Short-term overexpression of a constitutively active form of AMP-activated protein kinase in the liver leads to mild hypoglycemia and fatty liver.

AMP-activated protein kinase (AMPK) is a major therapeutic target for the treatment of diabetes. We investigated the effect of a short-term overexpression of AMPK specifically in the liver by adenovirus-mediated transfer of a gene encoding a constitutively active form of AMPKalpha2 (AMPKalpha2-CA). Hepatic AMPKalpha2-CA expression significantly decreased blood glucose levels and gluconeogenic gene expression. Hepatic expression of AMPKalpha2-CA in streptozotocin-induced and ob/ob diabetic mice abolished hyperglycemia and decreased gluconeogenic gene expression. In normal mouse liver, AMPKalpha2-CA considerably decreased the refeeding-induced transcriptional activation of genes encoding proteins involved in glycolysis and lipogenesis and their upstream regulators, SREBP-1 (sterol regulatory element-binding protein-1) and ChREBP (carbohydrate response element-binding protein). This resulted in decreases in hepatic glycogen synthesis and circulating lipid levels. Surprisingly, despite the inhibition of hepatic lipogenesis, expression of AMPKalpha2-CA led to fatty liver due to the accumulation of lipids released from adipose tissue. The relative scarcity of glucose due to AMPKalpha2-CA expression led to an increase in hepatic fatty acid oxidation and ketone bodies production as an alternative source of energy for peripheral tissues. Thus, short-term AMPK activation in the liver reduces blood glucose levels and results in a switch from glucose to fatty acid utilization to supply energy needs.

Utilization of dietary glucose in the metabolic syndrome

This review is focused on the fate of dietary glucose under conditions of chronically high energy (largely fat) intake, evolving into the metabolic syndrome. We are adapted to carbohydrate-rich diets similar to those of our ancestors. Glucose is the main energy staple, but fats are our main energy reserves. Starvation drastically reduces glucose availability, forcing the body to shift to fatty acids as main energy substrate, sparing glucose and amino acids. We are not prepared for excess dietary energy, our main defenses being decreased food intake and increased energy expenditure, largely enhanced metabolic activity and thermogenesis. High lipid availability is a powerful factor decreasing glucose and amino acid oxidation. Present-day diets are often hyperenergetic, high on lipids, with abundant protein and limited amounts of starchy carbohydrates. Dietary lipids favor their metabolic processing, saving glucose, which additionally spares amino acids. The glucose excess elicits hyperinsulinemia, which may derive, in the end, into insulin resistance. The available systems of energy disposal could not cope with the excess of substrates, since they are geared for saving not for spendthrift, which results in an unbearable overload of the storage mechanisms. Adipose tissue is the last energy sink, it has to store the energy that cannot be used otherwise. However, adipose tissue growth also has limits, and the excess of energy induces inflammation, helped by the ineffective intervention of the immune system. However, even under this acute situation, the excess of glucose remains, favoring its final conversion to fat. The sum of inflammatory signals and deranged substrate handling induce most of the metabolic syndrome traits: insulin resistance, obesity, diabetes, liver steatosis, hyperlipidemia and their compounded combined effects. Thus, a maintained excess of energy in the diet may result in difficulties in the disposal of glucose, eliciting inflammation and the development of the metabolic syndrome

The fasting-induced adipose factor/angiopoietin-like protein 4 is physically associated with lipoproteins and governs plasma lipid levels and adiposity.

Proteins secreted from adipose tissue are increasingly recognized to play an important role in the regulation of glucose metabolism. However, much less is known about their effect on lipid metabolism. The fasting-induced adipose factor (FIAF/angiopoietin-like protein 4/peroxisome proliferator-activated receptor gamma angiopoietin-related protein) was previously identified as a target of hypolipidemic fibrate drugs and insulin-sensitizing thiazolidinediones. Using transgenic mice that mildly overexpress FIAF in peripheral tissues we show that FIAF is an extremely powerful regulator of lipid metabolism and adiposity. FIAF overexpression caused a 50% reduction in adipose tissue weight, partly by stimulating fatty acid oxidation and uncoupling in fat. In addition, FIAF overexpression increased plasma levels of triglycerides, free fatty acids, glycerol, total cholesterol, and high density lipoprotein (HDL)-cholesterol. Functional tests indicated that FIAF overexpression severely impaired plasma triglyceride clearance but had no effect on very low density lipoprotein production. The effects of FIAF overexpression were amplified by a high fat diet, resulting in markedly elevated plasma and liver triglycerides, plasma free fatty acids, and plasma glycerol levels, and impaired glucose tolerance in FIAF transgenic mice fed a high fat diet. Remarkably, in mice the full-length form of FIAF was physically associated with HDL, whereas truncated FIAF was associated with low density lipoprotein. In human both full-length and truncated FIAF were associated with HDL. The composite data suggest that via physical association with plasma lipoproteins, FIAF acts as a powerful signal from fat and other tissues to prevent fat storage and stimulate fat mobilization. Our data indicate that disturbances in FIAF signaling might be involved in dyslipidemia.

