Postconditioning for salvage of ischemic skeletal muscle from reperfusion injury:efficacy and mechanism

We tested our hypothesis that postischemic conditioning (PostC) is effective in salvage of ischemic skeletal muscle from reperfusion injury and the mechanism involves inhibition of opening of the mitochondrial permeability transition pore (mPTP). In bilateral 8x13 cm pig latissimus dorsi muscle flaps subjected to 4 h ischemia, muscle infarction increased from 22+/-4 to 41+/-1% between 2 and 24 h reperfusion and remained unchanged at 48 (38+/-6%) and 72 (40+/-1%) h reperfusion (P

Efficacy and mechanism of hypoxic postconditioning in salvage of ex vivo human rectus abdominis muscle from hypoxia/reoxygenation injury

In reconstructive surgery, skeletal muscle may endure protracted ischemia before reperfusion, which can lead to significant ischemia/reperfusion injury. Ischemic postconditioning induced by brief cycles of reperfusion/reocclusion at the end of ischemia has been shown to salvage skeletal muscle from ischemia/reperfusion injury in several animal models. However, ischemic postconditioning has not been confirmed in human skeletal muscle. Using an established in vitro human skeletal muscle hypoxic conditioning model, we tested our hypothesis that hypoxic postconditioning salvages ex vivo human skeletal muscle from hypoxia/reoxygenation injury and the mechanism involves inhibition of opening of the mitochondrial permeability transition pore (mPTP) and preservation of ATP synthesis. Muscle strips (~0.5×0.5×15mm) from human rectus abdominis muscle biopsies were cultured in Krebs-Henseleit-HEPES buffer, bubbled with 95%N(2)/5%CO(2) (hypoxia) or 95%O(2)/5%CO(2) (reoxygenation). Samples were subjected to 3h hypoxia/2h reoxygenation. Hypoxic postconditioning was induced by one or two cycles of 5min reoxygenation/5min hypoxia after 3h hypoxia. Muscle injury, viability and ATP synthesis after 2h of reoxygenation were assessed by measuring lactate dehydrogenase (LDH) release, 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide (MTT) reduction and ATP content, respectively. Hypoxic postconditioning or treatment with the mPTP-opening inhibitors Cyclosporine A (CsA, 5×10(-6)M) or N-Methyl-4-isoleucine Cyclosporine (NIM811, 5×10(-6)M) 10min before reoxygenation decreased LDH release, increased MTT reduction and increased muscle ATP content (n=7 patients; P

Development of an in vitro model for study of the efficacy of ischemic preconditioning in human skeletal muscle against ischemia-reperfusion injury

Ischemia-reperfusion (I/R) injury causes skeletal muscle infarction and ischemic preconditioning (IPC) augments ischemic tolerance in animal models. To date, this has not been demonstrated in human skeletal muscle. This study aimed to develop an in vitro model to investigate the efficacy of simulated IPC in human skeletal muscle. Human skeletal muscle strips were equilibrated in oxygenated Krebs-Henseleit-HEPES buffer (37 degrees C). Aerobic and reperfusion phases were simulated by normoxic incubation and reoxygenation, respectively. Ischemia was simulated by hypoxic incubation. Energy store, cell viability, and cellular injury were assessed using ATP, 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide (MTT), and lactate dehydrogenase (LDH) assays, respectively. Morphological integrity was assessed using electron microscopy. Studies were designed to test stability of the preparation (n = 5-11) under normoxic incubation over 24 h; the effect of 1, 2, 3, 4, or 6 h hypoxia followed by 2 h of reoxygenation; and the protective effect of hypoxic preconditioning (HPC; 5 min of hypoxia/5 min of reoxygenation) before 3 h of hypoxia/2 h of reoxygenation. Over 24 h of normoxic incubation, muscle strips remained physiologically intact as assessed by MTT, ATP, and LDH assays. After 3 h of hypoxia/2 h of reoxygenation, MTT reduction levels declined to 50.1 +/- 5.5% (P <0.05). MTT reduction levels in HPC (82.3 +/- 10.8%) and normoxic control (81.3 +/- 10.2%) groups were similar and higher (P <0.05) than the 3 h of hypoxia/2 h of reoxygenation group (45.2 +/- 5.8%). Ultrastructural morphology was preserved in normoxic and HPC groups but not in the hypoxia/reoxygenation group. This is the first study to characterize a stable in vitro model of human skeletal muscle and to demonstrate a protective effect of HPC in human skeletal muscle against hypoxia/reoxygenation-induced injury.

