Teleost fish larvae adapt to dietary arachidonic acid supply through modulation of the expression of lipid metabolism and stress response genes

Dietary fatty acid supply can affect stress response in fish during early development. Although knowledge on the mechanisms involved in fatty acid regulation of stress tolerance is scarce, it has often been hypothesised that eicosanoid profiles can influence cortisol production. Genomic cortisol actions are mediated by cytosolic receptors which may respond to cellular fatty acid signalling. An experiment was designed to test the effects of feeding gilthead sea-bream larvae with four microdiets, containing graded arachidonic acid (ARA) levels (0·4, 0·8, 1·5 and 3·0 %), on the expression of genes involved in stress response (steroidogenic acute regulatory protein, glucocorticoid receptor and phosphoenolpyruvate carboxykinase), lipid and, particularly, eicosanoid metabolism (hormone-sensitive lipase, PPARα, phospholipase A2, cyclo-oxygenase-2 and 5-lipoxygenase), as determined by real-time quantitative PCR. Fish fatty acid phenotypes reflected dietary fatty acid profiles. Growth performance, survival after acute stress and similar whole-body basal cortisol levels suggested that sea-bream larvae could tolerate a wide range of dietary ARA levels. Transcription of all genes analysed was significantly reduced at dietary ARA levels above 0·4 %. Nonetheless, despite practical suppression of phospholipase A2 transcription, higher leukotriene B4 levels were detected in larvae fed 3·0 % ARA, whereas a similar trend was observed regarding PGE2 production. The present study demonstrates that adaptation to a wide range of dietary ARA levels in gilthead sea-bream larvae involves the modulation of the expression of genes related to eicosanoid synthesis, lipid metabolism and stress response. The roles of ARA, other polyunsaturates and eicosanoids as signals in this process are discussed.

NF-kappaB inhibits sodium transport via down-regulation of SGK1 in renal collecting duct principal cells.

Tubulointerstitial inflammation is a common feature of renal diseases. We have investigated the relationship between inflammation and Na(+) transport in the collecting duct (CD) using the mCCD(cl1) and mpkCDD(cl4) principal cell models. Lipopolysaccharide (LPS) decreased basal and aldosterone-stimulated amiloride-sensitive transepithelial current in a time-dependent manner. This effect was associated with a decrease in serum and glucocorticoid-regulated kinase 1 (SGK1) mRNA and protein levels followed by a decrease in epithelial sodium channel (ENaC) alpha-subunit mRNA levels. The LPS-induced decrease in SGK1 expression was confirmed in isolated rat CD. This decreased expression of either SGK1 or the ENaC alpha-subunit was not due to enhanced degradation of mRNA. In contrast, LPS inhibited transcriptional activity of the SGK1 promoter measured by luciferase-reporter gene assay. The effect of LPS was not mediated by inhibition of mineralocorticoid or glucocorticoid receptor, because expression of both receptors was unchanged and blockade of either receptor by spironolactone or RU486, respectively, did not prevent the down-regulation of SGK1. The effect of LPS was mediated by the canonical NF-kappaB pathway, as overexpression of a constitutively active mutant, IKKbeta (inhibitor of nuclear factor kappaB kinase-beta) decreased SGK1 mRNA levels, and knockdown of p65 NF-kappaB subunit by small interfering RNA increased SGK1 mRNA levels. Chromatin immunoprecipitation showed that LPS increased p65 binding to two NF-kappaB sites along the SGK1 promoter. In conclusion, we show that activation of the NF-kappaB pathway down-regulates SGK1 expression, which might lead to decreased ENaC alpha-subunit expression, ultimately resulting in decreased Na(+) transport.

Identification of corticosteroid-regulated genes in cardiomyocytes by serial analysis of gene expression.