Carnitine deficiency in chronic critical illness.

PURPOSE OF REVIEW: New insight in mitochondrial physiology has highlighted the importance of mitochondrial dysfunction in the metabolic and neuroendocrine changes observed in patients presenting with chronic critical illness. This review highlights specifically the importance of carnitine status in this particular patient population and its impact on beta-oxidation and mitochondrial function. RECENT FINDINGS: The main function of carnitine is long chain fatty acid esterification and transport through the mitochondrial membrane. Carnitine depletion should be suspected in critically ill patients with risk factors such as prolonged continuous renal replacement therapy or chronic parenteral nutrition, and evidence of beta-oxidation impairments such as inappropriate hypertriglyceridemia or hyperlactatemia. When fatty acid oxidation is impaired, acyl-CoAs accumulate and deplete the CoA intramitochondrial pool, hence causing a generalized mitochondrial dysfunction and multiorgan failure, with clinical consequences such as muscle weakness, rhabdomyolysis, cardiomyopathy, arrhythmia or sudden death. In such situations, carnitine plasma levels should be measured along with a complete assessment of plasma amino acid, plasma acylcarnitines and urinary organic acid analysis. Supplementation should be initiated if below normal levels (20 μmol/l) of carnitine are observed. In the absence of current guidelines, we recommend an initial supplementation of 0.5-1 g/day. SUMMARY: Metabolic modifications associated with chronic critical illness are just being explored. Carnitine deficiency in critically ill patients is one aspect of these profound and complex changes associated with prolonged stay in ICU. It is readily measurable in the plasma and can easily be substituted if needed, although guidelines are currently missing.

Bond strength of orthodontic brackets using different light and self-curing cements

The purpose of the study was to evaluate the shear bond strength of stainless steel orthodontic brackets directly bonded to extracted human premolar teeth. Fifty teeth were randomly divided into ¿ve groups: (1) System One (chemically cured composite resin), (2) Light Bond (light-cured composite resin), (3) Vivaglass Cem (self-curing glass ionomer cement), (4) Fuji Ortho LC (light-cured glass ionomer cement) used after 37% orthophosphoric acid¿etching of enamel (5) Fuji Ortho LC without orthophosphoric acid¿etching. The brackets were placed on the buccal and lingual surfaces of each tooth, and the specimens were stored in distilled water (24 hours) at 378C and thermocycled. Teeth were mounted on acrylic block frames, and brackets were debonded using an Instron machine. Shear bond strength values at fracture (Nw)were recorded. ANOVA and Student-Newman-Keuls multiple comparison tests were performed (P , .05). Bonding failure site was recorded by stereomicroscope and analyzed by Chi-square test, selected specimens of each group were observed by scanning electron microscope. System One attained the highest bond strength. Light Bond and Fuji Ortho LC, when using an acid-etching technique, obtained bond strengths that were within the range of estimated bond strength values for successful clinical bonding. Fuji Ortho LC and Vivaglass Cem left an almost clean enamel surface after debracketing.

Hepatic-specific lipin-1 deficiency exacerbates experimental alcohol-induced steatohepatitis in mice.

