Hypothalamus transcriptome profile suggests an anorexia-cachexia syndrome in the anx/anx mouse model

The anx/anx mouse displays poor appetite and lean appearance and is considered a good model for the study of anorexia nervosa. To identify new genes involved in feeding behavior and body weight regulation we performed an expression profiling in the hypothalamus of the anx/anx mice. Using commercial microarrays we detected 156 differentially expressed genes and validated 92 of those using TaqMan low-density arrays. The expression of a set of 87 candidate genes selected based on literature evidences was also quantified by TaqMan low-density arrays. Our results showed enrichment in deregulated genes involved in cell death, cell morphology and cancer as well as an alteration of several signaling circuits involved in energy balance including neuropeptide Y and melanocortin signaling. The expression profile along with the phenotype led us to conclude that anx/anx mice resemble the anorexia-cachexia syndrome typically observed in cancer, infection with human immunodeficiency virus or chronic diseases, rather than starvation, and that anx/anx mice could be considered a good model for the treatment and investigation of this condition.

Topographical body fat distribution links to amino acid and lipid metabolism in healthy non-obese women.

Visceral adiposity is increasingly recognized as a key condition for the development of obesity related disorders, with the ratio between visceral adipose tissue (VAT) and subcutaneous adipose tissue (SAT) reported as the best correlate of cardiometabolic risk. In this study, using a cohort of 40 obese females (age: 25-45 y, BMI: 28-40 kg/m(2)) under healthy clinical conditions and monitored over a 2 weeks period we examined the relationships between different body composition parameters, estimates of visceral adiposity and blood/urine metabolic profiles. Metabonomics and lipidomics analysis of blood plasma and urine were employed in combination with in vivo quantitation of body composition and abdominal fat distribution using iDXA and computerized tomography. Of the various visceral fat estimates, VAT/SAT and VAT/total abdominal fat ratios exhibited significant associations with regio-specific body lean and fat composition. The integration of these visceral fat estimates with metabolic profiles of blood and urine described a distinct amino acid, diacyl and ether phospholipid phenotype in women with higher visceral fat. Metabolites important in predicting visceral fat adiposity as assessed by Random forest analysis highlighted 7 most robust markers, including tyrosine, glutamine, PC-O 44∶6, PC-O 44∶4, PC-O 42∶4, PC-O 40∶4, and PC-O 40∶3 lipid species. Unexpectedly, the visceral fat associated inflammatory profiles were shown to be highly influenced by inter-days and between-subject variations. Nevertheless, the visceral fat associated amino acid and lipid signature is proposed to be further validated for future patient stratification and cardiometabolic health diagnostics.

Impaired activation of protein kinase C-zeta by insulin and phosphatidylinositol-3,4,5-(PO4)3 in cultured preadipocyte-derived adipocytes and myotubes of obese subjects.

Insulin resistance in obesity is partly due to diminished glucose transport in myocytes and adipocytes, but underlying mechanisms are uncertain. Insulin-stimulated glucose transport requires activation of phosphatidylinositol (PI) 3-kinase (3K), operating downstream of insulin receptor substrate-1. PI3K stimulates glucose transport through increases in PI-3,4,5-(PO(4))(3) (PIP(3)), which activates atypical protein kinase C (aPKC) and protein kinase B (PKB/Akt). However, previous studies suggest that activation of aPKC, but not PKB, is impaired in intact muscles and cultured myocytes of obese subjects. Presently, we examined insulin activation of glucose transport and signaling factors in cultured adipocytes derived from preadipocytes harvested during elective liposuction in lean and obese women. Relative to adipocytes of lean women, insulin-stimulated [(3)H]2-deoxyglucose uptake and activation of insulin receptor substrate-1/PI3K and aPKCs, but not PKB, were diminished in adipocytes of obese women. Additionally, the direct activation of aPKCs by PIP(3) in vitro was diminished in aPKCs isolated from adipocytes of obese women. Similar impairment in aPKC activation by PIP(3) was observed in cultured myocytes of obese glucose-intolerant subjects. These findings suggest the presence of defects in PI3K and aPKC activation that persist in cultured cells and limit insulin-stimulated glucose transport in adipocytes and myocytes of obese subjects.