Inducing late phase of infarct protection in skeletal muscle by remote preconditioning:efficacy and mechanism

We have previously demonstrated that remote ischemic preconditioning (IPC) by instigation of three cycles of 10-min occlusion/reperfusion in a hindlimb of the pig elicits an early phase of infarct protection in local and distant skeletal muscles subjected to 4 h of ischemia immediately after remote IPC. The aim of this project was to test our hypothesis that hindlimb remote IPC also induces a late phase of infarct protection in skeletal muscle and that K(ATP) channels play a pivotal role in the trigger and mediator mechanisms. We observed that pig bilateral latissimus dorsi (LD) muscle flaps sustained 46 +/- 2% infarction when subjected to 4 h of ischemia/48 h of reperfusion. The late phase of infarct protection appeared at 24 h and lasted up to 72 h after hindlimb remote IPC. The LD muscle infarction was reduced to 28 +/- 3, 26 +/- 1, 23 +/- 2, 24 +/- 2 and 24 +/- 4% at 24, 28, 36, 48 and 72 h after remote IPC, respectively (P <0.05; n = 8). In subsequent studies, hindlimb remote IPC or intravenous injection of the sarcolemmal K(ATP) (sK(ATP)) channel opener P-1075 (2 microg/kg) at 24 h before 4 h of sustained ischemia (i.e., late preconditioning) reduced muscle infarction from 43 +/- 4% (ischemic control) to 24 +/- 2 and 19 +/- 3%, respectively (P <0.05, n = 8). Intravenous injection of the sK(ATP) channel inhibitor HMR 1098 (6 mg/kg) or the nonspecific K(ATP) channel inhibitor glibenclamide (Glib; 1 mg/kg) at 10 min before remote IPC completely blocked the infarct- protective effect of remote IPC in LD muscle flaps subjected to 4 h of sustained ischemia at 24 h after remote IPC. Intravenous bolus injection of the mitochondrial K(ATP) (mK(ATP)) channel inhibitor 5-hydroxydecanoate (5-HD; 5 mg/kg) immediately before remote IPC and 30-min intravenous infusion of 5-HD (5 mg/kg) during remote IPC did not affect the infarct-protective effect of remote IPC in LD muscle flaps. However, intravenous Glib or 5-HD, but not HMR 1098, given 24 h after remote IPC completely blocked the late infarct-protective effect of remote IPC in LD muscle flaps. None of these drug treatments affected the infarct size of control LD muscle flaps. The late phase of infarct protection was associated with a higher (P <0.05) muscle content of ATP at the end of 4 h of ischemia and 1.5 h of reperfusion and a lower (P <0.05) neutrophilic activity at the end of 1.5 h of reperfusion compared with the time-matched control. In conclusion, these findings support our hypothesis that hindlimb remote IPC induces an uninterrupted long (48 h) late phase of infarct protection, and sK(ATP) and mK(ATP) channels play a central role in the trigger and mediator mechanism, respectively.

The effects of Chronic Lycopene Supplementation on Exercise-Induced Oxidative Stress and Glucose Homeostasis.

Lycopene can exert antioxidant effects against peripheral and cellular oxidative stress and may be associated with reduced diabetic risk. Conversely, exercise-induced free radicals are thought to underpin many of the desirable whole-body adaptations following training and the use of antioxidants within the exercise model remains debatable. PURPOSE: To investigate the effect of lycopene supplementation on oxidative stress and glucose homeostasis following acute aerobic exercise. METHOD: Twenty-eight (n=28) apparently healthy male volunteers were recruited (age 24 ± 4 years; weight 78 ± 10 kg; height 178 ± 8 cm; 2max 40 ± 7 ml·kg-1 ·min-1 ) in a randomised, single blind, placebo-controlled study. Participants were required to attend the Laboratory on two occasions: prior to and following 6 weeks of supplementation of either 10mg lycopene (LG; n=15) or placebo (PG; n=13) followed by a bout of acute exercise for one hour at 65% 2max. Exogenous glucose oxidation was then measured on an isotope ratio mass spectrometer in a sub-group of participants (n=14) following exercise, by administration of a standard oral glucose tolerance test (OGTT; 75g glucose). Venous blood samples were drawn for measurement of oxidative stress parameters, plasma glucose and insulin. RESULTS: Plasma lycopene increased in LG only (0.01 ± 0.004 vs.0.02 ± 0.007 µmol/L; P <0.05) following supplementation and remained elevated post exercise compared to PG (0.01 ± 0.004 vs. 0.02 ± 0.009 µmol/L; P <0.05). There were no changes in other markers of oxidative stress (SOD, LOOHs, F2 ISP and Alkoxyl radical) either between or within the trials, (P >0.05, respectively). A main effect for an increase in insulin was observed two hours post OGTT in the sub-groups (Pooled data, P <0.05) but trends in the HOMA scores were evident with a 57% increase for LG (2.20 ± 1.84 vs. 5.14 ± 2.5; P >0.05) and an 11% decrease for PG (2.17 ± 1.06 vs. 1.94 ± 1.53; P >0.05). No change in plasma glucose was detected at any point, or after the OGTT (P >0.05). CONCLUSION: In healthy males, lycopene supplementation had no effect on post exercise levels of ROS or markers of lipid peroxidation, despite an increase in plasma lycopene. However, lycopene supplementation may affect post exercise insulin sensitivity in response to glucose consumption, but further parallel research is required.