Lipin-1 regulates lipid metabolism by way of its function as an enzyme in the triglyceride synthesis pathway and as a transcriptional coregulatory protein and is highly up-regulated in alcoholic fatty liver disease. In the present study, using a liver-specific lipin-1-deficient (lipin-1LKO) mouse model, we aimed to investigate the functional role of lipin-1 in the development of alcoholic steatohepatitis and explore the underlying mechanisms. Alcoholic liver injury was achieved by pair feeding wild-type and lipin-1LKO mice with modified Lieber-DeCarli ethanol-containing low-fat diets for 4 weeks. Surprisingly, chronically ethanol-fed lipin-1LKO mice showed markedly greater hepatic triglyceride and cholesterol accumulation, and augmented elevation of serum liver enzymes accompanied by increased hepatic proinflammatory cytokine expression. Our studies further revealed that hepatic removal of lipin-1 in mice augmented ethanol-induced impairment of hepatic fatty acid oxidation and lipoprotein production, likely by way of deactivation of peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1alpha, a prominent transcriptional regulator of lipid metabolism. Conclusions: Liver-specific lipin-1 deficiency in mice exacerbates the development and progression of experimental alcohol-induced steatohepatitis. Pharmacological or nutritional modulation of hepatic lipin-1 may be beneficial for the prevention or treatment of human alcoholic fatty liver disease. (Hepatology 2013; 58:1953-1963).

Peroxisome proliferator-activated receptor β/δ: a master regulator of metabolic pathways in skeletal muscle

Skeletal muscle is considered to be a major site of energy expenditure and thus is important in regulating events affecting metabolic disorders. Over the years, both in vitro and in vivo approaches have established the role of peroxisome proliferator-activated receptor-β/δ (PPARβ/δ) in fatty acid metabolism and energy expenditure in skeletal muscles. Pharmacological activation of PPARβ/δ by specific ligands regulates the expression of genes involved in lipid use, triglyceride hydrolysis, fatty acid oxidation, energy expenditure, and lipid efflux in muscles, in turn resulting in decreased body fat mass and enhanced insulin sensitivity. Both the lipid-lowering and the anti-diabetic effects exerted by the induction of PPARβ/δ result in the amelioration of symptoms of metabolic disorders. This review summarizes the action of PPARβ/δ activation in energy metabolism in skeletal muscles and also highlights the unexplored pathways in which it might have potential effects in the context of muscular disorders. Numerous preclinical studies have identified PPARβ/δ as a probable potential target for therapeutic interventions. Although PPARβ/δ agonists have not yet reached the market, several are presently being investigated in clinical trials.

Sex difference in hepatic peroxisome proliferator-activated receptor alpha expression: influence of pituitary and gonadal hormones.

Peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) alpha is a nuclear receptor that is mainly expressed in tissues with a high degree of fatty acid oxidation such as liver, heart, and skeletal muscle. Unsaturated fatty acids, their derivatives, and fibrates activate PPARalpha. Male rats are more responsive to fibrates than female rats. We therefore wanted to investigate if there is a sex difference in PPARalpha expression. Male rats had higher levels of hepatic PPARalpha mRNA and protein than female rats. Fasting increased hepatic PPARalpha mRNA levels to a similar degree in both sexes. Gonadectomy of male rats decreased PPARalpha mRNA expression to similar levels as in intact and gonadectomized female rats. Hypophysectomy increased hepatic PPARalpha mRNA and protein levels. The increase in PPARalpha mRNA after hypophysectomy was more pronounced in females than in males. GH treatment decreased PPARalpha mRNA and protein levels, but the sex-differentiated secretory pattern of GH does not determine the sex-differentiated expression of PPARalpha. The expression of PPARalpha mRNA in heart or soleus muscle was not influenced by gender, gonadectomy, hypophysectomy, or GH treatment. In summary, pituitary-dependent hormones specifically regulate hepatic PPARalpha expression. Sex hormones regulate the sex difference in hepatic PPARalpha levels, but not via the sexually dimorphic GH secretory pattern.

Mammalian Target of Rapamycin Complex 2 Controls CD8 T Cell Memory Differentiation in a Foxo1-Dependent Manner.

Upon infection, antigen-specific naive CD8 T cells are activated and differentiate into short-lived effector cells (SLECs) and memory precursor cells (MPECs). The underlying signaling pathways remain largely unresolved. We show that Rictor, the core component of mammalian target of rapamycin complex 2 (mTORC2), regulates SLEC and MPEC commitment. Rictor deficiency favors memory formation and increases IL-2 secretion capacity without dampening effector functions. Moreover, mTORC2-deficient memory T cells mount more potent recall responses. Enhanced memory formation in the absence of mTORC2 was associated with Eomes and Tcf-1 upregulation, repression of T-bet, enhanced mitochondrial spare respiratory capacity, and fatty acid oxidation. This transcriptional and metabolic reprogramming is mainly driven by nuclear stabilization of Foxo1. Silencing of Foxo1 reversed the increased MPEC differentiation and IL-2 production and led to an impaired recall response of Rictor KO memory T cells. Therefore, mTORC2 is a critical regulator of CD8 T cell differentiation and may be an important target for immunotherapy interventions.