A high-fructose diet impairs basal and stress-mediated lipid metabolism in healthy male subjects

Rapport de synthèse : La consommation de boissons sucrées contenant du fructose a remarquablement augmenté ces dernières décennies et, on pense qu'elle joue un rôle important dans l'épidémie actuelle d'obésité et de troubles métaboliques. Des études faites sur des rats ont montré qu'une alimentation riche en sucre ou fructose induisait une obésité, une résistance à l'insuline, diabète, dyslipidémie et une hypertension artérielle, tandis que chez l'homme, une alimentation riche en fructose conduit, après quelques jours, au développement d'une hypertryglycémie et une résistance hépatique à l'insuline. Nous avons entrepris une étude de 7 jours d'alimentation riche en fructose ou d'une alimentation contrôlée chez six hommes en bonne santé. Les NEFA plasmatiques et la beta-hydroxybutyrate, l'oxydation nette de lipide (calorimétrie indirecte) et l'oxydation exogène de lipide (13 CO2) ont été surveillés dans des conditions basales, et après un chargement en lipide (huile d'olive marqué au 13C-trioléine), puis durant un stress mental standardisé. La clearance de lactate et les effets métaboliques de la perfusion de lactate exogène ont également été évalués. Nos résultats ont montré que l'alimentation riche en fructose diminue la concentration plasmatique de NEFA, de beta-hydroxybutyrate de même que l'oxydation des lipides dans les conditions de bases et après surcharge en lipides. De plus, l'alimentation riche en fructose amortie l'augmentation des NEFA plasmatique et l'oxydation des lipides exogènes durant le stress mental. Elle augmente également la concentration basale de lactate et la production de lactate de respectivement 31.8% et 53.8%, tandis que la clearance du lactate reste inchangée. L'injection de lactate diminue le taux des NEFA lors de l'alimentation de contrôle et l'alimentation de base, et l'oxydation nette de lipide lors de l'alimentation de contrôle et l'alimentation riche en fructose. Ces résultats indiquent que 7 jours d'alimentation riche en fructose inhibent remarquablement la lipolyse et l'oxydation des lipides. L'alimentation riche en fructose augmente aussi la production de lactate, et l'augmentation de l'utilisation de lactate peut contribuer à supprimer l'oxydation des lipides. Abstact : The effects of a 7 d high-fructose diet (HFrD) or control diet on lipid metabolism were studied in a group of six healthy lean males. Plasma NEFA and β-hydroxybutyrate concentrations, net lipid oxidation (indirect calorimetry) and exogenous lipid oxidation (13CO2 production) were monitored in basal conditions, after lipid loading (olive oil labelled with [13C] triolein) and during a standardised mental stress. Lactate clearance and the metabolic effects of an exogenous lactate infusion were also monitored. The HFrD lowered plasma concentrations of NEFA and (β-hydroxybutyrate as well as lipid oxidation in both basal and after lipid-loading conditions. In addition, the HFrD blunted the increase in plasma NEFA and exogenous lipid oxidation during mental stress. The HFrD also increased basal lactate concentrations by 31.8%, and lactate production by 53.8 %, while lactate clearance remained unchanged. Lactate infusion lowered plasma NEFA with the control diet, and net lipid oxidation with both the HFrD and control diet. These results indicate that a 7 d HFrD markedly inhibits lipolysis and lipid oxidation. The HFrD also increases lactate production, and the ensuing increased lactate utilisation may contribute to suppress lipid oxidation.

New evidence for a thermogenic defect in human obesity.

