The Influence of Estrogens on the Biological and Therapeutic Actions of Growth Hormone in the Liver

[EN]GH is main regulator of body growth and composition, somatic development, intermediate metabolism and gender-dependent dimorphism in mammals. The liver is a direct target of estrogens because it expresses estrogen receptors which are connected with development, lipid metabolism and insulin sensitivity, hepatic carcinogenesis, protection from drug-induced toxicity and fertility. In addition, estrogens can modulate GH actions in liver by acting centrally, regulating pituitary GH secretion, and, peripherally, by modulating GHR-JAK2-STAT5 signalling pathway

Étude de l'expression des microARNs et des enzymes de synthèse des corticostéroïdes dans le développement pulmonaire

Le syndrome de détresse respiratoire du nouveau-né (SDR) est l’une des pathologies les plus fréquentes dont souffrent les bébés prématurés. Le SDR est causé par un déficit dans la synthèse du surfactant pulmonaire en raison de l’immaturité du poumon lors d’une naissance prématurée. Plusieurs éléments régulent le développement pulmonaire notamment les stéroïdes sexuels et les corticostéroïdes. Le sexe est aussi un élément régulateur du développement pulmonaire. En effet, les garçons sont plus atteints que les filles par le SDR. Ce dimorphisme sexuel est attribué aux androgènes. Le traitement anténatal aux glucocorticoïdes est prescrit aux femmes qui sont à risque d’accoucher prématurément. En effet, les corticostéroïdes favorisent la maturation pulmonaire anténatale. Également, il a été démontré que les microARNs sont primordiaux pour le développement pulmonaire. Ceci nous a conduit à étudier l’impact des androgènes sur le profil d’expression des microARNs lors de la transition du stade canaliculaire au stade sacculaire (jour gestationnel (JG)17.0 au JG18.0), période qui coïncide avec la montée de la synthèse et de la sécrétion du surfactant chez la souris. Tout d’abord, nous avons étudié la stabilité des gènes de normalisation (snoRNAs) afin de quantifier les microARNs par qPCR. Cette analyse a été effectuée avec 3 logiciels différents et sur plusieurs stades du développement notamment de la période pseudoglandulaire jusqu’au stade alvéolaire chez les deux sexes. On a identifié les meilleures combinaisons de gènes de normalisation les plus stables pour chaque stade du développement étudié ainsi que pour la période couvrant tous les stades étudiés. Ensuite nous avons analysé à GD17.0 et GD18.0 le profil d’expression des microARNs chez des fœtus mâles dont les mères ont été traitées au flutamide (anti-androgènes pure). Les résultats ont montré que 43 microARNs matures sont modulés par les androgènes à GD17.0 et 35 microARNs à GD18.0. Pour certains microARNs, nous avons identifié des cibles potentielles qui sont inversement modulées par les androgènes par rapport aux microARNs. Ces cibles sont impliquées dans plusieurs processus biologiques tels que le métabolisme des lipides et la prolifération cellulaire ainsi que dans des fonctions moléculaires tels que la liaison des facteurs de transcription. Des expériences de validation ont été effectuées par qPCR. Nos résultats ont montré que les androgènes régulent des processus qui peuvent être impliqués dans la maturation pulmonaire via la régulation des microARNs. En plus de l’intérêt porté aux androgènes dans la maturation pulmonaire, nous avons analysé l’expression d’enzymes de synthèse des corticostéroïdes dans le poumon fœtal humain. L’expression de l’enzyme 21-hydroxylase a été étudiée par qPCR et par immunobuvardage. Également la localisation de l’ARNm de cette enzyme clé de la synthèse des glucocorticoïdes, a été effectuée par hybridation in situ. L’ARNm de CYP21A2 a été détecté par qPCR dans les 34 échantillons analysés et dont les âges variaient entre 17 et 40 semaines de grossesse. Aucune corrélation, avec l’âge gestationnel ou le sexe, n’a été observée. Des niveaux significatifs de la protéine 21-hydroxylase ont été détectés dans nos échantillons. Nous avons investigué l’expression d’autres enzymes impliquées dans la voie de synthèse des glucocorticoïdes notamment CYP11B1, CYP11B2 et CYP17A1. Les ARNm des gènes CYP11B1, CYP11B2 n’ont pas été détectés dans nos échantillons, contrairement à CYP17A1 dont l’ARNm a été détecté dans tous nos tissus fœtaux analysés. La protéine de la 17α-hydroxylase a été détectée à de faibles niveaux. Nos résultats d’hybridation in situ ont montré que l’expression de CYP21A2 est localisée presqu’exclusivement dans l’épithélium pulmonaire distal. Nos résultats suggèrent que les produits de la 21-hydroxylase agiront via une action intracrine sur l’épithélium distal en activant le récepteur des glucocorticoïdes (GR). L’activation du récepteur des minéralocorticoïdes (MR) ne semble pas dépendre de produits de la 21-hydroxylase en raison des quantités importantes d’aldostérone circulante.