Corticosteroids (aldosterone, cortisol/corticosterone) exert direct functional effects on cardiomyocytes. However, gene networks activated by corticosteroids in cardiomyocytes, as well as the involvement of the mineralocorticoid receptor (MR) vs the glucocorticoid receptor (GR) in these effects, remain largely unknown. Here we characterized the corticosteroid-dependent transcriptome in primary culture of neonatal mouse cardiomyocytes treated with 10(-6) M aldosterone, a concentration predicted to occupy both MR and GR. Serial analysis of gene expression revealed 101 aldosterone-regulated genes. The MR/GR specificity was characterized for one regulated transcript, namely ecto-ADP-ribosyltransferase-3 (Art3). Using cardiomyocytes from GR(null/null) or MR(null/null) mice we demonstrate that in GR(null/null) cardiomyocytes the response is abrogated, but it is fully maintained in MR(null/null) cardiomyocytes. We conclude that Art3 expression is regulated exclusively via the GR. Our study identifies a new set of corticosteroid-regulated genes in cardiomyocytes and demonstrates a new approach to studying the selectivity of MR- vs GR-dependent effects.

Steroid hormone pulsing drives cyclic gene expression.

Transcriptional cycling of activated glucocorticoid receptor (GR) and ultradian glucocorticoid secretion are well established processes. Ultradian hormone release is now shown to result in pulsatile gene transcription through dynamic exchange of GR with the target-gene promoter and GR cycling through the chaperone machinery.

The dexamethasone-induced inhibition of proliferation, migration, and invasion in glioma cell lines is antagonized by macrophage migration inhibitory factor (MIF) and can be enhanced by specific MIF inhibitors.

Glioblastomas (GBMs) are the most frequent and malignant brain tumors in adults. Glucocorticoids (GCs) are routinely used in the treatment of GBMs for their capacity to reduce the tumor-associated edema. Few in vitro studies have suggested that GCs inhibit the migration and invasion of GBM cells through the induction of MAPK phosphatase 1 (MKP-1). Macrophage migration inhibitory factor (MIF), an endogenous GC antagonist is up-regulated in GBMs. Recently, MIF has been involved in tumor growth and migration/invasion and specific MIF inhibitors have been developed on their capacity to block its enzymatic tautomerase activity site. In this study, we characterized several glioma cell lines for their MIF production. U373 MG cells were selected for their very low endogenous levels of MIF. We showed that dexamethasone inhibits the migration and invasion of U373 MG cells, through a glucocorticoid receptor (GR)- dependent inhibition of the ERK1/2 MAPK pathway. Oppositely, we found that exogenous MIF increases U373 MG migration and invasion through the stimulation of the ERK1/2 MAP kinase pathway and that this activation is CD74 independent. Finally, we used the Hs 683 glioma cells that are resistant to GCs and produce high levels of endogenous MIF, and showed that the specific MIF inhibitor ISO-1 could restore dexamethasone sensitivity in these cells. Collectively, our results indicate an intricate pathway between MIF expression and GC resistance. They suggest that MIF inhibitors could increase the response of GBMs to corticotherapy.

Phosphatidyl inositol 3-kinase signaling in hypothalamic proopiomelanocortin neurons contributes to the regulation of glucose homeostasis.

Recent studies demonstrated a role for hypothalamic insulin and leptin action in the regulation of glucose homeostasis. This regulation involves proopiomelanocortin (POMC) neurons because suppression of phosphatidyl inositol 3-kinase (PI3K) signaling in these neurons blunts the acute effects of insulin and leptin on POMC neuronal activity. In the current study, we investigated whether disruption of PI3K signaling in POMC neurons alters normal glucose homeostasis using mouse models designed to both increase and decrease PI3K-mediated signaling in these neurons. We found that deleting p85alpha alone induced resistance to diet-induced obesity. In contrast, deletion of the p110alpha catalytic subunit of PI3K led to increased weight gain and adipose tissue along with reduced energy expenditure. Independent of these effects, increased PI3K activity in POMC neurons improved insulin sensitivity, whereas decreased PI3K signaling resulted in impaired glucose regulation. These studies show that activity of the PI3K pathway in POMC neurons is involved in not only normal energy regulation but also glucose homeostasis.