Pivotal role of leptin in insulin effects

The OB protein, also known as leptin, is secreted by adipose tissue, circulates in the blood, probably bound to a family of binding proteins, and acts on central neural networks regulating ingestive behavior and energy balance. The two forms of leptin receptors (long and short forms) have been identified in various peripheral tissues, a fact that makes them possible target sites for a direct action of leptin. It has been shown that the OB protein interferes with insulin secretion from pancreatic islets, reduces insulin-stimulated glucose transport in adipocytes, and increases glucose transport, glycogen synthesis and fatty acid oxidation in skeletal muscle. Under normoglycemic and normoinsulinemic conditions, leptin seems to shift the flux of metabolites from adipose tissue to skeletal muscle. This may function as a peripheral mechanism that helps control body weight and prevents obesity. Data that substantiate this hypothesis are presented in this review.

Analysis of acylcarnitine profiles in umbilical cord blood and during the early neonatal period by electrospray ionization tandem mass spectrometry

Acylcarnitine profiling by electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI-MS/MS) is a potent tool for the diagnosis and screening of fatty acid oxidation and organic acid disorders. Few studies have analyzed free carnitine and acylcarnitines in dried blood spots (DBS) of umbilical cord blood (CB) and the postnatal changes in the concentrations of these analytes. We have investigated these metabolites in healthy exclusively breastfed neonates and examined possible effects of birth weight and gestational age. DBS of CB were collected from 162 adequate for gestational age neonates. Paired DBS of heel-prick blood were collected 4-8 days after birth from 106 of these neonates, the majority exclusively breastfed. Methanol extracts of DBS with deuterium-labeled internal standards were derivatized before analysis by ESI-MS/MS. Most of the analytes were measured using a full-scan method. The levels of the major long-chain acylcarnitines, palmitoylcarnitine, stearoylcarnitine, and oleoylcarnitine, increased by 27, 12, and 109%, respectively, in the first week of life. Free carnitine and acetylcarnitine had a modest increase: 8 and 11%, respectively. Propionylcarnitine presented a different behavior, decreasing 9% during the period. The correlations between birth weight or gestational age and the concentrations of the analytes in DBS were weak (r £ 0.20) or nonsignificant. Adaptation to breast milk as the sole source of nutrients can explain the increase of these metabolites along the early neonatal period. Acylcarnitine profiling in CB should have a role in the early detection of metabolic disorders in high-risk neonates.

Higher PLIN5 but not PLIN3 content in isolated skeletal muscle mitochondria following acute in vivo contraction in rat hindlimb

Contraction-mediated lipolysis increases the association of lipid droplets and mitochondria, indicating an important role in the passage of fatty acids from lipid droplets to mitochondria in skeletal muscle. PLIN3 and PLIN5 are of particular interest to the lipid droplet–mitochondria interaction because PLIN3 is able to move about within cells and PLIN5 associates with skeletal muscle mitochondria. This study primarily investigated: 1) if PLIN3 is detected in skeletal muscle mitochondrial fraction; and 2) if mitochondrial protein content of PLIN3 and/or PLIN5 changes following stimulated contraction. A secondary aim was to determine if PLIN3 and PLIN5 associate and whether this changes following contraction. Male Long Evans rats (n = 21;age, 52 days; weight = 317 6 g) underwent 30 min of hindlimb stimulation (10 msec impulses, 100 Hz/3 sec at 10–20 V; train duration 100 msec). Contraction induced a ~50% reduction in intramuscular lipid content measured by oil red-O staining of red gastrocnemius muscle. Mitochondria were isolated from red gastrocnemius muscle by differential centrifugation and proteins were detected by western blotting. Mitochondrial PLIN5 content was ~1.6-fold higher following 30 min of contraction and PLIN3 content was detected in the mitochondrial fraction, and unchanged following contraction. An association between PLIN3 and PLIN5 was observed and remained unaltered following contraction. PLIN5 may play a role in mitochondria during lipolysis, which is consistent with a role in facilitating/regulating mitochondrial fatty acid oxidation. PLIN3 and PLIN5 may be working together on the lipid droplet and mitochondria during contraction-induced lipolysis.

