Lipid transfers to HDL are predictors of precocious clinical coronary heart disease

Background: High-density-lipoprotein (HDL) has several antiatherogenic properties and, although the concentration of HDL-cholesterol negatively correlates with incidence of coronary artery disease (CAD), this is not sufficient to evaluate the overall HDL protective role. The aim was to investigate whether precocious CAD patients show abnormalities in lipid transfers to HDL, a fundamental step in HDL metabolism and function. Methods: Thirty normocholesterolemic CAD patients aged <50 y and 30 controls paired for sex, age and B.M.I. were studied. Fasting blood samples were collected for the in vitro lipid transfer assay and plasma lipid determination. A donor nanoemulsion labeled with radioactive free-cholesterol. cholesteryl esters, phospholipids and triglycerides was incubated with whole plasma and after chemical precipitation of non-HDL fractions, supernatant was counted for radioactivity in HDL. Results: LDL and HDL-cholesterol and triglycerides were equal in both groups. Transfers of free-cholesterol (3.8 +/- 1.2%vs 7.0 +/- 33%,p<0.0001) and triglycerides (3.7 +/- 1.7%vs 4.9 +/- 1.9%, p = 0.0125) were diminished in CAD patients whereas cholesteryl ester transfer increased (6.5 +/- 1.9%vs 4.8 +/- 1.8%, p = 0.0008); phospholipid transfer was equal (17.8 +/- 3.5% vs19.5 +/- 3.9%). Conclusion: Alterations in the transfer of lipids to HDL may constitute a new marker for precocious CAD and relation of this metabolic alteration with HDL antiatherogenic function should be investigated in future studies. (C) 2011 Published by Elsevier B.V.

L-Carnitine induces recovery of liver lipid metabolism in cancer cachexia

Cancer cachexia causes metabolic alterations with a marked effect on hepatic lipid metabolism. l-Carnitine modulates lipid metabolism and its supplementation has been proposed as a therapeutic strategy in many diseases. In the present study, the effects of l-carnitine supplementation on gene expression and on liver lipid metabolism-related proteins was investigated in cachectic tumour-bearing rats. Wistar rats were assigned to receive 1 g/kg of l-carnitine or saline. After 14 days, supplemented and control animals were assigned to a control (N), control supplemented with l-carnitine (CN), tumour-bearing Walker 256 carcinosarcoma (TB) and tumour-bearing supplemented with l-carnitine (CTB) group. The mRNA expression of carnitine palmitoyltransferase I and II (CPT I and II), microsomal triglyceride transfer protein (MTP), liver fatty acid-binding protein (L-FABP), fatty acid translocase (FAT/CD36), peroxisome proliferator-activated receptor-alpha (PPAR-alpha) and organic cation transporter 2 (OCTN2) was assessed, and the maximal activity of CPT I and II in the liver measured, along with plasma and liver triacylglycerol content. The gene expression of MTP, and CPT I catalytic activity were reduced in TB, who also showed increased liver (150%) and plasma (3.3-fold) triacylglycerol content. l-Carnitine supplementation was able to restore these parameters back to control values (p < 0.05). These data show that l-carnitine preserves hepatic lipid metabolism in tumour-bearing animals, suggesting its supplementation to be of potential interest in cachexia.

Removal from the plasma of the free and esterified forms of cholesterol and transfer of lipids to HDL in type 2 diabetes mellitus patients

Background: The aim was to investigate new markers for type 2 diabetes (T2DM) dyslipidemia related with LDL and HDL metabolism. Removal from plasma of free and esterified cholesterol transported in LDL and the transfer of lipids to HDL are important aspects of the lipoprotein intravascular metabolism. The plasma kinetics (fractional clearance rate, FCR) and transfers of lipids to HDL were explored in T2DM patients and controls, using as tool a nanoemulsion that mimics LDL lipid structure (LDE). Results: C-14- cholesteryl ester FCR of the nanoemulsion was greater in T2DM than in controls (0.07 +/- 0.02 vs. 0.05 +/- 0.01 h(-1), p = 0.02) indicating that LDE was removed faster, but FCR H-3- cholesterol was equal in both groups. Esterification rates of LDE free-cholesterol were equal. Cholesteryl ester and triglyceride transfer from LDE to HDL was greater in T2DM (4.2 +/- 0.8 vs. 3.5 +/- 0.7%, p = 0.03 and 6.8 +/- 1.6% vs. 5.0 +/- 1.1, p = 0.03, respectively). Phospholipid and free cholesterol transfers were not different. Conclusions: The kinetics of free and esterified cholesterol tended to be independent in T2DM patients and the lipid transfers to HDL were also disturbed. These novel findings may be related with pathophysiological mechanisms of diabetic macrovascular disease.

