Formation and differentiation of multiple mesenchymal lineages during lung development is regulated by {beta}-catenin signaling.

BACKGROUND: The role of ss-catenin signaling in mesodermal lineage formation and differentiation has been elusive. METHODOLOGY: To define the role of ss-catenin signaling in these processes, we used a Dermo1(Twist2)(Cre/+) line to target a floxed beta-catenin allele, throughout the embryonic mesenchyme. Strikingly, the Dermo1(Cre/+); beta-catenin(f/-) conditional Knock Out embryos largely phenocopy Pitx1(-/-)/Pitx2(-/-) double knockout embryos, suggesting that ss-catenin signaling in the mesenchyme depends mostly on the PITX family of transcription factors. We have dissected this relationship further in the developing lungs and find that mesenchymal deletion of beta-catenin differentially affects two major mesenchymal lineages. The amplification but not differentiation of Fgf10-expressing parabronchial smooth muscle progenitor cells is drastically reduced. In the angioblast-endothelial lineage, however, only differentiation into mature endothelial cells is impaired. CONCLUSION: Taken together these findings reveal a hierarchy of gene activity involving ss-catenin and PITX, as important regulators of mesenchymal cell proliferation and differentiation.

Régulation dynamique de l’activité du récepteur des estrogènes beta (ERβ) par la phosphorylation,l’ubiquitination et la sumoylation

Les estrogènes jouent un rôle primordial dans le développement et le fonctionnement des tissus reproducteurs par leurs interactions avec les récepteurs des estrogènes ERα et ERβ. Ces récepteurs nucléaires agissent comme facteurs de transcription et contrôlent l’expression des gènes de façon hormono-dépendante et indépendante grâce à leurs deux domaines d’activation (AF-1 et AF-2). Une dérégulation de leur activité transcriptionnelle est souvent à l’origine de pathologies telles que le cancer du sein, de l’endomètre et des ovaires. Alors que ERα est utilisé comme facteur pronostic pour l’utilisation d’agents thérapeutiques, l’importance de la valeur clinique de ERβ est encore controversée. Toutefois, des évidences récentes lui associent un pouvoir anti-tumorigénique en démontrant que sa présence favorise l’inhibition de la progression de ces cancers ainsi que l’efficacité des traitements. En combinaisons avec d’autres études, ces observations démontrent que bien que les deux isoformes partagent une certaine similitude d’action, les ERs sont en mesure d’exercer des fonctions distinctes. Ces différences sont fortement attribuables au faible degré d’homologie observé entre certains domaines structuraux des ERs, comme le domaine AF-1, ce qui fait en sorte que les différents sites de modifications post-traductionnelles (MPTs) présents sur les ERs sont très peu conservés entre les isoformes. Or, l’activité transcriptionnelle ligand-dépendante et indépendante des ERs est hautement régulée par les MPTs. Elles sont impliquées à tous les niveaux de l’activation des ERs incluant la liaison et la sensibilité au ligand, la localisation cellulaire, la dimérisation, l’interaction avec l’ADN, le recrutement de corégulateurs transcriptionnels, la stabilité et l’arrêt de la transcription. Ainsi, de par leur dissimilitude, les ERs seront différemment régulés par la signalisation cellulaire. Comme un débalancement de plusieurs voies de signalisation ont été associées à la progression de tumeurs ER-positives ainsi qu’au développement d’une résistance, une meilleure compréhension de l’impact des MPTs sur la régulation spécifique des ERs s’avère essentielle en vue de proposer et/ou développer des traitements adéquats pour les cancers gynécologiques. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre les rôles des MPTs sur l’activité transcriptionnelle de ERβ qui sont, contrairement à ERα, très peu connus. Nous démontrons une régulation dynamique de ERβ par la phosphorylation, l’ubiquitination et la sumoylation. De plus, toutes les MPTs nouvellement découvertes par mes recherches se situent dans l’AF-1 de ERβ et permettent de mieux comprendre le rôle capital joué par ce domaine dans la régulation de l’activité ligand-dépendante et indépendante du récepteur. Dans la première étude, nous observons qu’en réponse aux MAPK, l’AF-1 de ERβ est phosphorylé au niveau de sérines spécifiques et qu’elles jouent un rôle important dans la régulation de l’activité ligand-indépendante de ERβ par la voie ubiquitine-protéasome. En effet, la phosphorylation de ces sérines régule le cycle d’activation-dégradation de ERβ en modulant son ubiquitination, sa mobilité nucléaire et sa stabilité en favorisant le recrutement de l’ubiquitine ligase E6-AP. De plus, ce mécanisme d’action semble être derrière la régulation différentielle de l’activité de ERα et ERβ observée lors de l’inhibition du protéasome. Dans le second papier, nous démontrons que l’activité et la stabilité de ERβ en présence d’estrogène sont étroitement régulées par la sumoylation phosphorylation-dépendante de l’AF-1, processus hautement favorisé par l’action de la kinase GSK-3. La sumoylation de ERβ par SUMO-1 prévient la dégradation du récepteur en entrant en compétition avec l’ubiquitination au niveau du même site accepteur. De plus, contrairement à ERα, SUMO-1 réprime l’activité de ERβ en altérant son interaction avec l’ADN et l’expression de ses gènes cibles dans les cellules de cancers du sein. Également, ces recherches ont permis d’identifier un motif de sumoylation dépendant de la phosphorylation (pSuM) jusqu’à lors inconnu de la communauté scientifique, offrant ainsi un outil supplémentaire à la prédiction de nouveau substrat de la sumoylation. En plus de permettre une meilleure compréhension du rôle des signaux intracellulaires dans la régulation de l’activité transcriptionnelle de ERβ, nos résultats soulignent l’importance des MPTs dans l’induction des différences fonctionnelles observées entre ERα et ERβ et apportent des pistes supplémentaires à la compréhension de leurs rôles physiopathologiques respectifs.