Étude de l'implication des navettes du pyruvate découlant du métabolisme mitochondrial du glucose dans la régulation de la sécrétion d'insuline par les cellules bêta pancréatiques

Le diabète est une maladie métabolique qui se caractérise par une résistance à l’insuline des tissus périphériques et par une incapacité des cellules β pancréatiques à sécréter les niveaux d’insuline appropriés afin de compenser pour cette résistance. Pour mieux comprendre les mécanismes déficients dans les cellules β des patients diabétiques, il est nécessaire de comprendre et de définir les mécanismes impliqués dans le contrôle de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Dans les cellules β pancréatiques, le métabolisme du glucose conduit à la production de facteurs de couplage métabolique, comme l’ATP, nécessaires à la régulation de l’exocytose des vésicules d’insuline. Le mécanisme par lequel la production de l’ATP par le métabolisme oxydatif du glucose déclenche l’exocytose des vésicules d’insuline est bien décrit dans la littérature. Cependant, il ne peut à lui seul réguler adéquatement la sécrétion d’insuline. Le malonyl-CoA et le NADPH sont deux autres facteurs de couplage métaboliques qui ont été suggérés afin de relier le métabolisme du glucose à la régulation de la sécrétion d’insuline. Les mécanismes impliqués demeurent cependant à être caractérisés. Le but de la présente thèse était de déterminer l’implication des navettes du pyruvate, découlant du métabolisme mitochondrial du glucose, dans la régulation de la sécrétion d’insuline. Dans les cellules β, les navettes du pyruvate découlent de la combinaison des processus d’anaplérose et de cataplérose et permettent la transduction des signaux métaboliques provenant du métabolisme du glucose. Dans une première étude, nous nous sommes intéressés au rôle de la navette pyruvate/citrate dans la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose, puisque cette navette conduit à la production dans le cytoplasme de deux facteurs de couplage métabolique, soit le malonyl-CoA et le NADPH. De plus, la navette pyruvate/citrate favorise le flux métabolique à travers la glycolyse en réoxydation le NADH. Une étude effectuée précédemment dans notre laboratoire avait suggéré la présence de cette navette dans les cellules β pancréatique. Afin de tester notre hypothèse, nous avons ciblé trois étapes de cette navette dans la lignée cellulaire β pancréatique INS 832/13, soit la sortie du citrate de la mitochondrie et l’activité de l’ATP-citrate lyase (ACL) et l’enzyme malique (MEc), deux enzymes clés de la navette pyruvate/citrate. L’inhibition de chacune de ces étapes par l’utilisation d’un inhibiteur pharmacologique ou de la technologie des ARN interférant a corrélé avec une réduction significative de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Les résultats obtenus suggèrent que la navette pyruvate/citrate joue un rôle critique dans la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Parallèlement à notre étude, deux autres groupes de recherche ont suggéré que les navettes pyruvate/malate et pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate étaient aussi importantes pour la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Ainsi, trois navettes découlant du métabolisme mitochondrial du glucose pourraient être impliquées dans le contrôle de la sécrétion d’insuline. Le point commun de ces trois navettes est la production dans le cytoplasme du NADPH, un facteur de couplage métabolique possiblement très important pour la sécrétion d’insuline. Dans les navettes pyruvate/malate et pyruvate/citrate, le NADPH est formé par MEc, alors que l’isocitrate déshydrogénase (IDHc) est responsable de la production du NADPH dans la navette pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate. Dans notre première étude, nous avions démontré l’importance de l’expression de ME pour la sécrétion adéquate d’insuline en réponse au glucose. Dans notre deuxième étude, nous avons testé l’implication de IDHc dans les mécanismes de régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. La diminution de l’expression de IDHc dans les INS 832/13 a stimulé la sécrétion d’insuline en réponse au glucose par un mécanisme indépendant de la production de l’ATP par le métabolisme oxydatif du glucose. Ce résultat a ensuite été confirmé dans les cellules dispersées des îlots pancréatiques de rat. Nous avons aussi observé dans notre modèle que l’incorporation du glucose en acides gras était augmentée, suggérant que la diminution de l’activité de IDHc favorise la redirection du métabolisme de l’isocitrate à travers la navette pyruvate/citrate. Un mécanisme de compensation à travers la navette pyruvate/citrate pourrait ainsi expliquer la stimulation de la sécrétion d’insuline observée en réponse à la diminution de l’expression de IDHc. Les travaux effectués dans cette deuxième étude remettent en question l’implication de l’activité de IDHc, et de la navette pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate, dans la transduction des signaux métaboliques reliant le métabolisme du glucose à la sécrétion d’insuline. La navette pyruvate/citrate est la seule des navettes du pyruvate à conduire à la production du malonyl-CoA dans le cytoplasme des cellules β. Le malonyl-CoA régule le métabolisme des acides gras en inhibant la carnitine palmitoyl transférase 1, l’enzyme limitante dans l’oxydation des acides gras. Ainsi, l’élévation des niveaux de malonyl-CoA en réponse au glucose entraîne une redirection du métabolisme des acides gras vers les processus d’estérification puis de lipolyse. Plus précisément, les acides gras sont métabolisés à travers le cycle des triglycérides/acides gras libres (qui combinent les voies métaboliques d’estérification et de lipolyse), afin de produire des molécules lipidiques signalétiques nécessaires à la modulation de la sécrétion d’insuline. Des études effectuées précédemment dans notre laboratoire ont démontré que l’activité lipolytique de HSL (de l’anglais hormone-sensitive lipase) était importante, mais non suffisante, pour la régulation de la sécrétion d’insuline. Dans une étude complémentaire, nous nous sommes intéressés au rôle d’une autre lipase, soit ATGL (de l’anglais adipose triglyceride lipase), dans la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose et aux acides gras. Nous avons démontré que ATGL est exprimé dans les cellules β pancréatiques et que son activité contribue significativement à la lipolyse. Une réduction de son expression dans les cellules INS 832/13 par RNA interférant ou son absence dans les îlots pancréatiques de souris déficientes en ATGL a conduit à une réduction de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose en présence ou en absence d’acides gras. Ces résultats appuient l’hypothèse que la lipolyse est une composante importante de la régulation de la sécrétion d’insuline dans les cellules β pancréatiques. En conclusion, les résultats obtenus dans cette thèse suggèrent que la navette pyruvate/citrate est importante pour la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Ce mécanisme impliquerait la production du NADPH et du malonyl-CoA dans le cytoplasme en fonction du métabolisme du glucose. Cependant, nos travaux remettent en question l’implication de la navette pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate dans la régulation de la sécrétion d’insuline. Le rôle exact de IDHc dans ce processus demeure cependant à être déterminé. Finalement, nos travaux ont aussi démontré un rôle pour ATGL et la lipolyse dans les mécanismes de couplage métabolique régulant la sécrétion d’insuline.