Structural details of an interaction between cardiolipin and an integral membrane protein

Anionic lipids play a variety of key roles in biomembrane function, including providing the immediate environment for the integral membrane proteins that catalyze photosynthetic and respiratory energy transduction. Little is known about the molecular basis of these lipid–protein interactions. In this study, x-ray crystallography has been used to examine the structural details of an interaction between cardiolipin and the photoreaction center, a key light-driven electron transfer protein complex found in the cytoplasmic membrane of photosynthetic bacteria. X-ray diffraction data collected over the resolution range 30.0–2.1 Å show that binding of the lipid to the protein involves a combination of ionic interactions between the protein and the lipid headgroup and van der Waals interactions between the lipid tails and the electroneutral intramembrane surface of the protein. In the headgroup region, ionic interactions involve polar groups of a number of residues, the protein backbone, and bound water molecules. The lipid tails sit along largely hydrophobic grooves in the irregular surface of the protein. In addition to providing new information on the immediate lipid environment of a key integral membrane protein, this study provides the first, to our knowledge, high-resolution x-ray crystal structure for cardiolipin. The possible significance of this interaction between an integral membrane protein and cardiolipin is considered.

Pleiotropic Alterations in Lipid Metabolism in Yeast sac1 Mutants: Relationship to “Bypass Sec14p” and Inositol Auxotrophy

SacIp dysfunction results in bypass of the requirement for phosphatidylinositol transfer protein (Sec14p) function in yeast Golgi processes. This effect is accompanied by alterations in inositol phospholipid metabolism and inositol auxotrophy. Elucidation of how sac1 mutants effect “bypass Sec14p” will provide insights into Sec14p function in vivo. We now report that, in addition to a dramatic accumulation of phosphatidylinositol-4-phosphate, sac1 mutants also exhibit a specific acceleration of phosphatidylcholine biosynthesis via the CDP-choline pathway. This phosphatidylcholine metabolic phenotype is sensitive to the two physiological challenges that abolish bypass Sec14p in sac1 strains; i.e. phospholipase D inactivation and expression of bacterial diacylglycerol (DAG) kinase. Moreover, we demonstrate that accumulation of phosphatidylinositol-4-phosphate in sac1 mutants is insufficient to effect bypass Sec14p. These data support a model in which phospholipase D activity contributes to generation of DAG that, in turn, effects bypass Sec14p. A significant fate for this DAG is consumption by the CDP-choline pathway. Finally, we determine that CDP-choline pathway activity contributes to the inositol auxotrophy of sac1 strains in a novel manner that does not involve obvious defects in transcriptional expression of the INO1 gene.

Differential regulation of PGC-1 alpha expression in rat liver and skeletal muscle in response to voluntary running

