Organization of mammary epithelial cells into 3D acinar structures requires glucocorticoid and JNK signaling

Mammary epithelial cells cultured on a concentrated laminin-rich extracellular matrix formed 3D acinar structures that matured to polarized monolayers surrounding a lumen. In the absence of glucocorticoids mature acinus formation failed and the expression of an acinus-associated, activator protein 1 (AP1) and nuclear factor kappaB transcription factor DNA-binding profile was lost. Treatment with the JNK inhibitor, SP600125, caused similar effects, whereas normal organization of the mammary epithelial cells as acini caused JNK activation in a glucocorticoid-dependent manner. The forming acini expressed BRCA1, GADD45beta, MEKK4, and the JNK activating complex GADD 45beta-MEKK4 in a glucocorticoid-dependent fashion. JNK catalyzed phosphorylation of c-Jun was also detected in the acini. In addition, expression of beta4 integrin and in situ occupation of its promoter by AP1 components, c-Jun and Fos, was glucocorticoid dependent. These results suggest that glucocortocoid signaling regulates acinar integrity through a pathway involving JNK regulation of AP1 transcription factors and beta4 integrin expression.

Nontypeable Haemophilus influenzae clearance by alveolar macrophages is impaired by exposure to cigarette smoke

Nontypeable Haemophilus influenzae (NTHI) is an opportunistic gram-negative pathogen that causes respiratory infections and is associated with progression of respiratory diseases. Cigarette smoke is a main risk factor for development of respiratory infections and chronic respiratory diseases. Glucocorticoids, which are anti-inflammatory drugs, are still the most common therapy for these diseases. Alveolar macrophages are professional phagocytes that reside in the lung and are responsible for clearing infections by the action of their phagolysosomal machinery and promotion of local inflammation. In this study, we dissected the interaction between NTHI and alveolar macrophages and the effect of cigarette smoke on this interaction. We showed that alveolar macrophages clear NTHI infections by adhesion, phagocytosis, and phagolysosomal processing of the pathogen. Bacterial uptake requires host actin polymerization, the integrity of plasma membrane lipid rafts, and activation of the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) signaling cascade. Parallel to bacterial clearance, macrophages secrete tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) upon NTHI infection. In contrast, exposure to cigarette smoke extract (CSE) impaired alveolar macrophage phagocytosis, although NTHI-induced TNF-alpha secretion was not abrogated. Mechanistically, our data showed that CSE reduced PI3K signaling activation triggered by NTHI. Treatment of CSE-exposed cells with the glucocorticoid dexamethasone reduced the amount of TNF-alpha secreted upon NTHI infection but did not compensate for CSE-dependent phagocytic impairment. The deleterious effect of cigarette smoke was observed in macrophage cell lines and in human alveolar macrophages obtained from smokers and from patients with chronic obstructive pulmonary disease.

Endocrine disruptor activity in bottled mineral and flavoured water

A panel of reporter gene assays (RGAs) coupled with a single solid phase extraction (SPE) step was developed and used to screen bottled mineral water for the presence of four classes of endocrine disruptors (EDs), oestrogens, androgens, progestagens and glucocorticoids.

Fourteen brands of bottled mineral water in triplicate (42 samples) were analysed. Overall, hormonal activity was found in 78% of the samples. Oestrogenic, androgenic, progestagenic and glucocorticoid activity was found in 38%, 38%, 36% and 55% of the samples, respectively at an average concentration of 10 ng/l 17 beta-estradiol equivalent (EEQ), 26 ng/l testosterone equivalent (TEQ), 123 ng/l progesterone equivalent (PEQ) and 13.5 ng/l hydrocortisone equivalent (HEQ).