Conception, synthèse et diversification de l'azaGly-Pro : un mime de tour beta, outil d'étude structure-activité : application au développement d'un nouvel agent tocolytique

Les accouchements prématurés constituent un problème médical majeur en constante augmentation et ce, malgré tous les efforts mis en œuvre afin de contrer le déclenchement des contractions avant terme. Cette thèse relate du ''design'' rationnel d'un nouvel agent thérapeutique (i.e., tocolytique) qui serait capable de 1) arrêter les contractions, et 2) prolonger la gestation. Pour ce faire, une nouvelle cible, la prostaglandine F2α et son récepteur ont été sélectionnés et le peptidomimétisme a été choisi afin de résoudre cette problématique. L'introduction contient un historique rapide de la conception à la synthèse (''drug design'') du peptide parent, le PDC113, premier peptide a avoir démontré des aptitudes tocolytiques suffisantes pour faire du peptidomimétisme. La deuxième partie de l'introduction présente les concepts du peptidomimétisme appliqués au PDC113 qui ont permis d'accéder au PDC113.824, inhibiteur allostérique du récepteur de la prostaglandine F2α, et explique comment ce mime nous a permis d'élucider les mécanismes de signalisation intracellulaire impliqués dans la contraction musculaire lisse. Cette thèse présente la conception, la synthèse et l'étude structure-activité de mimes de repliement de tour β au sein du mime peptidique original (PDC113.824) dans lequel nous avons remplacé l'azabicycloalkane central (l'indolizidin-2-one) par une série d'autres azabicycloalcanes connus et des acides aza-aminés dont nous avons élaboré la synthèse. Dans un premier temps, une nouvelle stratégie de synthèse en solution de l'aza-glycyl-proline à partir de la diphényle hydrazone et du chloroformate de p-nitrophényle a été réalisée. Cette stratégie a permis d'éliminer les réactions secondaires de cyclisation intramoléculaires communément obtenues lors de l'introduction d'acides aza-aminés avec les protections traditionnelles de type carbamate en présence de phosgène, mais aussi de faciliter l'accès en une étape à des dérivés peptidiques du type aza-glycyle. L'élongation de l'aza-glycyl-proline en solution nous a permis d'accéder à un nouveau mime tetrapeptidique du Smac, un activateur potentiel de l'apoptose au sein de cellules cancéreuses. Par la suite, nous avons développé une stratégie de diversification sélective de l'azote α du résidu azaglycine en utilisant différents types d'halogénures d'alkyle en présence de tert-butoxyde de potassium. Afin de valider le protocole d'alkylation de l'aza-dipeptide, différents halogénures d'alkyle ont été testés. Nous avons également démontré l'utilité des aza-dipeptides résultants en tant que ''building block'' afin d'accéder à une variété d'azapeptides. En effet, l'aza-dipeptide a été déprotégée sélectivement soit en N-terminal soit en C-terminal, respectivement. D'autre part, la libération de l'amine de l'ester méthylique de l'aza-alkylglycyl-proline a conduit à une catégorie de composés à potentiel thérapeutique, les azadicétopipérazines (aza-DKP) par cyclisation intramoléculaire. Enfin, notre intérêt quant au développement d'un nouvel agent tocolytique nous a amené à développer une nouvelle voie de synthèse en solution du PDC113.824 permettant ainsi d'élucider les voies de signalisation intracellulaires du récepteur de la prostaglandine F2α. Afin de valider l'importance de la stéréochimie et d'étudier la relation structure/ activité du mime, nous avons remplacé l'indolizidin-2-one (I2aa) centrale du PDC113.824 par une série d'autres azabicycloalcanes et azadipeptides. Les azabicycloalcanes D-I2aa, quinolizidinone, et indolizidin-9-one ont été synthétisés et incorporés au sein du dit peptide ne donnant aucune activité ni in vitro ni ex vivo, validant ainsi l'importance du tour β de type II' pour le maintien de l'activité biologique du PDC113.824. Finalement, l'insertion d'une série de dérivés aza(alkyl)glycyl-prolyles a mené à de nouveaux inhibiteurs allostériques du récepteur de la PGF2α, l'un contenant l'azaglycine et l'autre, l'azaphénylalanine. Cette thèse a ainsi contribué, grâce à la conception et l'application de nouvelles méthodes de synthèse d'aza-peptides, au développement de nouveaux composés à potentiel thérapeutique afin d'inhiber le travail prématuré.