Caractérisation d'IGFBP-2 comme biomarqueur intégrateur de la santé cardiométabolique

La protéine de liaison aux facteurs de croissance analogues à l’insuline (IGFBP)-2 est une protéine circulante fortement associée à la résistance à l’insuline qui module les effets métaboliques d’IGF-I et IGF-II en s’y associant directement, et qui exerce aussi des actions IGF-indépendantes via sa liaison à la matrice extracellulaire et aux intégrines. Chez l’homme, de faibles niveaux d’IGFBP-2 sont associés à un profil lipidique délétère, ainsi qu’à une augmentation de la masse grasse et de la résistance à l’insuline. Les travaux décrits dans cette thèse montrent chez l’humain et la souris que les niveaux d’IGFBP-2 sont associés de manière indépendante aux composantes du risque cardiométabolique. Chez l’homme, de faibles niveaux d’IGFBP-2 sont associés à la dyslipidémie athérogène. Une valeur seuil d’IGFBP-2 de 221.5 ng/mL a permis de discriminer entre les sujets métaboliquement sains et ceux répondant aux critères du syndrome métabolique. En plus de son association avec la résistance à l’insuline et les composantes du profil lipidique, de faibles niveaux d’IGFBP-2 sont associés à une fonction cardiaque diminuée chez les patients atteints de sténose aortique, tel qu’évaluée par le volume d’éjection indexé, un indice de fonction global du ventricule gauche qui intègre la fonction pompe et le remodelage du tissu. Chez l’homme, des niveaux d’IGFBP-2 élevés sont associés à un tissu adipeux brun plus volumineux ainsi qu’à une activité métabolique plus importante de ce dernier. Ces observations, telles qu’évaluées par PET/CT, sont aussi validées chez les souris surexprimant la forme humaine d’IGFBP-2. Nos travaux démontrent que les niveaux d’IGFBP-2 sont fortement associés au métabolisme des lipoprotéines et des lipides, à la fonction cardiaque ainsi qu’à l’activité du tissu adipeux brun. L’influence des niveaux d’IGFBP-2 par différentes altérations métaboliques menant à l’augmentation du risque cardiométabolique pourrait faire de ce dernier un biomarqueur précoce et intégrateur. Les travaux exposés dans la présente thèse soulignent aussi un rôle mécanistique potentiel pour IGFBP-2 dans la protection contre certaines altérations du métabolisme.

Identification and Characterization of New Small Molecule Inhibitors of Picornavirus Replication

The Picornaviridae family consists of positive-strand RNA viruses that are the causative agents of a variety of diseases in humans and animals. Few drugs targeting picornaviruses are available, making the discovery of new antivirals a high priority. Here, we identified and characterized three compounds from a library of kinase inhibitors that block replication of poliovirus, coxsackievirus B3, and encephalomyocarditis virus. The antiviral effect of these compounds is not likely related to their known cellular targets because other inhibitors targeting the same pathways did not inhibit viral replication. Using an in vitro translation-replication system, we showed that these drugs inhibit different stages of the poliovirus life cycle. A4(1) inhibited the formation of a functional replication complex, while E5(1) and E7(2) affected replication after the replication complex had formed. A4(1) demonstrated partial protection from paralysis in a murine model of poliomyelitis. Poliovirus resistant to E7(2) had a single mutation in the 3A protein. This mutation was previously found to confer resistance to enviroxime-like compounds, which target either PI4KIIIβ (major enviroxime-like compounds) or OSBP (minor enviroxime-like compounds), cellular factors involved in lipid metabolism and shown to be important for replication of diverse positive-strand RNA viruses. We classified E7(2) as a minor enviroxime-like compound, because the localization of OSBP changed in the presence of this inhibitor. Interestingly, both E7(2) and major enviroxime-like compound GW5074 interfered with the viral polyprotein processing. Multiple attempts to isolate resistant mutants in the presence of A4(1) or E5(1) were unsuccessful, showing that effective broad-spectrum antivirals could be developed on the basis of these compounds. Studies with these compounds shed light on pathways shared by diverse picornaviruses that could be potential targets for the development of broad-spectrum antiviral drugs.