Generation of TALEN-mediated GRdim knock-in rats by homologous recombination.

Transcription Activator-Like Effector Nucleases (TALEN) are potential tools for precise genome engineering of laboratory animals. We report the first targeted genomic integration in the rat using TALENs (Transcription Activator-Like Effector Nucleases) by homology-derived recombination (HDR). We assembled TALENs and designed a linear donor insert targeting a pA476T mutation in the rat Glucocorticoid Receptor (Nr3c1) namely GR(dim), that prevents receptor homodimerization in the mouse. TALEN mRNA and linear double-stranded donor were microinjected into rat one-cell embryos. Overall, we observed targeted genomic modifications in 17% of the offspring, indicating high TALEN cutting efficiency in rat zygotes.

Phenotypical analysis of mice deficient for the channel activating protease CAP2

Channel activating proteases (CAP) are membrane-bound serine proteases that have been identified as in vitro activators of the epithelial sodium channel (ENaC). Two of them are mainly studied in the laboratory. CAP1/Prss8 was previously shown implicated in colonic sodium homeostasis in vivo. In the first part of this thesis, we generated and characterized mice deficient for CAP2/Tmprss4. The mice are healthy and viable, and they do not show any obvious phenotype. We investigated ENaC activity and expression under regular and sodium- deficient diet, and we could demonstrate that CAP2 is not a major regulator of sodium homeostasis in vivo. We next studied whether CAP2 is implicated in potassium homeostasis. We detected a strong gender-dependency when CAP2 knock-out mice were put under a potassium-deficient diet. We showed in male mice an implication of CAP2 in the regulation of the colonic H+, K+- ATPase, and we propose an implication of membrane-associated progesterone receptors and their binding partners, as well as a possible cleavage-mediated glucocorticoid receptor signalling. We studied the possible interaction between CAPI and CAP2 by generating and characterizing two different mouse study groups, displaying different hypomorphic mutations in the CAPI gene, and deficient for CAP2. We demonstrate that balanced expression of CAPI and CAP2 is required for maintainance of skin integrity and for normal placental development. As CAPI knock-out embryos die due to a placental failure, the additional combined deletion of CAP2 resulted in survival until birth. We could evidence that CAPI and CAP2 are implicated in the same signalling pathway as proposed in cancer studies at the level of the placenta, implicating integrin a5, ERK, AKT, E- and N-cadherin. Furthermore, we investigated whether CAPI is implicated in the pathogenesis and susceptibility to experimental chronic colitis in a mutant rat model. By giving CAPI mutant rats Dextran sodium sulfate, we induced chronic inflammation of the colon, and we highlighted the protective role of CAPI at the histopathological and clinical levels. In conclusion, we showed that CAP2 is not a major regulator of ENaC-mediated sodium homeostasis in vivo, but rather a regulator of potassium homeostasis in a gender-dependent manner implicating the colonic H+, K+-ATPase, membrane progesterone receptors, and the glucocorticoid receptor. We have investigated whether CAPI and CAP2 interact at the functional level, and we show that a balanced expression of CAPI and CAP2 is required in the skin, but also in the placenta. Imbalanced expression of CAPI and CAP2 leads to impaired