Novel M(II) beta-diketiminate complexes for the polymerization of lactide

Des ligands diketimines porteurs de substituants N-benzyl, N-9-anthrylmethyl et N-mesitylmethyl (nacnacBnH, nacnacAnH, and nacnacMesH) ont été synthétisés par condensation d’une amine et d’acétyl acétone ou son monoacétal d’éthylène glycol. La chlorination de la position 3 a été effectuée à l’aide de N-chlorosuccinimide conduisant à la formation des ligands ClnacnacBnH et ClnacnacAnH. Cette même position 3 a également été substituée par un groupement succinimide par lithiation du nacnacBnH, suivi de la réaction avec le N-chlorosuccinimide (3-succinimido-nacnacBnH). Les ligands N-aryl nacnacippH et nacnacNaphH (ipp = 2-isopropylphenyl, Naph = 1-naphthyl) ont été préparés selon les procédures reportées dans la littérature. La réaction de ces ligands avec Zn(TMSA)2 (TMSA = N(SiMe3)2) conduit à la formation des complexes nacnacAnZn(TMSA) et ClnacnacBnZn(TMSA). La protonation avec l’isopropanol permet l’obtention des complexes nacnacAnZnOiPr et ClnacnacBnZnOiPr. La réaction avec Mg(TMSA)2 permet quant à elle la formation des complexes nacnacAnMg(TMSA), nacnacMesMg(TMSA), ClnacnacBnMg(TMSA) et ClnacnacAnMg(TMSA). La protonation subséquente à l’aide du tert-butanol permet l’obtention du nacnacMesMgOtBu et du ClnacnacBnMgOtBu, alors que l’on observe uniquement une décomposition avec les ligands possédant des substituants N-anthrylmethyl. La réaction de ces diketimines avec Cu(OiPr)2 conduit aux dimères hétéroleptiques [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 et [3-Cl-nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 lors de l’usage des ligands stériquement peu encombrés. Lors de l’utilisation de ligands plus encombrés, la stabilisation du complexe hétéroleptique par dimérisation n’est plus possible, conduisant, par un échange de ligand, à la formation des complexes homoleptiques Cu(nacnacipp)2 et Cu(nacnacNaph)2. Les complexes homoleptiques Cu(nacnacBn)2 et Cu(3-succinimido-nacnacBn)2 ont été obtenus à partir des ligands N-benzyl. Les ligands encore plus encombrés tels que nacnacAnH, nacnacMesH ou ceux comportant des substituants N-methylbenzyl ne présentent alors plus de réactivité avec le Cu(OiPr)2. La plupart des complexes ont été caractérisés par Diffraction des Rayons X. Les complexes homoleptiques ainsi que ceux de TMSA sont monomériques, alors que ceux formés à partir d’alkoxides se présentent sous forme de dimères à l’état solide. Tous les complexes d’alkoxides ainsi que les nacnacAnMg(TMSA)/BnOH et ClnacnacAnMg(TMSA)/BnOH présentent une réactivité modérée à haute en matière de polymérisation du rac-lactide (90% de conversion en 30 secondes à 3 heures). Le nacnacAnZnOiPr permet la synthèse d’un polymère hautement hétérotactique (Pr = 0.90) quand le ClnacnacBnMgOtBu/BnOH génère un polymère isotactique à -30°C (Pr = 0.43). Tous les autres catalyseurs produisent des polymères atactiques avec une légère tendance hétérotactique (Pr = 0.48 – 0.55). Les complexes hétéroleptiques [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 et [3-Cl-nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 se révèlent être de très bons catalyseurs pour la polymérisation du rac-lactide présentant une conversion complète du monomère à température ambiante, en solution, en 0,5 à 5 minutes. Le [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 est actif en présence ou absence d’isopropanol, agissant comme agent de transfert de chaine à haute activité (k2 = 32 M–1•s–1) dans le dichlorométhane. Dans l’acétonitrile, le THF, le dichloromethane et le toluène, [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 conduit à une étroite polydispersité, possédant respectivement des kobs = 2.4(1), 5.3(5), 3.6-4.4 and 10(1) min–1. Aucune réaction parasite, telle qu’une trans-esterification, une épimerisation ou une décomposition du catalyseur, n’a été observée. Les complexes homoleptiques en présence d’alcool libre semblent présenter un équilibre avec une petite quantité de leurs équivalents hétéroleptiques, permettant une polymérisation complète, en moins de 60 min, à température ambiante. Tous les catalyseurs de cuivre présentent un haut contrôle de la polymérisation avec une polydispersité égale ou inférieure à 1.1. Les polymères obtenus sont essentiellement atactiques, avec une légère tendance à l’hétérotacticité à température ambiante et -17°C. Le [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 polymérise également la -butyrolactone (BL), l’-caprolactone (CL) et la -valerolactone (VL) avec des constantes respectivement égales à kobs = 3.0(1)•10–2, 1.2–2.7•10–2, et 0.11(1) min–1. Les homopolymères présentent une étroite polydispersité d’approximativement 1.1. Les polymérisations par addition séquentielle ont mis en évidence une trans-estérification (non observée dans les homopolymérisations) si BL ou CL sont introduits après un bloc lactide.