Métabolisme énergétique cardiaque fœtal dans un modèle de restriction de croissance intra-utérine chez le rat

Une diète faible en sodium donnée à des rates lors de la dernière semaine de gestation induit une diminution de l’expansion volumique, du diamètre des artères utérines et du poids des placentas comparativement à des rates témoins. Ces perturbations suggèrent une diminution de la perfusion placentaire affectant l’apport foetal en nutriments. Les ratons naissent avec une restriction de croissance intra-utérine (RCIU). Chez le foetus, le substrat énergétique cardiaque principal est le glucose via la glycolyse. À la naissance, la source principale d’énergie est l’utilisation des acides gras par la β-oxydation. Nous émettons l’hypothèse que dans ce modèle de RCIU, le coeur foetal répond à la diminution d’apport nutritionnel due à une atteinte maternelle en adaptant son métabolisme énergétique cardiaque à la baisse. Les rates gestantes (témoins et recevant la diète faible en sodium) sont sacrifiées au jour 22 de gestation (sur 23). Les coeurs foetaux sont prélevés afin de caractériser les protéines dites « limitantes » in vitro des voies de la glycolyse et de la β-oxydation. Les expressions protéiques de GLUT1, GLUT4, HK1, HK2, CPT2, CPT1β, cytochrome c, PFK1, PKM1/2, mesurées par immunobuvardage de type Western, sont similaires entre les coeurs des foetus RCIU et témoins, mâles et femelles. L’expression protéique de CPT1α est diminuée dans les coeurs des femelles RCIU seulement. Il n’existe aucune différence significative entre les différents groupes quant à l’activité enzymatique de PKM1/2. Nos résultats dressent un profil métabolique général suggérant que le sexe du foetus peut avoir un effet sur la réponse cardiaque foetale à une atteinte du volume sanguin maternel causée par la diète restreinte en sodium. Ce profil métabolique semble démontrer une atteinte du catabolisme des lipides. Afin de bien caractériser cette réponse du mécanisme énergétique, l’activité enzymatique des autres enzymes principales de la glycolyse (HK1, HK2, PFK1), le flux intra-mitochondrial d’acyl CoA à travers les CPTs ainsi que la quantité totale d’acétyl CoA devront être quantifiés.