Background: The beneficial actions of exercise training on lipid, glucose and energy metabolism and insulin sensitivity appear to be in part mediated by PGC-1 alpha. Previous studies have shown that spontaneously exercised rats show at rest enhanced responsiveness to exogenous insulin, lower plasma insulin levels and increased skeletal muscle insulin sensitivity. This study was initiated to examine the functional interaction between exercise-induced modulation of skeletal muscle and liver PGC-1 alpha protein expression, whole body insulin sensitivity, and circulating FFA levels as a measure of whole body fatty acid (lipid) metabolism. Methods: Two groups of male Wistar rats (2 Mo of age, 188.82 +/- 2.77 g BW) were used in this study. One group consisted of control rats placed in standard laboratory cages. Exercising rats were housed individually in cages equipped with running wheels and allowed to run at their own pace for 5 weeks. At the end of exercise training, insulin sensitivity was evaluated by comparing steady-state plasma glucose (SSPG) concentrations at constant plasma insulin levels attained during the continuous infusion of glucose and insulin to each experimental group. Subsequently, soleus and plantaris muscle and liver samples were collected and quantified for PGC-1 alpha protein expression by Western blotting. Collected blood samples were analyzed for glucose, insulin and FFA concentrations. Results: Rats housed in the exercise wheel cages demonstrated almost linear increases in running activity with advancing time reaching to maximum value around 4 weeks. On an average, the rats ran a mean (Mean +/- SE) of 4.102 +/- 0.747 km/day and consumed significantly more food as compared to sedentary controls (P < 0.001) in order to meet their increased caloric requirement. Mean plasma insulin (P < 0.001) and FFA (P < 0.006) concentrations were lower in the exercise-trained rats as compared to sedentary controls. Mean steady state plasma insulin (SSPI) and glucose (SSPG) concentrations were not significantly different in sedentary control rats as compared to exercise-trained animals. Plantaris PGC-1 alpha protein expression increased significantly from a 1.11 +/- 0.12 in the sedentary rats to 1.74 +/- 0.09 in exercising rats (P < 0.001). However, exercise had no effect on PGC-1 alpha protein content in either soleus muscle or liver tissue. These results indicate that exercise training selectively up regulates the PGC-1 alpha protein expression in high-oxidative fast skeletal muscle type such as plantaris muscle. Conclusion: These data suggest that PGC-1 alpha most likely plays a restricted role in exercise-mediated improvements in insulin resistance (sensitivity) and lowering of circulating FFA levels.

Mipomersen, an apolipoprotein B synthesis inhibitor, for lowering of LDL cholesterol concentrations in patients with homozygous familial hypercholesterolaemia: a randomised, double-blind, placebo-controlled trial

Background Homozygous familial hypercholesterolaemia is a rare genetic disorder in which both LDL-receptor alleles are defective, resulting in very high concentrations of LDL cholesterol in plasma and premature coronary artery disease. This study investigated whether an antisense inhibitor of apolipoprotein B synthesis, mipomersen, is effective and safe as an adjunctive agent to lower LDL cholesterol concentrations in patients with this disease. Methods This randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 3 study was undertaken in nine lipid clinics in seven countries. Patients aged 12 years and older with clinical diagnosis or genetic confirmation of homozygous familial hypercholesterolaemia, who were already receiving the maximum tolerated dose of a lipid-lowering drug, were randomly assigned to mipomersen 200 mg subcutaneously every week or placebo for 26 weeks. Randomisation was computer generated and stratified by weight (<50 kg vs >= 50 kg) in a centralised blocked randomisation, implemented with a computerised interactive voice response system. All clinical, medical, and pharmacy personnel, and patients were masked to treatment allocation. The primary endpoint was percentage change in LDL cholesterol concentration from baseline. Analysis was by intention to treat. This trial is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT00607373. Findings 34 patients were assigned to mipomersen and 17 to placebo; data for all patients were analysed. 45 patients completed the 26-week treatment period (28 mipomersen, 17 placebo). Mean concentrations of LDL cholesterol at baseline were 11.4 mmol/L (SD 3.6) in the mipomersen group and 10.4 mmol/L (3.7) in the placebo group. The mean percentage change in LDL cholesterol concentration was significantly greater with mipomersen (-24.7%, 95% CI 31.6 to 17.7) than with placebo (-3.3%, 12.1 to 5.5; p=0.0003). The most common adverse events were injection-site reactions (26 [76%] patients in mipomersen group vs four [24%] in placebo group). Four (12%) patients in the mipomersen group but none in the placebo group had increases in concentrations of alanine aminotransferase of three times or more the upper limit of normal. Interpretation Inhibition of apolipoprotein B synthesis by mipomersen represents a novel, effective therapy to reduce LDL cholesterol concentrations in patients with homozygous familial hypercholesterolaemia who are already receiving lipid-lowering drugs, including high-dose statins.