Monoacylglycerol, alpha/beta-hydrolase domain-6, and the regulation of insulin secretion and energy metabolism

Le cycle glycérolipides/acides gras libres (GL/FFA) est une voie métabolique clé qui relie le métabolisme du glucose et des acides gras et il est composé de deux processus métaboliques appelés lipogenèse et lipolyse. Le cycle GL/FFA, en particulier la lipolyse des triglycérides, génère diverses molécules de signalisation pour réguler la sécrétion d'insuline dans les cellules bêta pancréatiques et la thermogenèse non-frissonnante dans les adipocytes. Actuellement, les lipides provenant spécifiquement de la lipolyse impliqués dans ce processus sont mal connus. L’hydrolyse des triglycérides dans les cellules β est réalisée par les actions successives de la triglycéride lipase adipocytaire pour produire le diacylglycérol, ensuite par la lipase hormono-sensible pour produire le monoacylglycérol (MAG) et enfin par la MAG lipase (MAGL) qui relâche du glycerol et des acides gras. Dans les cellules bêta, la MAGL classique est très peu exprimée et cette étude a démontré que l’hydrolyse de MAG dans les cellules β est principalement réalisée par l'α/β-Hydrolase Domain-6 (ABHD6) nouvellement identifiée. L’inhibition d’ABHD6 par son inhibiteur spécifique WWL70, conduit à une accumulation des 1-MAG à longues chaines saturées à l'intérieur des cellules, accompagnée d’une augmentation de la sécrétion d'insuline stimulée par le glucose (GSIS). Baisser les niveaux de MAG en surexprimant ABHD6 dans la lignée cellulaire bêta INS832/13 réduit la GSIS, tandis qu’une augmentation des niveaux de MAG par le « knockdown » d’ABHD6 améliore la GSIS. L'exposition aiguë des monoacylglycérols exogènes stimule la sécrétion d'insuline de manière dose-dépendante et restaure la GSIS supprimée par un inhibiteur de lipases appelé orlistat. En outre, les souris avec une inactivation du gène ABHD6 dans tous les tissus (ABHD6-KO) et celles avec une inactivation du gène ABHD6 spécifiquement dans la cellule β présentent une GSIS stimulée, et leurs îlots montrent une augmentation de la production de monoacylglycérol et de la sécrétion d'insuline en réponse au glucose. L’inhibition d’ABHD6 chez les souris diabétiques (modèle induit par de faibles doses de streptozotocine) restaure la GSIS et améliore la tolérance au glucose. De plus, les résultats montrent que les MAGs non seulement améliorent la GSIS, mais potentialisent également la sécrétion d’insuline induite par les acides gras libres ainsi que la sécrétion d’insuline induite par divers agents et hormones, sans altération de l'oxydation et l'utilisation du glucose ainsi que l'oxydation des acides gras. Nous avons démontré que le MAG se lie à la protéine d’amorçage des vésicules appelée Munc13-1 et l’active, induisant ainsi l’exocytose de l'insuline. Sur la base de ces observations, nous proposons que le 1-MAG à chaines saturées agit comme facteur de couplage métabolique pour réguler la sécrétion d'insuline et que ABHD6 est un modulateur négatif de la sécrétion d'insuline. En plus de son rôle dans les cellules bêta, ABHD6 est également fortement exprimé dans les adipocytes et son niveau est augmenté avec l'obésité. Les souris dépourvues globalement d’ABHD6 et nourris avec une diète riche en gras (HFD) montrent une faible diminution de la prise alimentaire, une diminution du gain de poids corporel et de la glycémie à jeun et une amélioration de la tolérance au glucose et de la sensibilité à l'insuline et ont une activité locomotrice accrue. En outre, les souris ABHD6-KO affichent une augmentation de la dépense énergétique et de la thermogenèse induite par le froid. En conformité avec ceci, ces souris présentent des niveaux élevés d’UCP1 dans les adipocytes blancs et bruns, indiquant le brunissement des adipocytes blancs. Le phénotype de brunissement est reproduit dans les souris soit en les traitant de manière chronique avec WWL70 (inhibiteur d’ABHD6) ou des oligonucléotides anti-sense ciblant l’ABHD6. Les tissus adipeux blanc et brun isolés de souris ABHD6-KO montrent des niveaux très élevés de 1-MAG, mais pas de 2-MAG. L'augmentation des niveaux de MAG soit par administration exogène in vitro de 1-MAG ou par inhibition ou délétion génétique d’ABHD6 provoque le brunissement des adipocytes blancs. Une autre évidence indique que les 1-MAGs sont capables de transactiver PPARα et PPARγ et que l'effet de brunissement induit par WWL70 ou le MAG exogène est aboli par les antagonistes de PPARα et PPARγ. L’administration in vivo de l’antagoniste de PPARα GW6471 à des souris ABHD6-KO inverse partiellement les effets causés par l’inactivation du gène ABHD6 sur le gain de poids corporel, et abolit l’augmentation de la thermogenèse, le brunissement du tissu adipeux blanc et l'oxydation des acides gras dans le tissu adipeux brun. L’ensemble de ces observations indique que ABHD6 régule non seulement l’homéostasie de l'insuline et du glucose, mais aussi l'homéostasie énergétique et la fonction des tissus adipeux. Ainsi, 1-MAG agit non seulement comme un facteur de couplage métabolique pour réguler la sécrétion d'insuline en activant Munc13-1 dans les cellules bêta, mais régule aussi le brunissement des adipocytes blancs et améliore la fonction de la graisse brune par l'activation de PPARα et PPARγ. Ces résultats indiquent que ABHD6 est une cible prometteuse pour le développement de thérapies contre l'obésité, le diabète de type 2 et le syndrome métabolique.