EMT-associated signalling. We have studied whether CAPI is implicated in the pathogenesis and susceptibility to chronic colitis, and we demonstrated the protective role of CAPI in distal colon. -- Les protéases activatrices de canal (CAP) sont des protéases à serine attachées à la membrane qui ont été identifiées comme activateurs in vitro du canal sodique épithélial (ENaC). Deux de ces protéases sont principalement étudiées dans le laboratoire. CAP1/Prss8 a été identifié préalablement comme impliqué dans l'homéostasie du sodium in vivo au niveau du côlon. Dans la première partie de cette thèse, nous avons généré et caractérisé des souris déficientes pour CAP2/Tmprss4. Les souris sont en bonne santé et viables, et elles ne présentent pas de phénotype visible. Nous avons étudié l'activité et l'expression d'ENaC sous diète normale et déficiente en sodium, et nous avons démontré que CAP2 n'est pas un régulateur essentiel de l'homéostasie sodique in vivo. Nous avons ensuite étudié si CAP2 est impliqué dans l'homéostasie du potassium. Nous avons détecté une forte dépendance du sexe lorsque les souris knock-out pour CAP2 étaient placées sous diète déficiente en potassium. Nous avons démontré dans les souris mâles une implication de CAP2 dans la régulation de la H+, K+- ATPase colonique, des récepteurs membranaires à la progestérone et de leur partenaires de liaison, ainsi que dans la possible signalisation médiée par le clivage du récepteur aux glucocorticoïdes. Nous avons étudié l'interaction possible entre CAPI et CAP2 en générant et en caractérisant deux groupes d'étude de souris différents, porteurs de différentes mutations hypomorphiques dans le gène de CAPI, et déficients pour CAP2. Nous avons pu montrer qu'une expression équilibrée de CAPI et CAP2 est requise pour le maintien de l'intégrité de la peau et pour le développement normal du placenta. Les embryons knock-out pour CAPI meurent suite à une défaillance placentaire, et la délétion additionnelle et combinée de CAP2 permet la survie jusqu'à la naissance. Nous supposons que CAPI et CAP2 sont impliqués dans la même voie de signalisation au niveau du placenta que celle proposée dans les études de cancer, impliquant l'intégrine a5, ERK, AKT, E- et N-cadhérine. De plus, nous avons étudié si CAPI est impliqué dans la pathogenèse et la susceptibilité de colite chronique expérimentale dans un modèle de rat mutant. En administrant aux rats mutants pour CAPI du Dextran sodium sulfate, nous avons induit une inflammation chronique du côlon, et nous avons pu mettre en évidence le rôle protecteur de CAPI au niveau histopathologique et au niveau clinique. En conclusion, nous avons démontré que CAP2 n'est pas un régulateur essentiel de l'homéostasie sodique médiée par ENaC in vivo, mais plutôt de l'homéostasie potassique d'une manière dépendante du sexe et impliquant la H+, K+-ATPase colonique, les récepteurs membranaires à la progestérone et le récepteur aux glucocorticoïdes. Nous avons étudié si CAPI et CAP2 interagissent au niveau fonctionnel, et nous avons montré qu'une expression équilibrée entre CAPI et CAP2 est requise dans la peau et le placenta. L'expression déséquilibrée de CAPI et CAP2 mène à une altération de la signalisation associée à l'EMT. Nous avons étudié si CAPI est impliqué dans la pathogenèse et la susceptibilité de colite chronique expérimentale, et nous avons démontré le rôle protecteur de CAPI dans le côlon distal.

Rôle du dimère Gbetagamma dans l’organisation des systèmes de signalisation cellulaire