Developing Web Design Skills Through Group Critiquing and Feedback.

The aim of this quasi-experimental research study was to investigate whether guided small-group discussions that involved explaining, analysing or justifying design and followed a modeling session from the teacher could improve students' creativity in web design. The convenience sample comprised of 37 third year students of the ""Publication Design and Hypermedi Technology"" program at John Abbott College in Sainte-Anne-de-Bellvue, Quebec who had enrolled in the Web Design course offered in the Fall semester of 2011. The primary instrument of this study was a set of two assigments for the course. A traditional teaching method was used during the first assignment and a small-group teaching strategy was implemented during the second one. Another instrument used in this research was a questionnaire on willingness to participate in teamwork. The last instrument of this study was a questionnaire on the type of intelligences that students possessed. It is hoped that the knowledge gathered from the study will add to the information about group-work activities and critiquing in particular.

Cardiorespiratory fitness is negatively associated with metabolic risk factors independently of the adherence to a healthy dietary pattern

Background and aim: Cardiorespiratory fitness (CRF) and diet have been involved as significant factors towards the prevention of cardio-metabolic diseases. This study aimed to assess the impact of the combined associations of CRF and adherence to the Southern European Atlantic Diet (SEADiet) on the clustering of metabolic risk factors in adolescents. Methods and Results: A cross-sectional school-based study was conducted on 468 adolescents aged 15-18, from the Azorean Islands, Portugal. We measured fasting glucose, insulin, total cholesterol (TC), HDL-cholesterol, triglycerides, systolic blood pressure, waits circumference and height. HOMA, TC/HDL-C ratio and waist-to-height ratio were calculated. For each of these variables, a Z-score was computed by age and sex. A metabolic risk score (MRS) was constructed by summing the Z scores of all individual risk factors. High risk was considered when the individual had 1SD of this score. CRF was measured with the 20 m-Shuttle-Run- Test. Adherence to SEADiet was assessed with a semi-quantitative food frequency questionnaire. Logistic regression showed that, after adjusting for potential confounders, unfit adolescents with low adherence to SEADiet had the highest odds of having MRS (OR Z 9.4; 95%CI:2.6e33.3) followed by the unfit ones with high adherence to the SEADiet (OR Z 6.6; 95% CI: 1.9e22.5) when compared to those who were fit and had higher adherence to SEADiet.

Variants in MTNR1B influence fasting glucose levels.

To identify previously unknown genetic loci associated with fasting glucose concentrations, we examined the leading association signals in ten genome-wide association scans involving a total of 36,610 individuals of European descent. Variants in the gene encoding melatonin receptor 1B (MTNR1B) were consistently associated with fasting glucose across all ten studies. The strongest signal was observed at rs10830963, where each G allele (frequency 0.30 in HapMap CEU) was associated with an increase of 0.07 (95% CI = 0.06-0.08) mmol/l in fasting glucose levels (P = 3.2 x 10(-50)) and reduced beta-cell function as measured by homeostasis model assessment (HOMA-B, P = 1.1 x 10(-15)). The same allele was associated with an increased risk of type 2 diabetes (odds ratio = 1.09 (1.05-1.12), per G allele P = 3.3 x 10(-7)) in a meta-analysis of 13 case-control studies totaling 18,236 cases and 64,453 controls. Our analyses also confirm previous associations of fasting glucose with variants at the G6PC2 (rs560887, P = 1.1 x 10(-57)) and GCK (rs4607517, P = 1.0 x 10(-25)) loci.

Alcohol drinking, the metabolic syndrome and diabetes in a population with high mean alcohol consumption.