Investigation on key molecular targets responsible for antidiabetic properties of Symplocos cochinchinensis (Lour.) S. Moore

Diabetes mellitus is a heterogeneous metabolic disorder characterized by hyperglycemia with disturbances in carbohydrate, protein and lipid metabolism resulting from defects in insulin secretion, insulin action or both. Currently there are 387 million people with diabetes worldwide and is expected to affect 592 million people by 2035. Insulin resistance in peripheral tissues and pancreatic beta cell dysfunction are the major challenges in the pathophysiology of diabetes. Diabetic secondary complications (like liver cirrhosis, retinopathy, microvascular and macrovascular complications) arise from persistent hyperglycemia and dyslipidemia can be disabling or even life threatening. Current medications are effective for control and management of hyperglycemia but undesirable effects, inefficiency against secondary complications and high cost are still serious issues in the present prognosis of this disorder. Hence the search for more effective and safer therapeutic agents of natural origin has been found to be highly demanding and attract attention in the present drug discovery research. The data available from Ayurveda on various medicinal plants for treatment of diabetes can efficiently yield potential new lead as antidiabetic agents. For wider acceptability and popularity of herbal remedies available in Ayurveda scientific validation by the elucidation of mechanism of action is very much essential. Modern biological techniques are available now to elucidate the biochemical basis of the effectiveness of these medicinal plants. Keeping this idea the research programme under this thesis has been planned to evaluate the molecular mechanism responsible for the antidiabetic property of Symplocos cochinchinensis, the main ingredient of Nishakathakadi Kashayam, a wellknown Ayurvedic antidiabetic preparation. A general introduction of diabetes, its pathophysiology, secondary complications and current treatment options, innovative solutions based on phytomedicine etc has been described in Chapter 1. The effect of Symplocos cochinchinensis (SC), on various in vitro biochemical targets relevant to diabetes is depicted in Chapter 2 including the preparation of plant extract. Since diabetes is a multifactorial disease, ethanolic extract of the bark of SC (SCE) and its fractions (hexane, dichloromethane, ethyl acetate and 90 % ethanol) were evaluated by in vitro methods against multiple targets such as control of postprandial hyperglycemia, insulin resistance, oxidative stress, pancreatic beta cell proliferation, inhibition of protein glycation, protein tyrosine phosphatase-1B (PTP-1B) and dipeptidyl peptidase-IV (DPPxxi IV). Among the extracts, SCE exhibited comparatively better activity like alpha glucosidase inhibition, insulin dependent glucose uptake (3 fold increase) in L6 myotubes, pancreatic beta cell regeneration in RIN-m5F and reduced triglyceride accumulation in 3T3-L1 cells, protection from hyperglycemia induced generation of reactive oxygen species in HepG2 cells with moderate antiglycation and PTP-1B inhibition. Chemical characterization by HPLC revealed the superiority of SCE over other extracts due to presence of bioactives (beta-sitosterol, phloretin 2’glucoside, oleanolic acid) in addition to minerals like magnesium, calcium, potassium, sodium, zinc and manganese. So SCE has been subjected to oral sucrose tolerance test (OGTT) to evaluate its antihyperglycemic property in mild diabetic and diabetic animal models. SCE showed significant antihyperglycemic activity in in vivo diabetic models. Chapter 3 highlights the beneficial effects of hydroethanol extract of Symplocos cochinchinensis (SCE) against hyperglycemia associated secondary complications in streptozotocin (60 mg/kg body weight) induced diabetic rat model. Proper sanction had been obtained for all the animal experiments from CSIR-CDRI institutional animal ethics committee. The experimental groups consist of normal control (NC), N + SCE 500 mg/kg bwd, diabetic control (DC), D + metformin 100 mg/kg bwd, D + SCE 250 and D + SCE 500. SCEs and metformin were administered daily for 21 days and sacrificed on day 22. Oral glucose tolerance test, plasma insulin, % HbA1c, urea, creatinine, aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT), albumin, total protein etc. were analysed. Aldose reductase (AR) activity in the eye lens was also checked. On day 21, DC rats showed significantly abnormal glucose response, HOMA-IR, % HbA1c, decreased activity of antioxidant enzymes and GSH, elevated AR activity, hepatic and renal oxidative stress markers compared to NC. DC rats also exhibited increased level of plasma urea and creatinine. Treatment with SCE protected from the deleterious alterations of biochemical parameters in a dose dependent manner including histopathological alterations in pancreas. SCE 500 exhibited significant glucose lowering effect and decreased HOMA-IR, % HbA1c, lens AR activity, and hepatic, renal oxidative stress and function markers compared to DC group. Considerable amount of liver and muscle glycogen was replenished by SCE treatment in diabetic animals. Although metformin showed better effect, the activity of SCE was very much comparable with this drug. xxii The possible molecular mechanism behind the protective property of S. cochinchinensis against the insulin resistance in peripheral tissue as well as dyslipidemia in in vivo high fructose saturated fat diet model is described in Chapter 4. Initially animal were fed a high fructose saturated fat (HFS) diet for a period of 8 weeks to develop insulin resistance and dyslipidemia. The normal diet control (ND), ND + SCE 500 mg/kg bwd, high fructose saturated fat diet control (HFS), HFS + metformin 100 mg/kg bwd, HFS + SCE 250 and HFS + SCE 500 were the experimental groups. SCEs and metformin were administered daily for the next 3 weeks and sacrificed at the end of 11th week. At the end of week 11, HFS rats showed significantly abnormal glucose and insulin tolerance, HOMA-IR, % HbA1c, adiponectin, lipid profile, liver glycolytic and gluconeogenic enzyme activities, liver and muscle triglyceride accumulation compared to ND. HFS rats also exhibited increased level of plasma inflammatory cytokines, upregulated mRNA level of gluconeogenic and lipogenic genes in liver. HFS exhibited the increased expression of GLUT-2 in liver and decreased expression of GLUT-4 in muscle and adipose. SCE treatment also preserved the architecture of pancreas, liver, and kidney tissues. Treatment with SCE reversed the alterations of biochemical parameters, improved insulin sensitivity by modifying gene expression in liver, muscle and adipose tissues. Overall results suggest that SC mediates the antidiabetic activity mainly via alpha glucosidase inhibition, improved insulin sensitivity, with antiglycation and antioxidant activities.