Selon le modèle classique, le signal reçu par les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) se propage suite à des interactions transitoires et aléatoires entre les RCPGs, les protéines G et leurs effecteurs. Par les techniques de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET), de complémentation bimoléculaire de protéines fluorescentes (BiFC) et de co-immunoprécipitation, nous avons observé que les récepteurs, les protéines G et les effecteurs forment un complexe stable, avant et après l’activation des récepteurs. L’interaction entre l’effecteur Kir3 et le dimère Gbetagamma se produit initialement au réticulum endoplasmique et est sensible à un agoniste liposoluble des récepteurs beta2-adrénergiques. Bien que peu de spécificité pour les nombreux isoformes des sous-unités Gbetagamma ait été observée pour l’activation du canal Kir3, les interactions précoces au RE sont plus sensibles aux différentes combinaisons de Gbetagamma présentes. En plus de son rôle dans la régulation des effecteurs, le dimère Gbetagamma peut interagir avec de nombreuses protéines possédant des localisations cellulaires autres que la membrane plasmique. Nous avons identifié une nouvelle classe de protéines interagissant avec la sous-unité Gbeta, autant en système de surexpression que dans des extraits de cerveaux de rats, soit les protéines FosB et cFos, qui forment le complexe de transcription AP-1, suite à leur dimérisation avec les protéines de la famille des Jun. La coexpression du dimère Gbetagamma réduit l’activité transcriptionnelle du complexe AP-1 induit par le phorbol 12-,myristate 13-acetate (PMA), sans toutefois interférer avec la formation du complexe Fos/Jun ou son interaction avec l’ADN. Toutefois, le dimère Gbetagamma colocalise au noyau avec le complexe AP-1 et recrute les protéines histones déacétylases (HDAC) afin d’inhiber l’activité transcriptionnelle du complexe AP-1.

Investigating the role of potential genetic markers that can predict risk for steroid refractory inflammatory bowel disease