AIMS: To investigate the relationship of alcohol consumption with the metabolic syndrome and diabetes in a population-based study with high mean alcohol consumption. Few data exist on these conditions in high-risk drinkers. METHODS: In 6172 adults aged 35-75 years, alcohol consumption was categorized as 0, 1-6, 7-13, 14-20, 21-27, 28-34 and ≥ 35 drinks/week or as non-drinkers (0), low-risk (1-13), medium-to-high-risk (14-34) and very-high-risk (≥ 35) drinkers. Alcohol consumption was objectively confirmed by biochemical tests. In multivariate analysis, we assessed the relationship of alcohol consumption with adjusted prevalence of the metabolic syndrome, diabetes and insulin resistance, determined with the homeostasis model assessment of insulin resistance (HOMA-IR). RESULTS: Seventy-three per cent of participants consumed alcohol, 16% were medium-to-high-risk drinkers and 2% very-high-risk drinkers. In multivariate analysis, the prevalence of the metabolic syndrome, diabetes and mean HOMA-IR decreased with low-risk drinking and increased with high-risk drinking. Adjusted prevalence of the metabolic syndrome was 24% in non-drinkers, 19% in low-risk (P<0.001 vs. non-drinkers), 20% in medium-to-high-risk and 29% in very-high-risk drinkers (P=0.005 vs. low-risk). Adjusted prevalence of diabetes was 6.0% in non-drinkers, 3.6% in low-risk (P<0.001 vs. non-drinkers), 3.8% in medium-to-high-risk and 6.7% in very-high-risk drinkers (P=0.046 vs. low-risk). Adjusted HOMA-IR was 2.47 in non-drinkers, 2.14 in low-risk (P<0.001 vs. non-drinkers), 2.27 in medium-to-high-risk and 2.53 in very-high-risk drinkers (P=0.04 vs. low-risk). These relationships did not differ according to beverage types. CONCLUSIONS: Alcohol has a U-shaped relationship with the metabolic syndrome, diabetes and HOMA-IR, without differences between beverage types.

Did Dumbo suffer a heart attack? independent association between earlobe crease and cardiovascular disease.

BACKGROUND: Earlobe crease (ELC) has been associated with cardiovascular diseases (CVD) or risk factors (CVRF) and could be a marker predisposing to CVD. However, most studies studied only a small number of CVRF and no complete assessment of the associations between ELC and CVRF has been performed in a single study. METHODS: Population-based study (n = 4635, 46.7 % men) conducted between 2009 and 2012 in Lausanne, Switzerland. RESULTS: Eight hundred six participants (17.4 %) had an ELC. Presence of ELC was associated with male gender and older age. After adjusting for age and gender (and medication whenever necessary), presence of ELC was significantly (p < 0.05) associated with higher levels of body mass index (BMI) [adjusted mean ± standard error: 27.0 ± 0.2 vs. 26.02 ± 0.07 kg/m(2)], triglycerides [1.40 ± 0.03 vs. 1.36 ± 0.01 mmol/L] and insulin [8.8 ± 0.2 vs. 8.3 ± 0.1 μIU/mL]; lower levels of HDL cholesterol [1.61 ± 0.02 vs. 1.64 ± 0.01 mmol/L]; higher frequency of abdominal obesity [odds ratio and (95 % confidence interval) 1.20 (1.02; 1.42)]; hypertension [1.41 (1.18; 1.67)]; diabetes [1.43 (1.15; 1.79)]; high HOMA-IR [1.19 (1.00; 1.42)]; metabolic syndrome [1.28 (1.08; 1.51)] and history of CVD [1.55 (1.21; 1.98)]. No associations were found between ELC and estimated cardiovascular risk, inflammatory or liver markers. After further adjustment on BMI, only the associations between ELC and hypertension [1.30 (1.08; 1.56)] and history of CVD [1.47 (1.14; 1.89)] remained significant. For history of CVD, further adjustment on diabetes, hypertension, total cholesterol and smoking led to similar results [1.36 (1.05; 1.77)]. CONCLUSION: In this community-based sample ELC was significantly and independently associated with hypertension and history of CVD.

La PCSK9 humaine, une molécule aux multiples facettes métaboliques et une cible thérapeutique prometteuse : études de régulation in vitro et in vivo