A reduced thermogenic response to food ingestion may contribute to the dynamic phase of weight gain in obesity. A defect in diet-induced thermogenesis has been reported in about one third of an unselected group of obese women. After inducing weight loss with a hypocaloric diet, the thermogenic defect does not disappear. Since basal metabolic rate decreases with weight loss, the overall postprandial energy expenditure of 'post-obese' individuals can be lower than that of lean controls. As a consequence, post-obese subjects must reset energy intake to a lower level than the previous maintenance food consumption in order to avoid relapse of body weight gain.

Tie omaan ääneen : kehollisuus ja kokonaisvaltaisuus laulunopetuksessa

Työ on hankkeistettu Laulupedagogit ry:n kanssa. Hankkeistamisen muoto on opinnäytetyön abstraktin julkistaminen yhdistyksen kotisivuilla www.siba.fi/laulupedagogit. Pohdin työssäni lauluoppilaan kehollisten kokemusten, opettaja-oppilas -vuorovaikutuksen ja oppimisen suhdetta. Menetelmänä on oman oppimiskokemuksen uloskirjoittaminen ja sen analyysi. Keskityn työssäni opettajani laulutunneillaan käyttämien ääniharjoitusten opetustilanteisiin. Näkökulmana on laulamisen kokemus kokonaisvaltaisena ja kehollisena tapahtumana, jossa tietoinen ajattelu yhdistyy alitajuntaan ja ajattelevaan ja muistavaan kehoon. Työ jakautuu laulutunteihin, joissa jokaisessa pohditaan teemaa eri käsitteiden ja aihepiirien valossa. Kuvaan kokemuksia ja keskusteluja opettajan kanssa subjektiivisesta näkökulmasta, minkä rinnalla pohdin kutakin aihetta myös ulkopuolelta, lähdekirjallisuuden (esim.T. Klemola, T. Koski) kanssa. Miltä tuntuu, kun laulan? Miten koen kehollisuuden laulaessani? Mitä pyrin oppimaan ja mitkä ovat päämääräni laulunopiskelussa? Miten opin laulaessani ja aistin kehittymiseni? Mikä saa minut ylittämään itseni? Pyrin löytämään vastauksia näihin kysymyksiin kielellä, jota laulajat käyttävät ja ymmärtävät. Pohdintojen kautta niin kirjoittaja kuin lukijakin voi etsiä tietä omaan ääneensä ja olemiseensa laulajana, oppilaana ja opettajana.

Emman kirja surusta : realistisesti kuolemaa käsittelevä lastenkirja

Teimme opinnäytetyönämme realistisesti kuolemaa käsittelevän lastenkirjan. Kirjamme kohderyhmänä ovat pääasiassa 4-8-vuotiaat lapset ja sen tarkoituksena on auttaa sosiaalialan ammattilaisia, lasten vanhempia ja läheisiä käsittelemään kuolemaan liittyviä asioita yhdessä lasten kanssa. Opinnäytetyöprosessimme alkuvaiheessa keväällä 2004 surua ja kuolemaa käsittelevä lastenkirjallisuus ja niiden puutteellisuus oli näkyvästi esillä mediassa. Opinnäytetyömme taustaksi luimme aiheeseen liittyvää kirjallisuutta, joka vahvisti myös mediassa todetun tarpeen realistisesti kuolemaa käsittelevistä lastenkirjoista. Kirjamme Emman kirja surusta kertoo Emman ja hänen perheensä elämästä Saara-siskon kuoleman jälkeen. Kirjan jokainen kappale on rakennettu kuoleman käsittelyn kannalta oleellisen asian ympärille. Kirjassa tuodaan esille erilaiset reagointitavat kuolemaan, kuolemaan ja suruun liittyvät tunteet, selviytymiskeinot sekä pienille lapsille tyypillinen maaginen ajattelu. Kirjan lopussa painotamme, että suru ja ikävä helpottuvat ajan myötä. Kirjan taakse olemme koonneet kysymyksiä aiheen käsittelyn tueksi. Opinnäytetyömme taustalla on sosiaalipedagoginen viitekehys, joka kokoaa yhteen käyttämämme eri teoriat. Sosiaalipedagogiikan teoriasta olemme käyttäneet voimaantumista ja vuorovaikutusta. Kirjamme käsittelemät aihealueet on nostettu esiin lapsen surua ja kuolemakäsityksiä käsittelevästä kirjallisuudesta sekä terapeuttisen lastenkirjallisuuden teoriasta. Kirjamme kuvat on tehty kuvituksen teoriaa hyödyntäen. Raportissa käsittelemme eri teorioiden lisäksi myös opinnäytetyöprosessia. Opinnäytetyötä tehdessämme jatkotutkimusaiheiksi nousivat seuraavat aiheet: työvälineet lasten surutyön tukemiseen, pääkaupunkiseudun sururyhmät ja muita vaikeita aiheita käsittelevät lastenkirjat.