Lys-gamma3-MSH: a global regulator of hormone sensitive lipase activity?

Gamma-melanocyte stimulating hormone (gamma-MSH) is a peptide derived from the ACTH precursor, pro-opiomelanocortin (POMC), and belongs to a family of peptides called the melanocortins that also comprises alpha- and beta-MSH. Although conserved in tetrapods, the biological role of gamma-MSH remains largely undefined. It has been demonstrated previously that gamma-MSH is involved in the regulating the activity of hormone sensitive lipase (HSL) activity in the adrenal and more recently, in the adipocyte. It has been shown also to have effects on the cardiovascular and renal systems. This short review will provide a brief overview of the role of gamma-MSH in the adrenal and the more recent report that it can also regulate HSL function in the adipocyte. We also present some preliminary data purporting a direct role for Lys-gamma(3)-MSH in the regulation of HSL phosphorylation in the heart. Taken together these data suggest that gamma-MSH peptides might play a more widespread role in lipid and cholesterol utilization.

Influence of fibrolytic enzymes on the hydrolysis and fermentation of pure cellulose and xylan by mixed ruminal microorganisms in vitro

A series of in vitro studies was, conducted to determine the effects of adding a commercial enzyme product on the hydrolysis and fermentation of cellulose, xylan, and a mixture (1:1 wt/wt) of both. The enzyme product (Liquicell 2500, Specialty Enzymes and Biochemicals, Fresno, CA) was derived from Trichoderma reesei and contained mainly xylanase and cellulase activities. Addition of enzyme (0.5, 2.55 and 5.1 muL/g of DM) in the absence of ruminal fluid increased (P < 0.001) the release of reducing sugars from xylan and the mixture after 20 h of incubation at 20degreesC. Incubations with ruminal fluid showed that enzyme (0.5 and 2.55 muL/g of DM) increased (P < 0.05) the initial (up to 6 h) xylanase, endoglucanase, and beta-D-glucosidase activities in the liquid fraction by an average of 85%. Xylanase and endoglucanase activities in the solid fraction also were increased (P < 0.05) by enzyme addition, indicating an increase in fibrolytic activity due to ruminal microbes. Gas production over 96 h of incubation was determined using a gas pressure measurement technique. Incremental levels of enzyme increased (P < 0.05) the rate of gas production of all substrates, suggesting that fermentation of cellulose and xylan was enzyme-limited. However, adding the enzyme at levels higher than 2.55 muL/g of DM failed to further increase the rate of gas production, indicating that the maximal level of stimulation was already achieved at lower enzyme concentrations. It was concluded that enzymes enhanced the fermentation of cellulose and xylan by a combination of pre- and postincubation effects (i.e., an increase in the release of reducing sugars during the pretreatment phase and an increase in the hydrolytic activity of the liquid and solid fractions of the ruminal fluid), which was reflected in a higher rate of fermentation.

Muscle hypertrophy driven by myostatin blockade does not require stem/precursor-cell activity

Myostatin, a member of the TGF-beta family, has been identified as a powerful inhibitor of muscle growth. Absence or blockade of myostatin induces massive skeletal muscle hypertrophy that is widely attributed to proliferation of the population of muscle fiber-associated satellite cells that have been identified as the principle source of new muscle tissue during growth and regeneration. Postnatal blockade of myostatin has been proposed as a basis for therapeutic strategies to combat muscle loss in genetic and acquired myopathies. But this approach, according to the accepted mechanism, would raise the threat of premature exhaustion of the pool of satellite cells and eventual failure of muscle regeneration. Here, we show that hypertrophy in the absence of myostatin involves little or no input from satellite cells. Hypertrophic fibers contain no more myonuclei or satellite cells and myostatin had no significant effect on satellite cell proliferation in vitro, while expression of myostatin receptors dropped to the limits of detectability in postnatal satellite cells. Moreover, hypertrophy of dystrophic muscle arising from myostatin blockade was achieved without any apparent enhancement of contribution of myonuclei from satellite cells. These findings contradict the accepted model of myostatin-based control of size of postnatal muscle and reorient fundamental investigations away from the mechanisms that control satellite cell proliferation and toward those that increase myonuclear domain, by modulating synthesis and turnover of structural muscle fiber proteins. It predicts too that any benefits of myostatin blockade in chronic myopathies are unlikely to impose any extra stress on the satellite cells.