La proprotéine convertase subtilisine/kexine-9 (PCSK9) a été identifiée comme le troisième locus impliqué dans l’hypercholestérolémie autosome dominante (ADH). Les deux autres gènes impliqués dans l’ADH encodent le récepteur des lipoprotéines de faible densité (LDLR) et l’apolipoprotéine B. La PCSK9 est une convertase qui favorise la dégradation du LDLR dans les hépatocytes et augmente le niveau plasmatique de cholestérol des LDL (LDL-C). Les mutations « gain de fonction » de la PCSK9 sont associées à un phénotype d’hypercholestérolémie familiale, tandis que les variantes « perte de fonction » sont associées à un LDL-C réduit et à un risque coronarien plus faible. Pour élucider le rôle physiologique de la PCSK9, nous avons étudié sa régulation génique. En utilisant le RT-PCR quantitatif dans des hépatocytes humains, nous avons analysé la régulation de PCSK9 sous différentes conditions modulant l’expression des gènes impliqués dans le métabolisme du cholestérol. Nous avons démontré que l’expression de la PCSK9 était induite par les statines de manière dose-dépendante et que cette induction était abolie par le mévalonate. De plus, le promoteur de PCSK9 contenait deux motifs conservés pour la régulation par le cholestérol : le sterol regulatory element (SRE) et un site Sp1. La PCSK9 circule dans le plasma sous des formes mature et clivée par la furine. Grâce à notre anticorps polyclonal, nous avons mis au point un test ELISA mesurant la PCSK9 plasmatique totale. Une étude transversale a évalué les concentrations plasmatiques de PCSK9 chez des sujets sains et hypercholestérolémiques, traités ou non par des statines ou une combinaison statine/ezetimibe. Chez 254 sujets sains, la valeur moyenne de PCSK9 (écart-type) était de 89,5 (31,9) µg/L. La concentration plasmatique de la PCSK9 corrélait avec celle de cholestérol total, du LDL-C, des triglycérides (TG), de la glycémie à jeun, l’âge et l’indice de masse corporelle. Le séquençage de PCSK9 chez des sujets aux extrêmes de la distribution des concentrations de PCSK9 de notre cohorte a révélé la présence d’une nouvelle variation « perte de fonction » : R434W. Chez 200 patients hypercholestérolémiques, la concentration de PCSK9 était plus élevée que chez les sujets sains (P<0,04). Elle a augmenté avec une dose croissante de statine (P<0,001), et a augmenté encore plus suite à l’ajout d’ezetimibe (P<0,001). Chez les patients traités, ceux présentant une hypercholestérolémie familiale (HF; due à une mutation du LDLR) avaient des concentrations plus élevées de PCSK9 que les non-HF (P<0,005), et la réduction de LDL-C corrélait positivement avec la concentration de PCSK9 atteinte de la même manière dans les deux sous-catégories (P<0,02 et P<0,005, respectivement). Par ailleurs, une incubation des cellules HepG2 (hépatocytes) et Caco-2 (entérocytes) avec de l’ezetimibe a provoqué une augmentation de l’ARNm de PCSK9 et de NPC1L1 de 1,5 à 2 fois (P<0,05), mais aucune variation significative de PCSK9 sécrétée n’a été observée, suggérant que ces lignées cellulaires ne sont pas un modèle idéal. Nous avons également mesuré le niveau de PCSK9 chez 1 739 Canadiens-français âgés de 9, 13 et 16 ans. La valeur moyenne (écart-type) de PCSK9 dans cette cohorte était de 84,7 (24,7) µg/L, légèrement plus basse que dans la cohorte d’adultes (89,5 (31,9) µg/L). Chez les garçons, la PCSK9 circulante diminuait avec l’âge, tandis que c’était l’inverse chez les filles. Il y avait des associations positives et significatives entre la PCSK9 et la glycémie à jeun, l’insulinémie, le HOMA-IR, et les paramètres lipidiques (TC, LDL-C, TG, HDL-C, apoAI et apoB). Dans l’analyse multivariée, une hausse de 10% de l’insulinémie à jeun était associée à une augmentation de 1 à 2% de PCSK9. La régulation de PCSK9 est typique de celle d’un gène impliqué dans le métabolisme des lipoprotéines et est probablement la cible du facteur de transcription «sterol regulatory element-binding protein » (SREBP-2). La concentration plasmatique de la PCSK9 est associée avec l’âge, le sexe, et de multiples marqueurs métaboliques chez les enfants et les adultes. La détection de la PCSK9 circulante chez les sujets HF et non-HF signifie que ce test ELISA spécifique à PCSK9 pourrait servir à suivre la réponse à la thérapie chez un grand éventail de sujets. PCSK9 semble être une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de l’hypercholestérolémie et de la maladie cardiovasculaire.

Évolution du risque cardiométabolique sur une période de quatre ans : étude chez des adultes béninois (Afrique de l’Ouest)