Osa 2: terveydenhoitajan haasteet terveyden edistämisessä - posteri : terveydenhoitajan työssä lastenneuvolassa

Osa 1: Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli kartoittaa ne tutkimukset, jotka käsittelevät terveyden edistämisen tausta-ajattelua lastenneuvolan terveydenhoitajan työssä. Kirjastojen tietokannasta etsittiin keskeiset tutkimukset ja ne analysoitiin sisällön analyysin periaatteiden mukaisesti. Tuloksista nostettiin esille keskeiset kehittämishaasteet terveydenhoitajan lastenneuvolatyöhön, joita voidaan hyödyntää terveydenhoitajan työtä ja terveydenhoitajakoulutusta kehitettäessä. Tavoittena oli myös tuottaa tutkimuksista luettelo, jota voidaan käyttää hyödyksi käytännön työssä tai tämän aiheen opiskelussa. Terveyden edistämisen tausta-ajattelua koskevia tutkimuksia valikoitui kirjallisuuskatsaukseen 12 kappaletta. Tutkimukset kohdistuivat näkökulmien mukaan kahteen luokkaan, koulutuksen (4) ja lastenneuvolan terveydenhoitajan ja/tai asiakkaan (8) näkökulmasta tehtyihin tutkimuksiin. Tutkimusten mukaisesti koulutuksen ja terveydenhoitajien ja/tai asiakkaiden näkökulmasta tehdyissä tutkimuksissa keskeisiksi kehittämishaasteiksi lastenneuvolan terveyden edistämistyössä nousivat arvoperustan kirkastaminen, käsitteiden ja sisältöjen täsmentäminen, tavoitteiden selkiyttäminen, teorioiden ja käytännön yhdistäminen ja terveydenhoitajan taitojen kasvattaminen. Tässä tärkeää on erityisesti moniammatillisen yhteistyö- ja vuorovaikutustaitojen kehittäminen sekä asiakaslähtöinen ja voimavarakeskeinen työote. Lisäksi terveydenhoitajan terveyden edistämisen työn kehittäminen on keskeinen haaste yhteistyön, yhteisöllisyyden ja henkilöstön mitoituksen alueilla sekä vuorovaikutuksen lisäämisessä eri toimijoiden kanssa ja välillä. Esiin nousi myös työmenetelmien kehittäminen näyttöön perustuvaksi, hiljaisen tiedon näkyväksi tekeminen sekä ennaltaehkäisevän työn ja sen arvon esiin nostaminen ja asiakaspalautteen hyödyntäminen käytännön työssä. Terveyden edistämisen haasteet ovat nykypäivänä hyvin suuret ja resurssien käyttöön joudutaan kiinnittämään huomiota ja sen järkeistämiseksi käymään myös laaja-alaista arvokeskustelua. Lastenneuvoloissa on tärkeää kehittää toimintaa paremmin kohderyhmän tarpeita tukevaksi. Tulevaisuudessa terveydenhoitajan työn sisällön kehittämiseksi voisi tutkia auttaisiko yhtenäinen terveyden edistämisen arvoperusta vähentämään kuiluja eriosaisten perheiden, tarpeiden ja tarjonnan, asiakkaiden ja terveydenhoitajien ja terveyden edistämisen eri toimijoiden väliltä eli mikä loisi yhteisöllisen yhteishengen terveyden edistämiseen tukemaan sen tavoitteita. Osa 2 : Tämä opinnäytetyön toinen osa koostuu terveyden edistämisen teoriaosuudesta ja posterista. Posterin pohjana on keväällä 2007 valmistunut opinnäytetyöni - Terveyden edistämisen tausta-ajattelu terveydenhoitajan työssä lastenneuvolassa - kirjallisuuskatsaus, joka kuvaa terveyden edistämisen tausta-ajattelua ja sen merkitystä terveydenhoitajan työssä lastenneuvolassa. Posterin tarkoituksena on kuvata terveydenhoitajan haasteita terveyden edistämisessä. Suunnittelin ja toteutin posterin ensimmäisen opinnäytetyöni kehittämishaasteiden pohjalta. Posterille annoin nimeksi Terveydenhoitajan haasteet terveyden edistämisessä. Posterini tiivistää ja esittelee keskeiset lastenneuvolan terveyden edistämisen kehittämishaasteet eli arvoperustan kirkastamisen, käsitteiden ja sisältöjen täsmentämisen, tavoitteiden selkiyttämisen, teorioiden ja käytännön yhdistämisen, terveydenhoitajan taitojen kasvattamisen sekä terveydenhoitajan työn kehittämisen. Posteri on tarkoitus esitellä Terveydenhoitotyön kehittämispäivässä toukokuussa 2007. Toivon posterini herättävän huomiota niin että se tiiviissä muodossa terveyden edistämisen haasteita esittäessään aktivoi selkeyttämään terveyden edistämistä ja mahdollisesti käynnistäisi arvokeskustelua lastenneuvolassa.