Oestrogenic activity of benzyl salicylate, benzyl benzoate and butylphenylmethylpropional (Lilial) in MCF7 human breast cancer cells in vitro

Benzyl salicylate, benzyl benzoate and butylphenylmethylpropional (Lilial) are added to bodycare cosmetics used around the human breast. We report here that all three compounds possess oestrogenic activity in assays using the oestrogen-responsive MCF7 human breast cancer cell line. At 3 000 000-fold molar excess, they were able to partially displace [H-3]oestradiol from recombinant human oestrogen receptors ER alpha and ER beta, and from cytosolic ER of MCF7 cells. At concentrations in the range of 5 x 10(-5) to 5 x 10(-4) M, they were able to increase the expression of a stably integrated oestrogen-responsive reporter gene (ERE-CAT) and of the endogenous oestrogen-responsive pS2 gene in MCF7 cells, albeit to a lesser extent than with 10(-8) M 17 beta-oestradiol. They increased the proliferation of oestrogen-dependent MCF7 cells over 7 days, which could be inhibited by the antioestrogen fulvestrant, suggesting an ER-mediated mechanism. Although the extent of stimulation of proliferation over 7 days was lower with these compounds than with 10(-8) M 17 beta-oestradiol, given a longer time period of 35 days the extent of proliferation with 10(-4) M benzyl salicylate, benzyl benzoate or butylphenylmethylpropional increased to the same magnitude as observed with 10(-8) M 17 beta-oestradiol over 14 days. This demonstrates that benzyl salicylate, benzyl benzoate and butylphenylmethylpropional are further chemical components of cosmetic products which give oestrogenic responses in a human breast cancer cell line in culture. Further research is now needed to investigate whether oestrogenic responses are detectable using in vivo models and the extent to which these compounds might be absorbed through human skin and might enter human breast tissues. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons, Ltd.

Oestrogenic and androgenic activity of triclosan in breast cancer cells

As a consequence of its widespread use as an antimicrobial agent in consumer goods, triclosan has become distributed ubiquitously across the ecosystem, and recent reports that it can cause endocrine disruption in aquatic species has increased concern. It is reported here that triclosan possesses intrinsic oestrogenic and androgenic activity in a range of assays in vitro which could provide some explanation for the endocrine disrupting properties described in aquatic populations. In terms of oestrogenic activity, triclosan displaced [H-3]oestradiol from oestrogen receptors (ER) of MCF7 human breast cancer cells and from recombinant human ER alpha/ER beta. Triclosan at 10(-5) M completely inhibited the induction of the oestrogen-responsive ERE-CAT reporter gene in MCF7 cells by 10(-10) M 17 beta-oestradiol and the stimulation of growth of MCF7 human breast cancer cells by 10(-10) M 17 beta-oestradiol. On its own, 1 mu M triclosan increased the growth of MCF7 cells over 21 days. Triclosan also had androgenic activity. It displaced [H-3]testosterone from binding to the ligand binding domain of the rat androgen receptor (AR). Triclosan was able to inhibit the induction of the androgen-responsive LTR-CAT reporter gene in S115 mouse mammary tumour cells by 10(-9) M testosterone and in T47D human breast cancer cells by 10(-8) M testosterone at concentrations of 10(-7) M and 10(-6) M, respectively. Triclosan at 2 x 10(-5) M antagonized the stimulation of the growth of S115+A mouse mammary tumour cells by 10(-9) M testosterone. The finding that triclosan has oestrogenic and androgenic activity warrants further investigation in relation to both endocrine disruption of aquatic wildlife and any possible impact on human health. Copyright (C) 2007 John Wiley & Sons, Ltd.

Variation in the ability of human influenza A viruses to induce and inhibit the IFN-beta pathway

We investigated the ability of a selection of human influenza A viruses, including recent clinical isolates, to induce IFN-beta production in cultured cell lines. In contrast to the well-characterized laboratory strain A/PR/8/34, several, but not all, recent isolates of H3N2 viruses resulted in moderate IFN-beta stimulation. Through the generation of recombinant viruses, we were able to show that this is not due to a loss of the ability of the NS1 genes to suppress IFN-beta induction; indeed, the NS1 genes behaved similarly with respect to their abilities to block dsRNA signaling. Interestingly, replication of A/Sydney/5/97 virus was less Susceptible to pre-treatment with IFN-alpha than the other viruses. In contrast to the universal effect on dsRNA signaling, we noted differences in the effect of NS1 proteins on expression of interferon stimulated genes and also genes induced by a distinct pathway. The majority of NS1 proteins blocked expression From both IFN-dependent and TNF-dependent promoters by an apparent post-transcriptional mechanism. The NS1 gene of A/PR/8/34 NS1 did not confer these blocks. We noted striking differences in the Cellular localization of different influenza A virus NS1 proteins during infection, which might explain differences in biological activity. (C) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