Les objectifs de l’étude de l’évolution du risque cardiométabolique (RCM) sur une période de quatre ans (2006-2010) chez des adultes béninois consistaient à: • Examiner les relations entre l’obésité abdominale selon les critères de la Fédération Internationale du Diabète (IFD) ou l’insulino-résistance mesurée par le Homeostasis Model Assessment (HOMA) et l’évolution des autres facteurs de RCM, • Examiner les liens entre les habitudes alimentaires, l’activité physique et les conditions socio-économiques et l’évolution du RCM évalué conjointement par le score de risque de maladies cardiovasculaires de Framingham (FRS) et le syndrome métabolique (SMet). Les hypothèses de recherche étaient: • L’obésité abdominale telle que définie par les critères de l’IDF est faiblement associée à une évolution défavorable des autres facteurs de RCM, alors que l’insulino-résistance mesurée par le HOMA lui est fortement associée; • Un niveau socioéconomique moyen, un cadre de vie peu urbanisé (rural ou semi-urbain), de meilleures habitudes alimentaires (score élevé de consommation d’aliments protecteurs contre le RCM) et l’activité physique contribuent à une évolution plus favorable du RCM. L’étude a inclus 541 sujets âgés de 25 à 60 ans, apparemment en bonne santé, aléatoirement sélectionnés dans la plus grande ville (n = 200), une petite ville (n = 171) et sa périphérie rurale (n = 170). Après les études de base, les sujets ont été suivis après deux et quatre ans. Les apports alimentaires et l’activité physique ont été cernés par deux ou trois rappels de 24 heures dans les études de base puis par des questionnaires de fréquence simplifiés lors des suivis. Les données sur les conditions socioéconomiques, la consommation d’alcool et le tabagisme ont été recueillies par questionnaire. Des mesures anthropométriques et la tension artérielle ont été prises. La glycémie à jeun, l’insulinémie et les lipides sanguins ont été mesurés. Un score de fréquence de consommation d’« aliments sentinelles » a été développé et utilisé. Un total de 416 sujets ont participé au dernier suivi. La prévalence initiale du SMet et du FRS≥10% était de 8,7% et 7,2%, respectivement. L’incidence du SMet et d’un FRS≥10% sur quatre ans était de 8,2% et 5%, respectivement. Le RCM s’était détérioré chez 21% des sujets. L’obésité abdominale définie par les valeurs seuils de tour de taille de l’IDF était associée à un risque plus élevé d’insulino-résistance: risque relatif (RR) = 5,7 (IC 95% : 2,8-11,5); d’un ratio cholestérol total/HDL-Cholestérol élevé: RR = 3,4 (IC 95% : 1,5-7,3); mais elle n’était pas associée à un risque significativement accru de tension artérielle élevée ou de triglycérides élevés. Les valeurs seuils de tour de taille optimales pour l’identification des sujets accusant au moins un facteur de risque du SMet étaient de 90 cm chez les femmes et de 80 cm chez les hommes. L’insulino-résistance mesurée par le HOMA était associée à un risque élevé d’hyperglycémie: RR = 5,7 (IC 95% : 2,8-11,5). En revanche, l’insulino-résistance n’était pas associée à un risque significatif de tension artérielle élevée et de triglycérides élevés. La combinaison de SMet et du FRS pour l’évaluation du RCM identifiait davantage de sujets à risque que l’utilisation de l’un ou l’autre outil isolément. Le risque de détérioration du profil de RCM était associé à un faible score de consommation des «aliments sentinelles» qui reflètent le caractère protecteur de l’alimentation (viande rouge, volaille, lait, œufs et légumes): RR = 5,6 (IC 95%: 1,9-16,1); et à l’inactivité physique: RR = 6,3 (IC 95%: 3,0-13,4). Les sujets de niveau socioéconomique faible et moyen, et ceux du milieu rural et semi-urbain avaient un moindre risque d’aggravation du RCM. L’étude a montré que les relations entre les facteurs de RCM présentaient des particularités chez les adultes béninois par rapport aux Caucasiens et a souligné le besoin de reconsidérer les composantes du SMet ainsi que leurs valeurs seuils pour les Africains sub-sahariens. La détérioration rapide du RCM nécessité des mesures préventives basées sur la promotion d’un mode de vie plus actif associé à de meilleures habitudes alimentaires.