3

A Knudsen flow reactor has been used to quantify functional groups on the surface of seven different types of combustion particle samples: 3 amorphous carbons (FS 101, Printex 60, FW 2), 2 flame soots (hexane soot generated from a rich and a lean diffusion flame), and 2 Diesel particles (SRM 2975, Diesel soot recovered from a Diesel particulate filter). The technique is based on a heterogeneous titration reaction between a probe gas and a specific functional group on the particle surface. Six probe gases have been selected for the quantification of important functional groups: N(CH3)3 for the titration of acidic sites, NH2OH for carbonyl functions of aldehydes and ketones, CF3COOH and HCl for basic sites of different strength, O3 and NO2 for oxidizable groups. The limit of detection was generally well below 1% of a formal monolayer of adsorbed probe gas. Results obtained with N(CH3)3 were higher for the FW 2 amorphous carbon (post-oxidized sample, according to the manufacturer) and the Diesel particles (between 5.2·10 13 and 5.8·10 13 molecule/cm2), indicating a higher state of oxidation than for the other samples (between 1.3·10 12 and 3.7·10 12 molecule/cm2). The ratio of uptakes of CF3COOH and HCl inferred the presence of basic oxides on the particle surface, owing to the larger stability of the acetate compared to the chloride counter ion in the resulting pyrylium salt. The reactivity of the FS 101 amorphous carbon (3.7·10 15 molecule/cm2) and the hexane flame soot (between 1.9·10 15 and 2.7·10 15 molecule/cm2) towards O3 was very high, indicating the presence of a huge amount of oxidizable or reduced groups on the surface of these samples. Besides the quantification of surface functional groups, the kinetics of reactions between particles and probe gases has also been studied. The uptake coefficient γ0 was roughly correlated with the amount of probe gas taken up by the samples. Indeed, the presence of a high density of functional groups led to fast uptake of the probe gas. These different findings indicate that the particle surface appeared multi-functional, with the simultaneous presence of antagonistic functional groups which do not undergo internal chemical reactions, such as acid-base neutralization. Results also point to important differences in the surface reactivity of the samples, depending on the combustion conditions. The relative distribution of the surface functional groups may be a useful indicator for the state of oxidation and the reactivity of the particle surface.