The level of oestrogenic, androgenic and progestagenic activity observed is not considered a matter of concern for the consumers' health. It is unknown whether the glucocorticoid levels observed are safe. The ED source, long term exposure and mixture effects remain to be investigated. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

An in vitro investigation of endocrine disrupting effects of the mycotoxin alternariol

Alternariol (AOH) is a mycotoxin commonly produced by Alternaria alternata on a wide range of foods. Few studies to date have been performed to evaluate the effects of AOH on endocrine activity. The present study makes use of in vitro mammalian cellular based assays and gene expression to investigate the ability of AOH to act as an endocrine disruptor by various modes of action. Reporter gene assays (RGAs), incorporating natural steroid hormone receptors for oestrogens, androgens, progestagens and glucocorticoids were used to identify endocrine disruption at the level of nuclear receptor transcriptional activity, and the H295R steroidogenesis assay was used to assess endocrine disruption at the level of gene expression and steroid hormone production. AOH exhibited a weak oestrogenic response when tested in the oestrogen responsive RGA and binding of progesterone to the progestagen receptor was shown to be synergistically increased in the presence of AOH. H295R cells when exposed to 0.1-1000ng/ml AOH, did not cause a significant change in testosterone and cortisol hormones but exposure to 1000ng/ml (3.87µM) AOH resulted in a significant increase in estradiol and progesterone production. In the gene expression study following exposure to 1000ng/ml (3.87µM) AOH, only one gene NR0B1 was down-regulated, whereas expression of mRNA for CYP1A1, MC2R, HSD3B2, CYP17, CYP21, CYP11B2 and CYP19 was up-regulated. Expression of the other genes investigated did not change significantly. In conclusion AOH is a weak oestrogenic mycotoxin that also has the ability to interfere with the steroidogenesis pathway.

The cost of treating severe refractory asthma in the UK: an economic analysis from the British Thoracic Society Difficult Asthma Registry

Severe refractory asthma poses a substantial burden in terms of healthcare costs but relatively little is known about the factors which drive these costs. This study uses data from the British Thoracic Society Difficult Asthma Registry (n=596) to estimate direct healthcare treatment costs from an National Health Service perspective and examines factors that explain variations in costs. Annual mean treatment costs among severe refractory asthma patients were £2912 (SD £2212) to £4217 (SD £2449). Significant predictors of costs were FEV1% predicted, location of care, maintenance oral corticosteroid treatment and body mass index. Treating individuals with severe refractory asthma presents a substantial cost to the health service.

Genome Expression Profiling-Based Identification and Administration Efficacy of Host-Directed Antimicrobial Drugs against Respiratory Infection by Nontypeable Haemophilus influenzae

Therapies that are safe, effective, and not vulnerable to developing resistance are highly desirable to counteract bacterial infections. Host-directed therapeutics is an antimicrobial approach alternative to conventional antibiotics based on perturbing host pathways subverted by pathogens during their life cycle by using host-directed drugs. In this study, we identified and evaluated the efficacy of a panel of host-directed drugs against respiratory infection by nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi). NTHi is an opportunistic pathogen that is an important cause of exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). We screened for host genes differentially expressed upon infection by the clinical isolate NTHi375 by analyzing cell whole-genome expression profiling and identified a repertoire of host target candidates that were pharmacologically modulated. Based on the proposed relationship between NTHi intracellular location and persistence, we hypothesized that drugs perturbing host pathways used by NTHi to enter epithelial cells could have antimicrobial potential against NTHi infection. Interfering drugs were tested for their effects on bacterial and cellular viability, on NTHi-epithelial cell interplay, and on mouse pulmonary infection. Glucocorticoids and statins lacked in vitro and/or in vivo efficacy. Conversely, the sirtuin-1 activator resveratrol showed a bactericidal effect against NTHi, and the PDE4 inhibitor rolipram showed therapeutic efficacy by lowering NTHi375 counts intracellularly and in the lungs of infected mice. PDE4 inhibition is currently prescribed in COPD, and resveratrol is an attractive geroprotector for COPD treatment. Together, these results expand our knowledge of NTHi-triggered host subversion and frame the antimicrobial potential of rolipram and resveratrol against NTHi respiratory infection.

