) 2007 S. Karger AG, Basel.

Aluminium in human breast tissue

Aluminium is omnipresent in everyday life and increased exposure is resulting in a burgeoning body burden of this non-essential metal. Personal care products are potential contributors to the body burden of aluminium and recent evidence has linked breast cancer with aluminium-based antiperspirants. We have used graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS) to measure the aluminium content in breast biopsies obtained following mastectomies. The aluminium content of breast tissue and breast tissue fat were in the range 4-437 nmol/g dry wt. and 3-192 nmol/g oil, respectively. The aluminium content of breast tissue in the outer regions (axilla and lateral) was significantly higher (P = 0.033) than the inner regions (middle and medial) of the breast. Whether differences in the regional distribution of aluminium in the breast are related to the known higher incidence of tumours in the outer upper quadrant of the breast remains to be ascertained. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Comparison of the global gene expression profiles produced by methylparaben, n-butylparaben and 17 beta-oestradiol in MCF7 human breast cancer cells

Since the alkyl esters of p-hydroxybenzoic acid (parabens) can be measured intact in the human breast and possess oestrogenic properties, it has been suggested that they could contribute to an aberrant burden of oestrogen signalling in the human breast and so play a role in the rising incidence of breast cancer. However, although parabens have been shown to regulate a few single genes (reporter genes, pS2, progesterone receptor) in a manner similar to that of 17 beta-oestradiol, the question remains as to the full extent of the similarity in the overall gene profile induced in response to parabens compared with 17 beta-oestradiol. The GE-Amersham CodeLink 20 K human expression microarray system was used to profile the expression of 19881 genes in MCF7 human breast cancer cells following a 7-day exposure to 5 x 10(-4) m methylparaben, 10(-5) m n-butylparaben and 10(-8) m 17 beta-oestradiol. At these concentrations, the parabens gave growth responses in MCF7 cells of similar magnitude to 17 beta-oestradiol. The study identified genes which are upregulated or downregulated to a similar extent by methylparaben, n-butylparaben and 17 beta-oestradiol. However, the majority of genes were not regulated in the same way by all three treatments. Some genes responded differently to parabens from 17 beta-oestradiol, and furthermore, differences in expression of some genes could be detected even between the two individual parabens. Therefore, although parabens possess oestrogenic properties, their mimicry in terms of global gene expression patterns is not perfect and differences in gene expression profiles could result in consequences to the cells that are not identical to those following exposure to 17 beta-oestradiol. Copyright (c) 2006 John Wiley & Sons, Ltd.

Concentrations of parabens in human breast tumours

Parabens are used as preservatives in many thousands of cosmetic, food and pharmaceutical products to which the human population is exposed. Although recent reports of the oestrogenic properties of parabens have challenged current concepts of their toxicity in these consumer products, the question remains as to whether any of the parabens can accumulate intact in the body from the long-term, low-dose levels to which humans are exposed. Initial studies reported here show that parabens can be extracted from human breast tissue and detected by thin-layer chromatography. More detailed studies enabled identification and measurement of mean concentrations of individual parabens in samples of 20 human breast tumours by high-pressure liquid chromatography followed by tandem mass spectrometry. The mean concentration of parabens in these 20 human breast tumours was found to be 20.6 +/- 4.2 ng g(-1) tissue. Comparison of individual parabens showed that methylparaben was present at the highest level (with a mean value of 12.8 +/- 2.2 ng g(-1) tissue) and represents 62% of the total paraben recovered in the extractions. These studies demonstrate that parabens can be found intact in the human breast and this should open the way technically for more detailed information to be obtained on body burdens of parabens and in particular whether body burdens are different in cancer from those in normal tissues. Copyright (C) 2004 John Wiley Sons, Ltd.

Triglyceride-rich lipoproteins inhibit cholesterol efflux to apolipoprotein (apo) A1 from human macrophage foam cells

High circulating levels of triglyceride-rich lipoproteins (TGRL) represent an independent risk factor for coronary artery disease. Here, we show that TGRL inhibit the efflux of cholesterol from 'foam cell' macrophages to lipid-poor apolipoprotein (apo) A1, and may thereby inhibit arterial reverse cholesterol transport and promote the formation of atherosclerotic lesions. Human (THP-1) monocyte-derived macrophages were pre-incubated (48h) with acetylated low-density lipoprotein (AcLDL) to provide a foam cell model of cholesterol efflux to apoA1. Pre-incubation of macrophage 'foam cells' with TGRL (0-200 mug/ml, 0-24 h) inhibited the efflux of exogenously radiolabelled ([H-3]), endogenously synthesised ([C-14]) and cellular cholesterol mass to lipid-poor apoA1, but not control medium, during a (subsequent) efflux period. This inhibition is dependent upon the length of prior exposure to, and concentration of, TGRL employed, but is independent of changes in intracellular triglyceride accumulation or turnover of the cholesteryl ester pool. Despite the negative impact of TGRL on cholesterol efflux, major proteins involved in this process-namely apoE, ABCA1, SR-B1 and caveolin-1-were unaffected by TGRL pre-incubation, suggesting that exposure to these lipoproteins inhibits an alternate, and possibly novel, anti-atherogenic pathway. (C) 2003 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Degree of oxidation of low density lipoprotein affects expression of CD36 and PPAR gamma, but not cytokine production, by human monocyte-macrophages

Oxidized low-density lipoprotein (oxLDL) exhibits many atherogenic effects, including the promotion of monocyte recruitment to the arterial endothelium and the induction of scavenger receptor expression. However, while atherosclerosis involves chronic inflammation within the arterial intima, it is unclear whether oxLDL alone provides a direct inflammatory stimulus for monocyte-macrophages. Furthermore, oxLDL is not a single, well-defined entity, but has structural and physical properties which vary according to the degree of oxidation. We tested the hypothesis that the biological effects of oxLDL will vary according to its degree of oxidation and that some species of oxLDL will have atherogenic properties, while other species may be responsible for its inflammatory activity. The atherogenic and inflammatory properties of LDL oxidized to predetermined degrees (mild, moderate and extensive oxidation) were investigated in a single system using human monocyte-derived macrophages. Expression of CD36 mRNA was up-regulated by mildly- and moderately-oxLDL, but not highly-oxLDL. The expression of the transcription factor, proliferator-activated receptor-gamma (PPARgamma), which has been proposed to positively regulate the expression of CD36, was increased to the greatest degree by highly-oxLDL. However, the DNA binding activity of PPARgamma was increased only by mildly- and moderately-oxLDL. None of the oxLDL species appeared to be pro-inflammatory towards monocytes, either directly or indirectly through mediators derived from lymphocytes, regardless of the degree of oxidation. (C) 2003 Published by Elsevier Science Ireland Ltd.