Lower thigh subcutaneous and higher visceral abdominal adipose tissue content both contribute to insulin resistance.

It is well known that visceral adipose tissue (VAT) is associated with insulin resistance (IR). Considerable debate remains concerning the potential positive effect of thigh subcutaneous adipose tissue (TSAT). Our objective was to observe whether VAT and TSAT are opposite, synergistic or additive for both peripheral and hepatic IR. Fifty-two volunteers (21 male/31 female) between 30 and 75 years old were recruited from the general population. All subjects were sedentary overweight or obese (mean BMI 33.0 ± 3.4 kg/m(2)). Insulin sensitivity was determined by a 4-h hyperinsulinemic-euglycemic clamp with stable isotope tracer dilution. Total body fat and lean body mass were determined by dual X-ray absorptiometry. Abdominal and mid-thigh adiposity was determined by computed tomography. VAT was negatively associated with peripheral insulin sensitivity, while TSAT, in contrast, was positively associated with peripheral insulin sensitivity. Subjects with a combination of low VAT and high TSAT had the highest insulin sensitivity, subjects with a combination of high VAT and low TSAT were the most insulin resistant. These associations remained significant after adjusting for age and gender. These data confirm that visceral excess abdominal adiposity is associated with IR across a range of middle-age to older men and women, and further suggest that higher thigh subcutaneous fat is favorably associated with better insulin sensitivity. This strongly suggests that these two distinct fat distribution phenotypes should both be considered in IR as important determinants of cardiometabolic risk.

Whole-body protein turnover and resting energy expenditure in obese, prepubertal children.

BACKGROUND: Obesity is becoming more frequent in children; understanding the extent to which this condition affects not only carbohydrate and lipid metabolism but also protein metabolism is of paramount importance. OBJECTIVE: We evaluated the kinetics of protein metabolism in obese, prepubertal children in the static phase of obesity. DESIGN: In this cross-sectional study, 9 obese children (x +/- SE: 44+/-4 kg, 30.9+/-1.5% body fat) were compared with 8 lean (28+/-2 kg ,16.8+/-1.2% body fat), age-matched (8.5+/-0.2 y) control children. Whole-body nitrogen flux, protein synthesis, and protein breakdown were calculated postprandially over 9 h from 15N abundance in urinary ammonia by using a single oral dose of [15N]glycine; resting energy expenditure (REE) was assessed by indirect calorimetry (canopy) and body composition by multiple skinfold-thickness measurements. RESULTS: Absolute rates of protein synthesis and breakdown were significantly greater in obese children than in control children (x +/- SE: 208+/-24 compared with 137+/-14 g/d, P < 0.05, and 149+/-20 compared with 89+/-13 g/d, P < 0.05, respectively). When these variables were adjusted for fat-free mass by analysis of covariance, however, the differences between groups disappeared. There was a significant relation between protein synthesis and fat-free mass (r = 0.83, P < 0.001) as well as between protein synthesis and REE (r = 0.79, P < 0.005). CONCLUSIONS: Obesity in prepubertal children is associated with an absolute increase in whole-body protein turnover that is consistent with an absolute increase in fat-free mass, both of which contribute to explaining the greater absolute REE in obese children than in control children.