Sex-specific disruption of murine midbrain astrocytic and dopaminergic developmental trajectories following antenatal GC treatment

The mammalian midbrain dopaminergic systems arising in the substantia nigra pars compacta (SNc) and ventral tegmental area (VTA) are critical for coping behaviours and are implicated in neuropsychiatric disorders where early life challenges comprise significant risk factors. Here, we aimed to advance our hypothesis that glucocorticoids (GCs), recognised key players in neurobiological programming, target development within these systems, with a novel focus on the astrocytic population. Mice received antenatal GC treatment (AGT) by including the synthetic GC, dexamethasone, in the mothers' drinking water on gestational days 16-19; controls received normal drinking water. Analyses of regional shapes and volumes of the adult SNc and VTA demonstrated that AGT induced long-term, dose-dependent, structural changes that were accompanied by profound effects on astrocytes (doubling/tripling of numbers and/or density). Additionally, AGT induced long-term changes in the population size and distribution of SNc/VTA dopaminergic neurons, confirming and extending our previous observations made in rats. Furthermore, glial/neuronal structural remodelling was sexually dimorphic and depended on the AGT dose and sub-region of the SNc/VTA. Investigations within the neonatal brain revealed that these long-term organisational effects of AGT depend, at least in part, on targeting perinatal processes that determine astrocyte density and programmed cell death in dopaminergic neurons. Collectively, our characterisation of enduring, AGT-induced, sex-specific cytoarchitectural disturbances suggests novel mechanistic links for the strong association between early environmental challenge (inappropriate exposure to excess GCs) and vulnerability to developing aberrant behaviours in later life, with translational implications for dopamine-associated disorders (such as schizophrenia, ADHD, autism, depression), which typically show a sex bias

Estudo preliminar da variação dos níveis de cortisol em doentes da espécie Canis familiaris sujeitos a mastectomia por doença oncológica da mama

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária

Differential regulations of AQP4 and Kir4.1 by triamcinolone acetonide and dexamethasone in the healthy and inflamed retina.

PURPOSE: Glucocorticoids are used to treat macular edema, although the mechanisms underlying this effect remain largely unknown. The authors have evaluated in the normal and endotoxin-induced uveitis (EIU) rats, the effects of dexamethasone (dex) and triamcinolone acetonide (TA) on potassium channel Kir4.1 and aquaporin-4 (AQP4), the two main retinal Müller glial (RMG) channels controlling retinal fluid movement. METHODS: Clinical as well as relatively low doses of dex and TA were injected in the vitreous of normal rats to evaluate their influence on Kir4.1 and AQP4 expression 24 hours later. The dose-dependent effects of the two glucocorticoids were investigated using rat neuroretinal organotypic cultures. EIU was induced by footpad lipopolysaccharide injection, without or with 100 nM intraocular dex or TA. Glucocorticoid receptor and channel expression levels were measured by quantitative PCR, Western blot, and immunohistochemistry. RESULTS: The authors found that dex and TA exert distinct and specific channel regulations at 24 hours after intravitreous injection. Dex selectively upregulated Kir4.1 (not AQP4) in healthy and inflamed retinas, whereas TA induced AQP4 (not Kir4.1) downregulation in normal retina and upregulation in EIU. The lower concentration (100 nM) efficiently regulated the channels. Moreover, in EIU, an inflammatory condition, the glucocorticoid receptor was downregulated in the retina, which was prevented by intravitreous injections of the low concentration of dex or TA. CONCLUSIONS: The results show that dex and TA are far from being equivalent to modulate RMG channels. Furthermore, the authors suggest that low doses of glucocorticoids may have antiedematous effects on the retina with reduced toxicity.

Corticosterone shifts reproductive behaviour towards self-maintenance in the barn owl and is linked to melanin-based coloration in females.