Intestin et défauts métaboliques dans la résistance à l'insuline

En lien avec l’augmentation constante de l’obésité, de plus en plus de personnes sont atteintes de résistance à l’insuline ou de diabète de type 2. Ce projet doctoral s’est surtout intéressé à l’une des conséquences majeures des pathologies cardiométaboliques, soit la dyslipidémie diabétique. À cet égard, les gens présentant une résistance à l’insuline ou un diabète de type 2 sont plus à risque de développer des perturbations lipidiques caractérisées essentiellement par des taux élevés de triglycérides et de LDL-cholestérol ainsi que de concentrations restreintes en HDL-cholestérol dans la circulation. Les risques de maladies cardiovasculaires sont ainsi plus élevés chez ces patients. Classiquement, trois organes sont connus pour développer l’insulino-résistance : le muscle, le tissu adipeux et le foie. Néanmoins, certaines évidences scientifiques commencent également à pointer du doigt l’intestin, un organe critique dans la régulation du métabolisme des lipides postprandiaux, et qui pourrait, conséquemment, avoir un impact important dans l’apparition de la dyslipidémie diabétique. De façon très intéressante, des peptides produits par l’intestin, notamment le GLP-1 (glucagon-like peptide-1), ont déjà démontré leur potentiel thérapeutique quant à l’amélioration du statut diabétique et leur rôle dans le métabolisme intestinal lipoprotéinique. Une autre évidence est apportée par la chirurgie bariatrique qui a un effet positif, durable et radical sur la perte pondérale, le contrôle métabolique et la réduction des comorbidités du diabète de type 2, suite à la dérivation bilio-intestinale. Les objectifs centraux du présent programme scientifique consistent donc à déterminer le rôle de l’intestin dans (i) l’homéostasie lipidique/lipoprotéinique en réponse à des concentrations élevées de glucose (à l’instar du diabète) et à des peptides gastro-intestinaux tels que le PYY (peptide YY); (ii) la coordination du métabolisme en disposant de l’AMPK (AMP-activated protein kinase) comme senseur incontournable permettant l’ajustement précis des besoins et disponibilités énergétiques cellulaires; et (iii) l’ajustement de sa capacité d’absorption des graisses alimentaires en fonction du gain ou de la perte de sa sensibilité à l’insuline démontrée dans les spécimens intestinaux humains prélevés durant la chirurgie bariatrique. Dans le but de confirmer le rôle de l’intestin dans la dyslipidémie diabétique, nous avons tout d’abord utilisé le modèle cellulaire intestinal Caco-2/15. Ces cellules ont permis de démontrer qu’en présence de hautes concentrations de glucose en basolatéral, telle qu’en condition diabétique, l’intestin absorbe davantage de cholestérol provenant de la lumière intestinale par l’intermédiaire du transporteur NPC1L1 (Niemann Pick C1-like 1). L’utilisation de l’ezetimibe, un inhibiteur du NPC1L1, a permis de contrecarrer cette augmentation de l’expression de NPC1L1 tout comme l’élévation de l’absorption du cholestérol, prouvant ainsi que le NPC1L1 est bel et bien responsable de cet effet. D’autre part, des travaux antérieurs avaient identifié certains indices quant à un rôle potentiel du peptide intestinal PYY au niveau du métabolisme des lipides intestinaux. Toutefois, aucune étude n’avait encore traité cet aspect systématiquement. Pour établir définitivement l’aptitude du PYY à moduler le transport et le métabolisme lipidique dans l’intestin, nous avons utilisé les cellules Caco-2/15. Notre étude a permis de constater que le PYY incubé du côté apical est capable de réduire significativement l’absorption du cholestérol et le transporteur NPC1L1. Puisque le rôle de l'AMPK dans l'intestin demeure inexploré, il est important non seulement de définir sa structure moléculaire, sa régulation et sa fonction dans le métabolisme des lipides, mais aussi d'examiner l'impact de l’insulino-résistance et du diabète de type 2 (DT2) sur son statut et son mode d’action gastro-intestinal. En employant les cellules Caco-2/15, nous avons été capables de montrer (i) la présence de toutes les sous-unités AMPK (α1/α2/β1/β2/γ1/γ2/γ3) avec une différence marquée dans leur abondance et une prédominance de l’AMPKα1 et la prévalence de l’hétérotrimère α1/β2/γ1; (ii) l’activation de l’AMPK par la metformine et l’AICAR, résultant ainsi en une phosphorylation accrue de l’enzyme acétylCoA carboxylase (ACC) et sans influence sur l'HMG-CoA réductase; (iii) la modulation négative de l’AMPK par le composé C et des concentrations de glucose élevées avec des répercussions sur la phosphorylation de l’ACC. D’autre part, l’administration de metformine au Psammomys obesus, un modèle animal de diabète et de syndrome métabolique, a conduit à (i) une régulation positive de l’AMPK intestinale (phosphorylation de l’AMPKα-Thr172); (ii) la réduction de l'activité ACC; (iii) l’augmentation de l’expression génique et protéique de CPT1, supportant une stimulation de la β-oxydation; (iv) une tendance à la hausse de la sensibilité à l'insuline représentée par l’induction de la phosphorylation d'Akt et l’inactivation de la phosphorylation de p38; et (v) l’abaissement de la formation des chylomicrons ce qui conduit à la diminution de la dyslipidémie diabétique. Ces données suggèrent que l'AMPK remplit des fonctions clés dans les processus métaboliques de l'intestin grêle. La preuve flagrante de l’implication de l’intestin dans les événements cardiométaboliques a été obtenue par l’examen des spécimens intestinaux obtenus de sujets obèses, suite à une chirurgie bariatrique. L’exploration intestinale nous a permis de constater chez ceux avec un indice HOMA élevé (marqueur d’insulinorésistance) (i) des défauts de signalisation de l'insuline comme en témoigne la phosphorylation réduite d'Akt et la phosphorylation élevée de p38 MAPK; (ii) la présence du stress oxydatif et de marqueurs de l'inflammation; (iii) la stimulation de la lipogenèse et de la production des lipoprotéines riches en triglycérides avec l’implication des protéines clés FABP, MTP et apo B-48. En conclusion, l'intestin grêle peut être classé comme un tissu insulino-sensible et répondant à plusieurs stimuli nutritionnels et hormonaux. Son dérèglement peut être déclenché par le stress oxydatif et l'inflammation, ce qui conduit à l'amplification de la lipogenèse et la synthèse des lipoprotéines, contribuant ainsi à la dyslipidémie athérogène chez les patients atteints du syndrome métabolique et de diabète de type 2.