Fat oxidation kinetics during exercise in obese individuals

Introduction An impaired ability to oxidize fat may be a factor in the obesity's aetiology (3). Moreover, the exercise intensity (Fatmax) eliciting the maximal fat oxidation rate (MFO) was lower in obese (O) compared with lean (L) individuals (4). However, difference in fat oxidation rate (FOR) during exercise between O and L remains equivocal and little is known about FORs during high intensities (>60% ) in O compared with L. This study aimed to characterize fat oxidation kinetics over a large range of intensities in L and O. Methods 12 healthy L [body mass index (BMI): 22.8±0.4] and 16 healthy O men (BMI: 38.9±1.4) performed submaximal incremental test (Incr) to determine whole-body fat oxidation kinetics using indirect calorimetry. After a 15-min resting period (Rest) and 10-min warm-up at 20% of maximal power output (MPO, determined by a maximal incremental test), the power output was increased by 7.5% MPO every 6-min until respiratory exchange ratio reached 1.0. Venous lactate and glucose and plasma concentration of epinephrine (E), norepinephrine (NE), insulin and non-esterified fatty acid (NEFA) were assessed at each step. A mathematical model (SIN) (1), including three variables (dilatation, symmetry, translation), was used to characterize fat oxidation (normalized by fat-free mass) kinetics and to determine Fatmax and MFO. Results FOR at Rest and MFO were not significantly different between groups (p≥0.1). FORs were similar from 20-60% (p≥0.1) and significantly lower from 65-85% in O than in L (p≤0.04). Fatmax was significantly lower in O than in L (46.5±2.5 vs 56.7±1.9 % respectively; p=0.005). Fat oxidation kinetics was characterized by similar translation (p=0.2), significantly lower dilatation (p=0.001) and tended to a left-shift symmetry in O compared with L (p=0.09). Plasma E, insulin and NEFA were significantly higher in L compared to O (p≤0.04). There were no significant differences in glucose, lactate and plasma NE between groups (p≥0.2). Conclusion The study showed that O presented a lower Fatmax and a lower reliance on fat oxidation at high, but not at moderate, intensities. This may be linked to a: i) higher levels of insulin and lower E concentrations in O, which may induce blunted lipolysis; ii) higher percentage of type II and a lower percentage of type I fibres (5), and iii) decreased mitochondrial content (2), which may reduce FORs at high intensities and Fatmax. These findings may have implications for an appropriate exercise intensity prescription for optimize fat oxidation in O. References 1. Cheneviere et al. Med Sci Sports Exerc. 2009 2. Holloway et al. Am J Clin Nutr. 2009 3. Kelley et al. Am J Physiol. 1999 4. Perez-Martin et al. Diabetes Metab. 2001 5. Tanner et al. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2002

Développement d'une puce à ADN métabolique et application à l'étude d'un modèle murin d'obésité et de diabète de type II