Trade-offs between the benefits of current reproduction and the costs to future reproduction and survival are widely recognized. However, such trade-offs might only be detected when resources become limited to the point where investment in one activity jeopardizes investment in others. The resolution of the trade-off between reproduction and self-maintenance is mediated by hormones such as glucocorticoids which direct behaviour and physiology towards self-maintenance under stressful situations. We investigated this trade-off in male and female barn owls in relation to the degree of heritable melanin-based coloration, a trait that reflects the ability to cope with various sources of stress in nestlings. We increased circulating corticosterone in breeding adults by implanting a corticosterone-releasing-pellet, using birds implanted with a placebo-pellet as controls. In males, elevated corticosterone reduced the activity (i.e. reduced home-range size and distance covered within the home-range) independently of coloration, while we could not detect any effect on hunting efficiency. The effect of experimentally elevated corticosterone on female behaviour was correlated with their melanin-based coloration. Corticosterone (cort-) induced an increase in brooding behaviour in small-spotted females, while this hormone had no detectable effect in large-spotted females. Cort-females with small eumelanic spots showed the normal body-mass loss during the early nestling period, while large spotted cort-females did not lose body mass. This indicates that corticosterone induced a shift towards self-maintenance in males independently on their plumage, whereas in females this shift was observed only in large-spotted females.

Les effets d’un traitement au corticostérone sur la transmission dopaminergique mésocorticale du rat en période de stress

L’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien joue un rôle essentiel dans l’adaptation et la réponse au stress. Toutefois, l’hyperactivation de cet axe ou des niveaux chroniquement élevés de glucocorticoïdes (GC) entraînent des conséquences pathologiques. Le système dopaminergique mésocortical, qui se projette dans le cortex préfrontal médian (CPFm), joue un rôle adaptatif en protégeant contre le stress. Jusqu’à présent, les interactions fonctionnelles entre les GC (ex : corticostérone) et le système dopaminergique mésocortical ne sont pas élucidées. Dans ce mémoire, nous avons évalué les effets des GC sur les fonctions dopaminergiques préfrontales en élevant chroniquement, à l’aide de minipompes osmotiques, les niveaux de corticostérone aux concentrations physiologiques maximales (1 mg/kg/h pendant 7 jours). Ce traitement n’a pas modifié significativement, chez les rats stressés ou non, les niveaux post mortem de dopamine et de son métabolite dans le tissu du CPFm. Toutefois, l’évaluation par voltamétrie in vivo des changements de dopamine extracellulaire dans le CPFmv a permis d’observer que la corticostérone augmente significativement la libération de dopamine en réponse à l’exposition à l’odeur de renard et au pincement de la queue. Nos études nous permettent de conclure que la corticostérone potentialise la fonction dopaminergique mésocorticale qui, à son tour, facilite la régulation négative en période de stress.

Les polymorphismes des gènes encodant les protéines apoptotiques Bim et Bax : leur rôle dans la réponse thérapeutique chez les enfants ayant la leucémie lymphoblastique aiguë

INTRODUCTION Des réponses thérapeutiques variables aux glucocorticoïdes (GCs) sont observées parmi les patients atteints de la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA). Les protéines Bax et Bim ont déjà montré un rôle important dans l’apoptose des cellules leucémiques. L’expression de Bax était plus basse chez les patients leucémiques résistants au médicament, de même une sensibilité diminuée aux GCs a été associée avec une expression réduite de Bim. La différence dans l’expression pourrait être due à des polymorphismes présents dans ces gènes et donc être associés avec la résistance aux GCs. MÉTHODE Dix-huit polymorphismes en régions régulatrices, 2 polymorphismes exoniques et 7 polymorphismes en région 3’UTR de ces gènes ont été analysés chez les témoins (n=50) et ont permis de déterminer un nombre minimal de polymorphismes suffisants pour définir les haplotypes (tagSNPs). Ces 8 polymorphismes ont ensuite été génotypés chez 286 enfants atteints de la LLA et ont été testés pour l’issue de la maladie par l’analyse de survie. RÉSULTATS Une survie sans évènement et une survie sans rechute diminuées ont été observées pour l’haplotype 3 (p=0,03 et p=0,02). Une survie globale diminuée a été associée avec l’homozygotie pour l’allèle exonique T298C>T (p=0,03), de même que pour les haplotypes 1 et 4 (p=0,04 et p=0,02) du gène Bim. CONCLUSION Les polymorphismes ont été associés avec une survie diminuée chez des enfants atteints de LLA. Il reste à tester d’autres polymorphismes présents dans ces deux gènes ainsi qu’à définir leurs fonctions afin de comprendre leurs rôles dans la réponse aux GCs.