Tissue Proteomes: Quantitative Mass Spectrometry of Murine Liver and Ovarian Endometrioma

A human genome contains more than 20 000 protein-encoding genes. A human proteome, instead, has been estimated to be much more complex and dynamic. The most powerful tool to study proteins today is mass spectrometry (MS). MS based proteomics is based on the measurement of the masses of charged peptide ions in a gas-phase. The peptide amino acid sequence can be deduced, and matching proteins can be found, using software to correlate MS-data with sequence database information. Quantitative proteomics allow the estimation of the absolute or relative abundance of a certain protein in a sample. The label-free quantification methods use the intrinsic MS-peptide signals in the calculation of the quantitative values enabling the comparison of peptide signals from numerous patient samples. In this work, a quantitative MS methodology was established to study aromatase overexpressing (AROM+) male mouse liver and ovarian endometriosis tissue samples. The workflow of label-free quantitative proteomics was optimized in terms of sensitivity and robustness, allowing the quantification of 1500 proteins with a low coefficient of variance in both sample types. Additionally, five statistical methods were evaluated for the use with label-free quantitative proteomics data. The proteome data was integrated with other omics datasets, such as mRNA microarray and metabolite data sets. As a result, an altered lipid metabolism in liver was discovered in male AROM+ mice. The results suggest a reduced beta oxidation of long chain phospholipids in the liver and increased levels of pro-inflammatory fatty acids in the circulation in these mice. Conversely, in the endometriosis tissues, a set of proteins highly specific for ovarian endometrioma were discovered, many of which were under the regulation of the growth factor TGF-β1. This finding supports subsequent biomarker verification in a larger number of endometriosis patient samples.

A infecção por Leishmania infantum chagasi altera o metabolismo lipídico do hospedeiro

American visceral leishmaniasis (AVL), caused by Leishmania infantum chagasi (L.i.chagasi), stands as a public health problem in Brazil, with human and canine cases related in all states..Lipid metabolism can be modified in several status of infection. For example, experimental studies show that the cholesterol is necessary to internalization and replication of L.i.chagasi in macrophages through caveolar domains. Patients with AVL present low levels of cholesterol and a visible triglycerides increase. This work aimed to evaluate the lipid metabolism in several post-infection status by L.i.chagasi, including individuals with symptomatic infection (AVL), and asymptomatic. The levels of cholesterol, triglycerides, HDL and reactive C protein, were measured. Individuals with AVL were compared with individuals with assymptomatic infection and presented low levels of total cholesterol (128 ± 6.180 mg/dL vs. 158 ±5.733 mg/dL, p=0.0001), HDL (29 ± 1.746 mg/dL vs. 37 ± 1.647 mg/dL, p=0.0001), increased levels of triglycerides (149.5 mg/dL ± 12.72 vs. 78.00 ± 10.43 mg/dL, p=0.0095) and higher levels of reactive C protein (1.750± 0.4939 mg/dL vs. 0.40 ± 0.1707 mg/dL; p=0.0001). The expression of genes related to lipid metabolism, such as LXR-a, LXR-b, PPAR-a, PPAR-d, PPAR-g and APOE was evaluated by real time PCR. A reduction in the expression of those genes was found in the group of AVL patients corroborating the serum levels of the metabolites earlier quantified. Our findings suggest a modulation of metabolism of lipids, in the chronic phase of AVL, this could facilitate the survival of leishmania, due to the known reduction on the ability of macrophages in presenting antigens efficiently to the T cells due to the reduction in the cholesterol available, it results in a subversion of the host immunity.