Contexte - La variation interindividuelle de la réponse aux corticostéroïdes (CS) est un problème important chez les patients atteints de maladies inflammatoires d’intestin. Ce problème est bien plus accentué chez les enfants avec la prévalence de la corticodépendance extrêmement (~40 %) élevée. La maladie réfractaire au CS a des répercussions sur le développement et le bien-être physique et psychologique des patients et impose des coûts médicaux élevés, particulièrement avec la maladie active comparativement à la maladie en rémission, le coût étant 2-3 fois plus élevé en ambulatoire et 20 fois plus élevé en hôpital. Il est ainsi primordial de déterminer les marqueurs prédictifs de la réponse aux CS. Les efforts précédents de découvrir les marqueurs cliniques et démographiques ont été équivoques, ce qui souligne davantage le besoin de marqueurs moléculaires. L'action des CS se base sur des processus complexes déterminés génétiquement. Deux gènes, le ABCB1, appartenant à la famille des transporteurs transmembraneaux, et le NR3C1, encodant le récepteur glucocorticoïde, sont des éléments importants des voies métaboliques. Nous avons postulé que les variations dans ces gènes ont un rôle dans la variabilité observée de la réponse aux CS et pourraient servir en tant que les marqueurs prédictifs. Objectifs - Nous avons visé à: (1) examiner le fardeau de la maladie réfractaire aux CS chez les enfants avec la maladie de Crohn (MC) et le rôle des caractéristiques cliniques et démographiques potentiellement liés à la réponse; (2) étudier l'association entre les variantes d'ADN de gène ABCB1 et la réponse aux CS; (3) étudier les associations entre les variantes d'ADN de gène NR3C1 et la réponse aux CS. Méthodes - Afin d’atteindre ces objectifs, nous avons mené une étude de cohorte des patients recrutés dans deux cliniques pédiatriques tertiaires de gastroentérologie à l’Ottawa (CHEO) et à Montréal (HSJ). Les patients avec la MC ont été diagnostiqués avant l'âge de 18 ans selon les critères standard radiologiques, endoscopiques et histopathologiques. La corticorésistance et la corticodépendance ont été définies en adaptant les critères reconnus. L’ADN, acquise soit du sang ou de la salive, était génotypée pour des variations à travers de gènes ABCB1 et NR3C1 sélectionnées à l’aide de la méthodologie de tag-SNP. La fréquence de la corticorésistance et la corticodépendance a été estimée assumant une distribution binomiale. Les associations entre les variables cliniques/démographiques et la réponse aux CS ont été examinées en utilisant la régression logistique en ajustant pour des variables potentielles de confusion. Les associations entre variantes génétiques de ABCB1 et NR3C1 et la réponse aux CS ont été examinées en utilisant la régression logistique assumant différents modèles de la transmission. Les associations multimarqueurs ont été examinées en utilisant l'analyse de haplotypes. Les variantes nongénotypées ont été imputées en utilisant les données de HAPMAP et les associations avec SNPs imputés ont été examinées en utilisant des méthodes standard. Résultats - Parmi 645 patients avec la MC, 364 (56.2%) ont reçu CS. La majorité de patients étaient des hommes (54.9 %); présentaient la maladie de l’iléocôlon (51.7%) ou la maladie inflammatoire (84.6%) au diagnostic et étaient les Caucasiens (95.6 %). Huit pourcents de patients étaient corticorésistants et 40.9% - corticodépendants. Le plus bas âge au diagnostic (OR=1.34, 95% CI: 1.03-3.01, p=0.040), la maladie cœxistante de la région digestive supérieure (OR=1.35, 95% CI: 95% CI: 1.06-3.07, p=0.031) et l’usage simultané des immunomodulateurs (OR=0.35, 95% CI: 0.16-0.75, p=0.007) ont été associés avec la corticodépendance. Un total de 27 marqueurs génotypés à travers de ABCB1 (n=14) et NR3C1 (n=13) ont été en l'Équilibre de Hardy-Weinberg, à l’exception d’un dans le gène NR3C1 (rs258751, exclu). Dans ABCB1, l'allèle rare de rs2032583 (OR=0.56, 95% CI: 0.34-0.95, p=0.029) et génotype hétérozygote (OR=0.52, 95% CI: 0.28-0.95 p=0.035) ont été négativement associes avec la dépendance de CS. Un haplotype à 3 marqueurs, comprenant le SNP fonctionnel rs1045642 a été associé avec la dépendance de CS (p empirique=0.004). 24 SNPs imputés introniques et six haplotypes ont été significativement associés avec la dépendance de CS. Aucune de ces associations n'a cependant maintenu la signification après des corrections pour des comparaisons multiples. Dans NR3C1, trois SNPs: rs10482682 (OR=1.43, 95% CI: 0.99-2.08, p=0.047), rs6196 (OR=0.55, 95% CI: 0.31-0.95, p=0.024), et rs2963155 (OR=0.64, 95% CI: 0.42-0.98, p=0.039), ont été associés sous un modèle additif, tandis que rs4912911 (OR=0.37, 95% CI: 0.13-1.00, p=0.03) et rs2963156 (OR=0.32, 95% CI: 0.07-1.12, p=0.047) - sous un modèle récessif. Deux haplotypes incluant ces 5 SNPs (AAACA et GGGCG) ont été significativement (p=0.006 et 0.01 empiriques) associés avec la corticodépendance. 19 SNPs imputés ont été associés avec la dépendance de CS. Deux haplotypes multimarqueurs (p=0.001), incluant les SNPs génotypés et imputés, ont été associés avec la dépendance de CS. Conclusion - Nos études suggèrent que le fardeau de la corticodépendance est élevé parmi les enfants avec le CD. Les enfants plus jeunes au diagnostic et ceux avec la maladie coexistante de la région supérieure ainsi que ceux avec des variations dans les gènes ABCB1 et NR3C1 étaient plus susceptibles de devenir corticodépendants.