The regulation of integrin-linked kinase in human platelets: evidence for involvement in the regulation of integrin alpha(2)beta(1)

Background: Activation of the platelet integrin alpha(2)beta(1) is closely regulated due to the high thrombogenicity of its ligand. As a beta(1) interacting kinase, ILK represents a candidate intracellular regulator of alpha(2)beta(1) in human platelets. Objectives We investigated the regulation of ILK in human platelets and the role of ILK in regulating alpha(2)beta(1) activation in HEL cells, a megakaryocytic cell line. Methods: An in-vitro kinase assay was used to determine the effect of platelet agonists on ILK kinase activity together with the contribution of PI3K and PKC on ILK activation. Interaction of ILK with beta(1)-integrin subunits was investigated by coimmunoprecipitation and the role of ILK in regulating alpha(2)beta(1) function assessed by overexpression studies in HEL cells. Results: We report that collagen and thrombin modulate ILK kinase activity in human platelets in an aggregation-independent manner. Furthermore, ILK activity is dually regulated by PI3K and PKC in thrombin-stimulated platelets and regulated by PI3K in collagen-stimulated cells. ILK associates with the beta(1)-integrin subunits immunoprecipitated from platelet cell lysates, an association which increased upon collagen stimulation. Overexpression of ILK in HEL cells enhanced alpha(2)beta(1)-mediated adhesion whereas overexpression of kinase-dead ILK reduced adhesion, indicating a role for this kinase in the positive regulation of alpha(2)beta(1). Conclusions: Our findings that ILK regulates alpha(2)beta(1) in HEL cells, is activated in platelets and associates with beta(1)-integrins, raise the possibility that it may play a key role in adhesion events upon agonist stimulation of platelets.

Local roles of TGF-beta superfamily members in the control of ovarian follicle development

Members of the transforming growth factor-beta (TGF-beta) superfamily have wide-ranging influences on many tissue and organ systems including the ovary. Two recently discovered TGF-beta superfamily members, growth/differentiation factor-9 (GDF-9) and bone morphogenetic protein-15 (BMP-15; also designated as GDF-9B) are expressed in an oocyte-specific manner from a very early stage and play a key role in promoting follicle growth beyond the primary stage. Follicle growth to the small antral stage does not require gonadotrophins but appears to be driven by local autocrine/paracrine signals from both somatic cell types (granulosa and theca) and from the oocyte. TGF-beta superfamily members expressed by follicular cells and implicated in this phase of follicle development include TGF-beta, activin, GDF-9/9B and several BMPs. Acquisition of follicle-stimulating hormone (FSH) responsiveness is a pre-requisite for growth beyond the small antral stage and evidence indicates an autocrine role for granulosa-derived activin in promoting granulosa cell proliferation, FSH receptor expression and aromatase activity. Indeed, some of the effects of FSH on granulosa cells may be mediated by endogenous activin. At the same time, activin may act on theca cells to attenuate luteinizing hormone (LH)-dependent androgen production in small to medium-size antral follicles. Dominant follicle selection appears to depend on differential FSH sensitivity amongst a growing cohort of small antral follicles. Activin may contribute to this selection process by sensitizing those follicles with the highest "activin tone" to FSH. Production of inhibin, like oestradiol, increases in selected dominant follicles, in an FSH- and insulin-like growth factor-dependent manner and may exert a paracrine action on theca cells to upregulate LH-induced secretion of androgen, an essential requirement for further oestradiol secretion by the pre-ovulatory follicle. Like activin, BMP-4 and -7 (mostly from theca), and BMP-6 (mostly from oocyte), can enhance oestradiol and inhibin secretion by bovine granulosa cells while suppressing progesterone secretion; this suggests a functional role in delaying follicle luteinization and/or atresia. Follistatin, on the other hand, may favor luteinization and/or atresia by bio-neutralizing intrafollicular activin and BMPs. Activin receptors are expressed by the oocyte and activin may have a further intrafollicular role in the terminal stages of follicle differentiation to promote oocyte maturation and developmental competence. In a reciprocal manner, oocyte-derived GDF-9/9B may act on the surrounding cumulus granulosa cells to attenuate oestradiol output and promote progesterone and hyaluronic acid production, mucification and cumulus expansion.(C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Characterization of the endokinins: Human tachykinins with cardiovascular activity

We report four human tachykinins, endokinins A, B, C, and D (EKA-D), encoded from a single tachykinin precursor 4 gene that generates four mRNAs (alpha, beta, gamma, and delta). Tachykinin 4 gene expression was detected primarily in adrenal gland and in the placenta, where, like neurokinin B, significant amounts of EKB-like immunoreactivity were detected. EKA/B 10-mers displayed equivalent affinity for the three tachykinin receptors as substance P (SP), whereas a 32-mer N-terminal extended form of EKB was significantly more potent than EKA/B or SP. EKC/D, which possess a previously uncharacterized tachykinin motif, FQGLL-NH2, displayed low potency, EKA/B displayed identical hemodynamic effects to SP in rats, causing short-lived falls in mean arterial blood pressure associated with tachycardia, mesenteric vasoconstriction, and marked hindquarter vasodilatation. Thus, EKA/B could be the endocrine/paracrine agonists at peripheral SP receptors and there may be as yet an unidentified receptor(s) for EKC/D.