Regulation of lipid metabolism in adipocytes and hepatocytes by hexarelin through scavenger receptor CD36

Les sécrétines de l’hormone de croissance (GHRPs) sont de petits peptides synthétiques capables de stimuler la sécrétion de l’hormone de croissance à partir de l’hypophyse via leur liaison au récepteur de la ghréline GHS-R1a. Le GHRP hexaréline a été utilisé afin d’étudier la distribution tissulaire de GHS-R1a et son effet GH-indépendant. Ainsi, par cette approche, il a été déterminé que l’hexaréline était capable de se lier à un deuxième récepteur identifié comme étant le récepteur scavenger CD36. Ce récepteur possède une multitude de ligands dont les particules oxLDL et les acides gras à longue chaîne. CD36 est généralement reconnu pour son rôle dans l’athérogénèse et sa contribution à la formation de cellules spumeuses suite à l’internalisation des oxLDL dans les macrophages/monocytes. Auparavant, nous avions démontré que le traitement des macrophages avec l’hexaréline menait à l’activation de PPARƔ via sa liaison à GHS-R1a, mais aussi à CD36. De plus, une cascade d’activation impliquant LXRα et les transporteurs ABC provoquait également une augmentation de l’efflux du cholestérol. Une stimulation de la voie du transport inverse du cholestérol vers les particules HDL entraînait donc une diminution de l’engorgement des macrophages de lipides et la formation de cellules spumeuses. Puisque CD36 est exprimé dans de multiples tissus et qu’il est également responsable du captage des acides gras à longue chaîne, nous avons voulu étudier l’impact de l’hexaréline uniquement à travers sa liaison à CD36. Dans le but d’approfondir nos connaissances sur la régulation du métabolisme des lipides par CD36, nous avons choisi des types cellulaires jouant un rôle important dans l’homéostasie lipidique n’exprimant pas GHS-R1a, soient les adipocytes et les hépatocytes. L’ensemble de mes travaux démontre qu’en réponse à son interaction avec l’hexaréline, CD36 a le potentiel de réduire le contenu lipidique des adipocytes et des hépatocytes. Dans les cellules adipeuses, l'hexaréline augmente l’expression de plusieurs gènes impliqués dans la mobilisation et l’oxydation des acides gras, et induit également l’expression des marqueurs thermogéniques PGC-1α et UCP-1. De même, hexaréline augmente l’expression des gènes impliqués dans la biogenèse mitochondriale, un effet accompagné de changements morphologiques des mitochondries; des caractéristiques observées dans les types cellulaires ayant une grande capacité oxydative. Ces résultats démontrent que les adipocytes blancs traités avec hexaréline ont la capacité de se transformer en un phénotype similaire aux adipocytes bruns ayant l’habileté de brûler les acides gras plutôt que de les emmagasiner. Cet effet est également observé dans les tissus adipeux de souris et est dépendant de la présence de CD36. Dans les hépatocytes, nous avons démontré le potentiel de CD36 à moduler le métabolisme du cholestérol. En réponse au traitement des cellules avec hexaréline, une phosphorylation rapide de LKB1 et de l’AMPK est suivie d’une phosphorylation inhibitrice de l’HMG-CoA réductase (HMGR), l’enzyme clé dans la synthèse du cholestérol. De plus, la liaison d'hexaréline à CD36 provoque le recrutement d’insig-2 à HMGR, l’étape d’engagement dans sa dégradation. La dégradation de HMGR par hexaréline semble être dépendante de l’activité de PPARƔ et de l’AMPK. Dans le but d’élucider le mécanisme d’activation par hexaréline, nous avons démontré d’une part que sa liaison à CD36 provoque une déphosphorylation de Erk soulevant ainsi l’inhibition que celui-ci exerce sur PPARƔ et d’autre part, un recrutement de l’AMPK à PGC-1α expliquant ainsi une partie du mécanisme d’activation de PPARƔ par hexaréline. Les résultats générés dans cette thèse ont permis d’élucider de nouveaux mécanismes d’action de CD36 et d'approfondir nos connaissances de son influence dans la régulation du métabolisme des lipides.