Les neutrophiles ne sont pas résistants aux glucocorticoides

Les neutrophiles sont généralement considérés résistants aux glucocorticoïdes. Cependant, peu d’études comparant l’effet de ces drogues sur les neutrophiles et les autres leucocytes sanguins (monocytes, lymphocytes et éosinophiles) ont été rapportées. Dans notre étude, nous avons évalué la réponse aux glucocorticoïdes de ces deux populations cellulaires chez le cheval et l’homme. Les cellules, préalablement isolées du sang de 6 chevaux et 4 sujets humains sains, ont été incubées pendant 5 h en présence de lipopolysaccharide (LPS; 100 ng/mL) seul ou combiné avec de l’hydrocortisone, de la prednisolone ou de la dexaméthasone (10-8M et 10-6M). L’expression d’ARNm pour l’IL-1β, le TNF-α, l’IL-8, la glutamine synthétase et le récepteur α des glucocorticoïdes (GR-α) a été quantifiée par qPCR. Les neutrophiles équins ont également été incubés pendant 20 h en présence de ces 3 glucocorticoïdes et la survie cellulaire a été évaluée par cytométrie de flux et microscopie optique. Nous avons démontré que les glucocorticoïdes inhibaient l’expression des gènes pro-inflammatoires induite par le LPS pour les deux populations cellulaires chez les deux espèces étudiées. L’expression de la glutamine synthétase était également significativement augmentée par les glucocorticoïdes chez les neutrophiles et les autres leucocytes sanguins équins. De manière générale, l’intensité de la réponse aux glucocorticoïdes s’est avérée similaire dans les 2 populations leucocytaires et chez les deux espèces. Les glucocorticoïdes augmentaient également la survie des neutrophiles équins, phénomène également rapporté dans d’autres espèces. Ainsi, les glucococorticoïdes exercent des effets d’intensité comparable sur les neutrophiles et les autres leucocytes sanguins. Nous spéculons que la faible réponse à la corticothérapie observée lors de maladies inflammatoires chroniques neutrophiliques comme l’asthme sévère ou la Maladie Pulmonaire Obstructive Chronique (MPOC) ne s’explique pas par une corticorésistance intrinsèque des neutrophiles.

Influence of porcine genotype on the abundance of thyroid hormones and leptin in sow milk and its impact on growth, metabolism and expression of key adipose tissue genes in offspring

Neonatal mortality is greater in commercial porcine genotypes, compared with the ancient Meishan breed that rapidly lay down adipose tissue; this may be related to hormones, such as triiodothyronine (T3) or leptin. Leptin is present in maternal milk; however, the extent to which this supply provides the neonate with leptin is unknown, but may play a role in growth and development. We investigated whether thyroid hormones and leptin concentrations in maternal milk differed between genotypes; and whether this influenced piglet concentrations or expression of genes involved in adipose tissue regulation. Eight Meishan and six commercial sows were entered into the study and milk samples from the day of parturition to day 4 postpartum was taken daily. The median birth weight piglet in each litter had a daily venous blood sample taken and was euthanised on day 4. Gene expressions of IGF-I, IGF-binding protein 3 (IGFBP-3), peroxisome proliferators activated receptor (PPAR) and glucocorticoid receptor (GR) were measured in adipose tissue using real-time PCR. T3 was increased in Meishan milk, but not in piglet plasma. Milk thyroxine was similar between breeds but commercial piglet levels were significantly higher. Leptin was higher in commercial sow milk throughout the study. Milk leptin was strongly correlated to plasma leptin during the first postnatal days and also to organ and body weight in Meishan piglets that also had significantly higher expression of GR, but not IGF-I, IGFBP-3 or PPAR. In conclusion, we have found a significant disparity in the provision of thyroid hormones in Meishan and commercial sow’s milk. These changes are not always translated to plasma concentrations of hormone in the piglet. Leptin appears to have a stronger role in growth and development in the Meishan genotype compared with commercial; along with the increased GR expression, this may also represent a potential mechanism behind the rapid accumulation of adipose tissue in Meishan piglets.