HDL-C concentration is related to markers of absorption and of cholesterol synthesis: Study in subjects with low vs. high HDL-C

Background: The antiatherogenic functions of high density lipoprotein (HDL-C) include its role in reverse cholesterol transport, but to what extent the concentration of HDL-C interferes with the whole-body cholesterol metabolism is unknown. Therefore, we measured markers of body cholesterol synthesis (desmosterol and lathosterol) and of intestinal cholesterol absorption (campesterol and beta-sitosterol) in healthy subjects that differ according to their plasma HDL-C concentrations. Methods: Healthy participants presented either low HDL-C (<40 mg/dl, n = 33,17 male and 16 female) or high HDL-C (>60 mg/dl, n = 33, 17 male and 16 female), BMI <30 kg/m(2), were paired according to age and gender, without secondary factors that might interfere with their plasma lipid concentrations. Plasma concentrations of non-cholesterol sterols were measured by the combined GC-MS analysis. Results: Plasma desmosterol did not differ between the two groups; however, as compared with the high HDL-C participants, the low HDL-C participants presented higher concentration of lathosterol and lower concentration of the intestinal cholesterol absorption markers campesterol and beta-sitosterol. Conclusion: Plasma concentrations of HDL, and not the activities of LCAT and CETP that regulate the reverse cholesterol transport system, correlate with plasma sterol markers of intestinal cholesterol absorption directly, and of cholesterol synthesis reciprocally. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Characterization of a chemsensory protein (ASP3c) from honeybee (Apis mellifera L.) as a brood pheromone carrier

Chemosensory proteins (CSPs) are ubiquitous soluble small proteins isolated from sensory organs of a wide range of insect species, which are believed to be involved in chemical communication. We report the cloning of a honeybee CSP gene called ASP3c, as well as the structural and functional characterization of the encoded protein. The protein was heterologously secreted by the yeast Pichia pastoris using the native signal peptide. ASP3c disulfide bonds were assigned after trypsinolysis followed by chromatography and mass spectrometry combined with microsequencing. The pairing (Cys(I)-Cys(II), Cys(III)-Cys(IV)) was found to be identical to that of Schistocerca gregaria CSPs, suggesting that this pattern occurs commonly throughout the insect CSPs. CD measurements revealed that ASP3c mainly consists of alpha-helices, like other insect CSPs. Gel filtration analysis showed that ASP3c is monomeric at neutral pH. Using ASA, a fluorescent fatty acid anthroyloxy analogue as a probe, ASP3c was shown to bind specifically to large fatty acids and ester derivatives, which are brood pheromone components, in the micromolar range. It was unable to bind tested general odorants and other tested pheromones (sexual and nonsexual). This is the first report on a natural pheromonal ligand bound by a recombinant CSP with a measured affinity constant.

Absence of VLDL secretion does not affect alpha-tocopherol content in peripheral tissues

alpha-Tocopherol is a lipid-soluble antioxidant that helps to prevent oxidative damage to cellular lipids. alpha-Tocopherol is absorbed by the intestine and is taken up and retained by the liver; it is widely presumed that alpha-tocopherol is then delivered to peripheral tissues by the secretion of VLDL. To determine whether VLDL secretion is truly important for the delivery of alpha-tocopherol to peripheral tissues, we examined alpha-tocopherol metabolism in mice that lack microsomal triglyceride transfer protein (Mttp) expression in the liver and therefore cannot secrete VLDL (Mttp(Delta/Delta) mice). Mttp(Delta/Delta) mice have low plasma lipid levels and increased stores of lipids in the liver. Similarly, alpha-tocopherol levels in the plasma were lower in Mttp(Delta/Delta) mice than in controls, whereas hepatic alpha-tocopherol stores were higher. However, alpha-tocopherol levels in the peripheral tissues of Mttp(Delta/Delta) mice were nearly identical to those of control mice, suggesting that VLDL secretion is not critical for the delivery of alpha-tocopherol to peripheral tissues. When fed a diet containing deuterated alpha-tocopherol, Mttp(Delta/Delta) and control mice had similar incorporation of deuterated alpha-tocopherol into plasma and various peripheral tissues. We conclude that the absence of VLDL secretion has little effect on the stores of alpha-tocopherol in peripheral tissues, at least in the mouse.