Variation de l’expression et de l’activité des 11β-hydroxystéroïde déshydrogénases rénales, cardiaques et placentaires au cours de la gestation de la rate

L’activation du système rénine-angiotensine-aldostérone peut entraîner le développement d’une hypertension artérielle et de la fibrose cardiaque. Toutefois, au cours de la grossesse, malgré une hausse substantielle des niveaux d’aldostérone, ces effets délétères ne sont pas observés. L’aldostérone exerce ses effets via les récepteurs des minéralocorticoïdes, les MR, qui peuvent également lier le cortisol avec une affinité similaire. La régulation des niveaux locaux de ce glucocorticoïde par les 11β-hydroxystéroïde déshydrogénases (11β-HSD) est donc essentielle pour éviter une stimulation inappropriée des MR. Nous suggérons que, durant la grossesse, ces enzymes sont impliquées dans la protection de la mère et du foetus contre les niveaux élevés d’aldostérone et de cortisol. Notre hypothèse de travail est que les mécanismes d’adaptation qui prennent place au cours de la grossesse nécessitent des changements d’expression (ARNm et protéine) et d’activité des 11β-HSD spécifiques selon le tissu. Des rates Sprague-Dawley ont été sacrifiées aux jours 14, 17, 19 et 22 de gestation (terme = jour 23) et leurs organes ont été collectés. Dans le rein, les niveaux protéiques des 11β-HSD sont diminués en fin de gestation. Dans le placenta, on observe une importante chute de l’expression génique et protéique de la 11β-HSD1 au jour 17 tandis que la 11β-HSD2 y est augmentée. L’expression et l’activité de la 11β-HSD2 sont par la suite diminuées jusqu’à terme. Aucune différence significative n’est retrouvée dans le ventricule gauche cardiaque. En conclusion, nos résultats démontrent que la gestation est accompagnée d’importants changements dans le placenta, possiblement pour assurer un développement foetal adéquat, tandis que le rein et le coeur sont peu ou pas affectés. Des études plus approfondies sur l’expression des MR dans ces tissus nous aideront à mieux comprendre l’implication des 11β-HSD au fil de la gestation.

Contrôle de l'expression de la protéine PHEX et rôle de PHEX et FGF23 dans la minéralisation par les cellules MC3T3