Résumé tout public : Le développement du diabète de type II et de l'obésité est causé par l'interaction entre des gènes de susceptibilité et des facteurs environnementaux, en particulier une alimentation riche en calories et une activité physique insuffisante. Afín d'évaluer le rôle de l'alimentation en absence d'hétérogénéité génétique, nous avons nourri une lignée de souris génétiquement pure avec un régime extrêmement gras. Ce régime a conduit à l'établissement de différents phénotypes parmi ces souris, soit : un diabète et une obésité (ObD), un diabète mais pas d'obésité (LD) ou ni un diabète, ni une obésité (LnD). Nous avons fait l'hypothèse que ces adaptations différentes au stress nutritionnel induit par le régime gras étaient dues à l'établissement de programmes génétiques différents dans les principaux organes impliqués dans le maintien de l'équilibre énergétique. Afin d'évaluer cette hypothèse, nous avons développé une puce à ADN contenant approximativement 700 gènes du métabolisme. Cette puce à ADN, en rendant possible la mesure simultanée de l'expression de nombreux gènes, nous a permis d'établir les profils d'expression des gènes caractéristiques de chaque groupe de souris nourries avec le régime gras, dans le foie et le muscle squelettique. Les données que nous avons obtenues à partir de ces profils d'expression ont montré que des changements d'expression marqués se produisaient dans le foie et le muscle entre les différents groupes de souris nourries avec le régime gras. Dans l'ensemble, ces changements suggèrent que l'établissement du diabète de type II et de l'obésité induits par un régime gras est associé à une synthèse accrue de lipides par le foie et à un flux augmenté de lipides du foie jusqu'à la périphérie (muscles squelettiques). Dans un deuxième temps, ces profils d'expression des gènes ont été utilisés pour sélectionner un sous-ensemble de gènes suffisamment discriminants pour pouvoir distinguer entre les différents phénotypes. Ce sous-ensemble de gènes nous a permis de construire un classificateur phénotypique capable de prédire avec une précision relativement élevée le phénotype des souris. Dans le futur, de tels « prédicteurs » basés sur l'expression des gènes pourraient servir d'outils pour le diagnostic de pathologies liées au métabolisme. Summary: Aetiology of obesity and type II diabetes is multifactorial, involving both genetic and environmental factors, such as calory-rich diets or lack of exercice. Genetically homogenous C57BL/6J mice fed a high fat diet (HFD) up to nine months develop differential adaptation, becoming either obese and diabetic (ObD) or remaining lean in the presence (LD) or absence (LnD) of diabetes development. Each phenotype is associated with diverse metabolic alterations, which may result from diverse molecular adaptations of key organs involved in the control of energy homeostasis. In this study, we evaluated if specific patterns of gene expression could be associated with each different phenotype of HFD mice in the liver and the skeletal muscles. To perform this, we constructed a metabolic cDNA microarray containing approximately 700 cDNA representing genes involved in the main metabolic pathways of energy homeostasis. Our data indicate that the development of diet-induced obesity and type II diabetes is linked to some defects in lipid metabolism, involving a preserved hepatic lipogenesis and increased levels of very low density lipoproteins (VLDL). In skeletal muscles, an increase in fatty acids uptake, as suggested by the increased expression of lipoprotein lipase, would contribute to the increased level of insulin resistance observed in the ObD mice. Conversely, both groups of lean mice showed a reduced expression in lipogenic genes, particularly stearoyl-CoA desaturase 1 (Scd-1), a gene linked to sensitivity to diet-induced obesity. Secondly, we identified a subset of genes from expression profiles that classified with relative accuracy the different groups of mice. Such classifiers may be used in the future as diagnostic tools of each metabolic state in each tissue. Résumé Développement d'une puce à ADN métabolique et application à l'étude d'un modèle murin d'obésité et de diabète de type II L'étiologie de l'obésité et du diabète de type II est multifactorielle, impliquant à la fois des facteurs génétiques et environnementaux, tels que des régimes riches en calories ou un manque d'exercice physique. Des souris génétiquement homogènes C57BL/6J nourries avec un régime extrêmement gras (HFD) pendant 9 mois développent une adaptation métabolique différentielle, soit en devenant obèses et diabétiques (ObD), soit en restant minces en présence (LD) ou en absence (LnD) d'un diabète. Chaque phénotype est associé à diverses altérations métaboliques, qui pourraient résulter de diverses adaptations moléculaires des organes impliqués dans le contrôle de l'homéostasie énergétique. Dans cette étude, nous avons évalué si des profils d'expression des gènes dans le foie et le muscle squelettique pouvaient être associés à chacun des phénotypes de souris HFD. Dans ce but, nous avons développé une puce à ADN métabolique contenant approximativement 700 ADNc représentant des gènes impliqués dans les différentes voies métaboliques de l'homéostasie énergétique. Nos données indiquent que le développement de l'obésité et du diabète de type II induit par un régime gras est associé à certains défauts du métabolisme lipidique, impliquant une lipogenèse hépatique préservée et des niveaux de lipoprotéines de très faible densité (VLDL) augmentés. Au niveau du muscle squelettique, une augmentation du captage des acides gras, suggéré par l'expression augmentée de la lipoprotéine lipase, contribuerait à expliquer la résistance à l'insuline plus marquée observée chez les souris ObD. Au contraire, les souris minces ont montré une réduction marquée de l'expression des gènes lipogéniques, en particulier de la stéaroyl-CoA désaturase 1 (scd-1), un gène associé à la sensibilité au développement de l'obésité par un régime gras. Dans un deuxième temps, nous avons identifié un sous-ensemble de gènes à partir des profils d'expression, qui permettent de classifier avec une précision relativement élevée les différents groupes de souris. De tels classificateurs pourraient être utilisés dans le futur comme outils pour le diagnostic de l'état métabolique d'un tissu donné.