PPARα regulates endothelial progenitor cell maturation and myeloid lineage differentiation through a NADPH oxidase-dependent mechanism in mice

International audience

Integrative genomic, epigenetic and metabolomic characterization of beef from grass-fed Angus steers

Beef constitutes a main component of the American diet and still represent the principal source of protein in many parts of the world. Currently, the meat market is experiencing an important transformation; consumers are increasingly switching from consuming traditional beef to grass-fed beef. People recognized products obtained from grass-fed animals as more natural and healthy. However, the true variations between these two production systems regarding various aspects remain unclear. This dissertation provides information from closely genetically related animals, in order to decrease confounding factors, to explain several confused divergences between grain-fed and grass-fed beef. First, we examined the growth curve, important economic traits and quality carcass characteristics over four consecutive years in grain-fed and grass-fed animals, generating valuable information for management decisions and economic evaluation for grass-fed cattle operations. Second, we performed the first integrated transcriptomic and metabolomic analysis in grass-fed beef, detecting alterations in glucose metabolism, divergences in free fatty acids and carnitine conjugated lipid levels, and altered β-oxidation. Results suggest that grass finished beef could possibly benefit consumer health from having lower total fat content and better lipid profile than grain-fed beef. Regarding animal welfare, grass-fed animals may experience less stress than grain-fed individuals as well. Finally, we contrasted the genome-wide DNA methylation of grass-fed beef against grain-fed beef using the methyl-CpG binding domain sequencing (MBD-Seq) method, identifying 60 differentially methylated regions (DMRs). Most of DMRs were located inside or upstream of genes and displayed increased levels of methylation in grass-fed individuals, implying a global DNA methylation increment in this group. Interestingly, chromosome 14, which has been associated with large effects on ADG, marbling, back fat, ribeye area and hot carcass weight in beef cattle, allocated the largest number of DMRs (12/60). The pathway analysis identified skeletal and muscular system as the preeminent physiological system and function, and recognized carbohydrates metabolism, lipid metabolism and tissue morphology among the highest ranked networks. Therefore, although we recognize some limitations and assume that additional examination is still required, this project provides the first integrative genomic, epigenetic and metabolomics characterization of beef produced under grass-fed regimen.

Chromium supplementation in patients with type 2 diabetes and high risk of type 2 diabetes: a meta-analysis of randomized controlled trials

Introduction: Chromium is an essential trace mineral for carbohydrate and lipid metabolism, which is currently prescribed to control diabetes mellitus. Results of previous systematic reviews and meta-analyses of chromium supplementation and metabolic profiles in diabetes have been inconsistent. Aim: The objective of this meta-analysis was to assess the effects on metabolic profiles and safety of chromium supplementation in type 2 diabetes mellitus and cholesterol. Methods: Literature searches in PubMed, Scopus and Web of Science were made by use of related terms-keywords and randomized clinical trials during the period of 2000-2014. Results: Thirteen trials fulfilled the inclusion criteria and were included in this systematic review. Total doses of Cr supplementation and brewer's yeast ranged from 42 to 1,000 µg/day, and duration of supplementation ranged from 30 to 120 days. The analysis indicated that there was a significant effect of chromium supplementation in diabetics on fasting plasma glucose with a weighted average effect size of -29.26 mg/dL, p = 0.01, CI 95% = -52.4 to -6.09; and on total cholesterol with a weighted average effect size of -6.7 mg/dL, p = 0.01, CI 95% = -11.88 to -1.53. Conclusions: The available evidence suggests favourable effects of chromium supplementation on glycaemic control in patients with diabetes. Chromium supplementation may additionally improve total cholesterol levels.

Enhancing bioactive fatty acids of the meat from lambs reared in intensive systems through nutritional modulation

Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias, especialidade de Produção Animal

O papel da lisofosfatidilcolina na ativação do inflamassoma NLRP3 e sua relação com a formação de células gordurosas

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2016.

Impaired reverse cholesterol transport and hepatic steatosis contribute to pathogenesis of high fat dietinduced hyperlipidemia in murine models

Purpose: To investigate the pathogenesis of high fat diet (HFD)-induced hyperlipidemia (HLP) in mice, rats and hamsters and to comparatively evaluate their sensitivity to HFD. Methods: Mice, rats and hamsters were fed with high-fat diet formulation (HFD, n = 8) or a control diet (control, n = 8) for 4 weeks. Changes in body weight, relative liver weight, serum lipid profile, expressions of hepatic marker gene of lipid metabolism and liver morphology were observed in three hyperlipidemic models. Results: Elevated total cholesterol (TC), triglyceride, low density lipoprotein-cholesterol (LDL-C) and high density lipoprotein-cholesterol (HDL-C) levels and body weight were observed in all hyperlipidemic animals (p < 0.05), while hepatic steatosis was manifested in rat and hamster HLP models, and increased hepatic TC level was only seen (p < 0.05) in hamster HLP model. Suppression of HMG-CoA reductase and up-regulation of lipoproteinlipase were observed in all HFD groups. Hepatic gene expression of LDLR, CYP7A1, LCAT, SR-B1, and ApoA I, which are a response to reverse cholesterol transport (RCT), were inhibited by HFD in the three models. Among these models, simultaneous suppression of HMG-CR, LCAT, LDLR and SR-BI and elevated LPL were features of the hamster model. Conclusion: As the results show, impaired RCT and excessive fat accumulation are major contributors to pathogenesis of HFD-induced murine HLP. Thus, the hamster model is more appropriate for hyperlipidemia research.