PHEX est une protéine importante dans le processus de minéralisation osseuse. Des mutations ou la délétion d’une partie de ce gène causent l’hypophosphatémie liée au chromosome X (XLH). Cette maladie est caractérisée par une hypophosphatémie, accompagnée de défauts de minéralisation, de rachitisme et de lésions ostéomalaciques. Avec l’hypophosphatémie, les taux circulants de vitamine D devraient être augmentés, ce qui n’est pas le cas d’où une régulation anormale de la production de vitamine D a lieu. Cependant, malgré le fait que cette protéine soit une peptidase, aucun substrat physiologique n’a encore été répertorié pour PHEX. PHEX est une protéine membranaire de type II de la famille M13 des métalloendopeptidases à zinc possédant un court domaine N-terminal cytosolique, un segment transmembrannaire d’environ 20 acides aminés et une large portion C-terminale extracellulaire où se trouve le site actif de l’enzyme. PHEX est exprimée de façon majoritaire dans les os et dans les dents et elle apparaît à l’initiation de la minéralisation. Les patients souffrant de XLH et la souris Hyp, qui est un modèle animal de la maladie humaine, montrent des quantités importantes de la protéine FGF23. De plus, FGF23 est impliqué dans une autre maladie reliée au métabolisme du phosphate, l’hypophosphatémie rachitique autosomale dominante (ADHR) où des mutations de FGF23 causent sensiblement les mêmes symptômes que XLH. FGF23 est produit principalement par les ostéoblastes et les ostéocytes. FGF23 cause une hypophosphatémie par la diminution de l’expression du cotransporteur NaPi de type II, responsable de la réabsorption du phosphate rénal. L’hypothèse proposée dans la littérature serait que PHEX activerait ou inactiverait des peptides importants pour la minéralisation osseuse. Plus spécifiquement, l’activation ou l’inactivation de ces peptides aurait pour rôle de réguler les quantités de FGF23. Selon l’hypothèse mentionnée précédemment, la régulation de PHEX pourrait donc avoir un effet sur la minéralisation. Une quantité croissante de données sur la régulation de PHEX sont maintenant disponibles. Par exemple, la vitamine D diminue l’expression de PHEX tandis que les glucocorticoïdes et l’hormone de croissance augmentent son expression. Dans une première étude, nous avons voulu déterminer si un peptide relié à la minéralisation osseuse, le PTHrP1-34, pouvait réguler l’expression de PHEX. Nous avons déterminé que le PTHrP1-34 peut réguler de façon négative l’expression de PHEX dans les cellules UMR-106, une lignée cellulaire ostéoblastique. Cette régulation passe par la voie de l’AMPc/protéine kinase A. De plus, cette diminution d’expression est également observée au jour 7 dans des cultures primaires d’ostéoblastes de rat en minéralisation. Par la suite, nous avons étudié un mutant de PHEX, le mutant E4Q retrouvé chez un patient souffrant de XLH, où la mutation se retrouve dans le domaine cytosolique de PHEX. Cette mutation n’interfère pas avec le site catalytique de l’enzyme puisque ce mutant de PHEX peut tout aussi bien cliver un substrat synthétique que la protéine sauvage. Il a été déterminé que cette mutation annule un motif di-acide. Nous avons démontré que ce motif di-acide est responsable de la liaison de PHEX à COPII, responsable de la formation de vésicules de sécrétion. De plus, il semblerait que ce motif soit important, probablement par son interaction avec COPII, à l’incorporation de PHEX dans des vésicules de calcification, lesdites vésicules étant importantes dans le processus de minéralisation. Finalement, des essais de compétitions ont démontré que la minéralisation pouvait être perturbée lorsque l’on surexprimait la queue cytosolique sauvage de PHEX, contrairement à la queue mutée. Ceci suggère possiblement que l’interaction avec COPII menant à l’incorporation de PHEX dans les vésicules de calcification ou d’autres protéines comprenant de tels motifs pourrait être importante pour la minéralisation. Finalement, la dernière étude porte sur la protéine FGF23. Nous avons démontré, par la surexpression de FGF23 dans la lignée MC3T3 d’ostéoblastes de souris, que cette surexpression a un effet sur la sénescence de ces cellules. En effet, des essais de sénescence ont montré l’augmentation de celle-ci lorsque FGF23 est surexprimé. Par contre, la prolifération n’est pas altérée. De plus, il semblerait que la différenciation soit plus rapide, tel qu’observé par une minéralisation survenant plus tôt, mais n’étant pas plus importante. Bref, la surexpression de FGF23 semblerait faire en sorte que les ostéoblastes se différencient plus rapidement et passent donc à un état de sénescence prématuré comparativement aux cellules sauvages. Ceci est en accord avec la littérature où KLOTHO, un cofacteur de FGF23 permettant sa liaison avec une plus grande affinité sur son récepteur, lorsqu’inactivé démontre un phénotype similaire au vieillissement incluant un phénotype de sénescence.