L’impact de l’inhibition de la iNOS et de la kininase I dans les effets délétères du récepteur B1 des kinines dans le diabète de type 2

Les kinines sont des peptides vasoactifs et des neuromédiateurs centraux impliqués dans un bon nombre de processus biologiques et inflammatoires. Elles agissent sur deux types de récepteurs (R) couplés aux protéines G, le RB2 constitutif et le RB1 qui est induit par le stress oxydatif et les cytokines pro-inflammatoires via le facteur de transcription nucléaire, le NF-kB. Le RB1 est un puissant activateur de la iNOS et il augmente son expression chez le rat insulino-résistant. Dans ce modèle de rats soumis à une diète riche en D-glucose, un traitement d’une semaine avec un antagoniste non peptidique du RB1, le SSR240612, renverse la plupart des complications diabétiques. Ces travaux nous mènent à émettre l’hypothèse que la iNOS contribue aux effets délétères du RB1 chez le rat insulino-résistant. Nous avons donc évalué les effets d’un traitement prolongé d’une semaine soit avec le 1400W (1 mg/kg x 2 fois/jour), un inhibiteur sélectif de la iNOS, ou avec le Mergetpa (1mg/kg x 2 fois/jour), un inhibiteur non sélectif de la carboxypeptidase M (CPM) qui supprime la formation d’agonistes du RB1. Ces deux traitements devraient reproduire les effets bénéfiques de l’antagoniste du RB1 (SSR240612). En effet, le 1400W et le Mergetpa corrigent l’hyperglycémie, la résistance à l’insuline (l’indice HOMA), l’allodynie au froid et l’expression de plusieurs marqueurs de l’inflammation (Cox-2, iNOS, RB1, IL-1, anion superoxyde). Ces résultats confirment la contribution de la iNOS dans les effets délétères du RB1 chez le rat insulino-résistant. Dans un autre volet, ce mémoire vise à mieux comprendre l’impact de l’inhibition du RB1 par le SSR240612 (10 μg/g/jour) combiné ou pas avec le Pioglitazone (1.6 mg/g/jour) (un anti-diabétique de la famille des thiazolidinediones, le TZD) dans un modèle de diabète de type 2 associé à l’obésité chez la souris C57BL/6J soumise à une diète riche vi en gras pendant vingt semaines. Un traitement pendant deux semaines avec le TZD corrige l’intolérance au glucose et réduit les taux plasmatiques d’insuline alors que le SSR n’a pas d’effet. Les traitements combinés du TZD avec le SSR corrigent davantage la perte de la sensibilité à l’insuline et réduisent les taux plasmatiques de leptine. Les résultats obtenus suggèrent que le SSR n’apporte pas l’effet bénéfique souhaité, dans ce modèle avancé de diabète de type 2, contrairement au modèle des rats insulino-résistants (pré-diabétiques).

Évaluation de la relation entre la fibrose des tissus adipeux et la résistance à l’insuline chez l’humain obèse, avant et après chirurgie bariatrique

L’obésité est associée au développement de plusieurs complications métaboliques, dont la résistance à l’insuline (RI). Or, certains sujets obèses ne développent pas de RI. Ces obèses sensibles à l’insuline (ISO) représentent un modèle humain unique pour étudier les facteurs impliqués dans le développement de la RI. La fibrose du tissu adipeux a été directement associée au développement de la RI chez le rongeur. Nous avons donc évalué la fibrose dans les tissus adipeux sous-cutané (TASC) et viscéral (TAV) d’individus obèses ISO, résistants à l’insuline (IRO) et diabétiques de type 2 (DT2), avant et six mois après leur chirurgie bariatrique. Malgré un âge, IMC et pourcentage de masse grasse semblables, les ISO présentaient une RI inférieure à celle des IRO avant la chirurgie (p < 0,05). Aucune différence n’a été observée entre les sujets ISO, IRO et DT2 en ce qui concerne la fibrose totale et les niveaux d’expression de gènes associés à la fibrose, ni dans le TASC ni dans le TAV. Toutefois, le log du pourcentage de fibrose dans le TASC était positivement corrélé avec le log de HOMA-IR (r = 0,3847, p = 0,0476) avant la chirurgie. Six mois plus tard, les niveaux de fibrose demeurent inchangés dans le TASC, mais la RI est significativement réduite dans tous les groupes, particulièrement chez les DT2. Aucune corrélation n’a été observée entre la fibrose du TASC et l’HOMA-IR après la chirurgie. Ces résultats montrent une association significative, mais éphémère entre la fibrose du TASC et la RI chez l’humain obèse.