Análise da interação entre moléculas desenhadas a partir do ácido anacárdico e a proteína PPAR usando ferramentas in silico

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2016.

Modulation de l’homéostasie lipidique intestinale suite à une intervention en médecine traditionnelle Cri chez un modèle animal d’obésité et de pré-diabète

Introduction : Les taux d’obésité et de diabète de type 2 et leurs complications sont plus élevés chez les populations autochtones que chez la population générale. Une des raisons pour ces taux très élevés de complications est la résistance culturelle des autochtones envers les soins de santé contemporains souvent dus aux traitements culturellement inadéquats pour ces affections. Afin d’adresser cette problématique, l’équipe sur les médecines autochtones antidiabétiques des Instituts de recherche en santé du Canada (ÉMAAD-IRSC) a étudié 17 plantes de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Nation de la Baie James, dont le peuplier baumier Populus balsamifera. Objectifs : Le but de cette présente étude est d’examiner les effets de P. balsamifera sur les contenus lipidiques de l’intestin ainsi que la composition des protéines clés impliquées dans le métabolisme des lipides. Matériel et méthodes : Les souris étaient assignées à huit semaines de diètes, soit la diète standard (CHOW), une diète à forte teneur lipidique (HFD) ou une HFD avec ajout de 125 mg/kg de Populus balsamifera. Résultats : Les résultats ont montré que les teneurs totales de l’intestin en cholestérol, en phospholipides et en triglycérides ne sont pas influencées par l’absence ou la présence de l’extrait de P. balsamifera. La teneur en acides gras a significativement augmenté dans le traitement HFD comparé au groupe contrôle CHOW. Le traitement avec P. balsamifera a significativement réduit le contenu d’acides gras dans le jéjunum vers des valeurs observées pour la diète contrôle. Une modification non significative a été notée dans l’expression des protéines FAS, CPT-1, ACC-P. Conclusion : Ces résultats renforcent davantage le potentiel d’utilisation de l’extrait de peuplier baumier dans le contexte de forte prévalence d’obésité dans les populations autochtones.

Comparative Genomics of Field Isolates of Mycobacterium bovis and M. caprae Provides Evidence for Possible Correlates with Bacterial Viability and Virulence

Mycobacteria of the Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC) greatly affect humans and animals worldwide. The life cycle of mycobacteria is complex and the mechanisms resulting in pathogen infection and survival in host cells are not fully understood. Recently, comparative genomics analyses have provided new insights into the evolution and adaptation of the MTBC to survive inside the host. However, most of this information has been obtained using M. tuberculosis but not other members of the MTBC such as M. bovis and M. caprae. In this study, the genome of three M. bovis (MB1, MB3, MB4) and one M. caprae (MB2) field isolates with different lesion score, prevalence and host distribution phenotypes were sequenced. Genome sequence information was used for whole-genome and protein-targeted comparative genomics analysis with the aim of finding correlates with phenotypic variation with potential implications for tuberculosis (TB) disease risk assessment and control. At the whole-genome level the results of the first comparative genomics study of field isolates of M. bovis including M. caprae showed that as previously reported for M. tuberculosis, sequential chromosomal nucleotide substitutions were the main driver of the M. bovis genome evolution. The phylogenetic analysis provided a strong support for the M. bovis/M. caprae clade, but supported M. caprae as a separate species. The comparison of the MB1 and MB4 isolates revealed differences in genome sequence, including gene families that are important for bacterial infection and transmission, thus highlighting differences with functional implications between isolates otherwise classified with the same spoligotype. Strategic protein-targeted analysis using the ESX or type VII secretion system, proteins linking stress response with lipid metabolism, host T cell epitopes of mycobacteria, antigens and peptidoglycan assembly protein identified new genetic markers and candidate vaccine antigens that warrant further study to develop tools to evaluate risks for TB disease caused by M. bovis/M.caprae and for TB control in humans and animals.