The ACTH response to dexamethasone in PTSD

Objective: Enhanced negative feedback and reduced adrenal output are two different models that have been put forth to explain the paradoxical observations of increased release of corticotropin-releasing factor in the face of low cortisol levels in posttraumatic stress disorder (PTSID). To discriminate between these models, the authors measured levels of adrenocorticopic hormone (ACTH) and cortisol at baseline and in response to dexamethasone in medically healthy subjects with and without PTSID. Under conditions of enhanced negative feedback inhibition, ACTH levels would not be altered relative to cortisol levels, but the ACTH response to dexamethasone would be augmented, in concert with the enhanced cortisol response to dexamethasone. In contrast, under conditions of reduced adrenal output, ACTH levels would be expected to be higher at baseline relative to cortisol levels, but the ACTH response to dexamethasone would be unchanged in PTSID relative to healthy comparison subjects. Method: The ACTH and cortisol responses to 0.50 mg of dexamethasone were assessed in 19 subjects (15 men and four women) with PTSID and 19 subjects (14 men and five women) without psychiatric disorder. Results: The ACTH-to-cortisol ratio did not differ between groups before or after dexamethasone, but the subjects with PTSD showed greater suppression of ACTH (as well as cortisol) in response to dexamethasone. Conclusions: The data support the hypothesis of enhanced cortisol negative feedback inhibition of ACTH secretion at the level of the pituitary in PTSD. Pituitary glucocorticoid receptor binding, rather than low adrenal output, is implicated as a likely mechanism for this effect.

Frequency of infant stroking reported by mothers moderates the effect of prenatal depression on infant behavioural and physiological outcomes

Animal studies find that prenatal stress is associated with increased physiological and emotional reactivity later in life, mediated via fetal programming of the HPA axis through decreased glucocorticoid receptor (GR) gene expression. Post-natal behaviours, notably licking and grooming in rats, cause decreased behavioural indices of fear and reduced HPA axis reactivity mediated via increased GR gene expression. Post-natal maternal behaviours may therefore be expected to modify prenatal effects, but this has not previously been examined in humans. We examined whether, according to self-report, maternal stroking over the first weeks of life modified associations between prenatal depression and physiological and behavioral outcomes in infancy, hence mimicking effects of rodent licking and grooming. From a general population sample of 1233 first time mothers recruited at 20 weeks gestation we drew a stratified random sample of 316 for assessment at 32 weeks based on reported inter-partner psychological abuse, a risk to child development. Of these 271 provided data at 5, 9 and 29 weeks post delivery. Mothers reported how often they stroked their babies at 5 and 9 weeks. At 29 weeks vagal withdrawal to a stressor, a measure of physiological adaptability, and maternal reported negative emotionality were assessed. There was a significant interaction between prenatal depression and maternal stroking in the prediction of vagal reactivity to a stressor (p = .01), and maternal reports of infant anger proneness (p = .007) and fear (p = .043). Increasing maternal depression was associated with decreasing physiological adaptability, and with increasing negative emotionality, only in the presence of low maternal stroking. These initial findings in humans indicate that maternal stroking in infancy, as reported by mothers, has effects strongly resembling the effects of observed maternal behaviours in animals, pointing to future studies of the epigenetic, physiological and behavioral effects of maternal stroking.

Membrane-initiated non-genomic signaling by estrogens in the hypothalamus: cross-talk with glucocorticoids with implications for behavior

The estrogen receptor and glucocorticoid receptor are members of the nuclear receptor superfamily that can signal using both non-genomic and genomic transcriptional modes. Though genomic modes of signaling have been well characterized and several behaviors attributed to this signaling mechanism, the physiological significance of non-genomic modes of signaling has not been well understood. This has partly been due to the controversy regarding the identity of the membrane ER (mER) or membrane GR (mGR) that may mediate rapid, non-genomic signaling and the downstream signaling cascades that may result as a consequence of steroid ligands binding the mER or the mGR. Both estrogens and glucocorticoids exert a number of actions on the hypothalamus, including feedback. This review focuses on the various candidates for the mER or mGR in the hypothalamus and the contribution of non-genomic signaling to classical hypothalamically driven behaviors and changes in neuronal morphology. It also attempts to categorize some of the possible functions of non-genomic signaling at both the cellular level and at the organismal level that are relevant for behavior, including some behaviors that are regulated by both estrogens and glucocorticoids in a potentially synergistic manner. Lastly, it attempts to show that steroid signaling via non-genomic modes may provide the organism with rapid behavioral responses to stimuli.