Atherosclerosis in aged mice over-expressing the reverse cholesterol transport genes

We determined whether over-expression of one of the three genes involved in reverse cholesterol transport, apolipoprotein (apo) AI, lecithin-cholesterol acyl transferase (LCAT) and cholesteryl ester transfer protein (CETP), or of their combinations influenced the development of diet-induced atherosclerosis. Eight genotypic groups of mice were studied (AI, LCAT, CETP, LCAT/AI, CETP/AI, LCAT/CETP, LCAT/AI/CETP, and non-transgenic) after four months on an atherogenic diet. The extent of atherosclerosis was assessed by morphometric analysis of lipid-stained areas in the aortic roots. The relative influence (R²) of genotype, sex, total cholesterol, and its main sub-fraction levels on atherosclerotic lesion size was determined by multiple linear regression analysis. Whereas apo AI (R² = 0.22, P < 0.001) and CETP (R² = 0.13, P < 0.01) expression reduced lesion size, the LCAT (R² = 0.16, P < 0.005) and LCAT/AI (R² = 0.13, P < 0.003) genotypes had the opposite effect. Logistic regression analysis revealed that the risk of developing atherosclerotic lesions greater than the 50th percentile was 4.3-fold lower for the apo AI transgenic mice than for non-transgenic mice, and was 3.0-fold lower for male than for female mice. These results show that apo AI overexpression decreased the risk of developing large atherosclerotic lesions but was not sufficient to reduce the atherogenic effect of LCAT when both transgenes were co-expressed. On the other hand, CETP expression was sufficient to eliminate the deleterious effect of LCAT and LCAT/AI overexpression. Therefore, increasing each step of the reverse cholesterol transport per se does not necessarily imply protection against atherosclerosis while CETP expression can change specific athero genic scenarios.

Estrogen withdrawal and liver fat accumulation : contribution of hepatic VLDL-TG production and effect of exercise training

L’accumulation de triglycérides (TG) dans les hépatocytes est caractéristique de la stéatose hépatique non-alcoolique (SHNA). Cette dernière se produit dans diverses conditions dont le facteur commun est le métabolisme anormal des lipides. Le processus conduisant à l'accumulation des lipides dans le foie n’a pas encore été totalement élucidé. Toutefois, des lipides s'accumulent dans le foie lorsque les mécanismes qui favorisent leur exportation (oxydation et sécrétion) sont insuffisants par rapport aux mécanismes qui favorisent leur importation ou leur biosynthèse. De nos jours il est admis que la carence en œstrogènes est associée au développement de la stéatose hépatique. Bien que les résultats des études récentes révèlent l'implication des hormones ovariennes dans l'accumulation de lipides dans le foie, les mécanismes qui sous-tendent ce phénomène doivent encore être étudiés. En conséquence, les trois études présentées dans cette thèse ont été menées sur des rates ovariectomizées (Ovx), comme modèle animal de femmes post-ménopausées, pour étudier les effets du retrait des œstrogènes sur le métabolisme des lipides dans le foie, en considérant l'entraînement physique comme étant un élément positif pouvant contrecarrer ces effets. Il a été démontré que l'entraînement physique peut réduire l'accumulation de graisses dans le foie chez les rates Ovx. Dans la première étude, nous avons montré que chez les rates Ovx nourries à la diète riche en lipides (HF), les contenus de TG hépatiques étaient élevées (P < 0.01) comparativement aux rates Sham, 5 semaines après la chirurgie. Le changement de la diète HF par la diète standard (SD) chez les rates Sham a diminué l’accumulation de lipides dans le foie. Toutefois, chez les rates Ovx, 8 semaines après le changement de la HF par la SD le niveau de TG dans le foie était maintenu aussi élevé que chez les rates nourries continuellement avec la diète HF. Lorsque les TG hépatiques mesurés à la 13e semaine ont été comparés aux valeurs correspondant au retrait initial de la diète HF effectué à la 5e semaine, les niveaux de TG hépatiques chez les animaux Ovx ont été maintenus, indépendamment du changement du régime alimentaire; tandis que chez les rats Sham le passage à la SD a réduit (P < 0.05) les TG dans le foie. Les mêmes comparaisons avec la concentration des TG plasmatiques ont révélé une relation inverse. Ces résultats suggèrent que la résorption des lipides au foie est contrée par l'absence des œstrogènes. Dans cette continuité, nous avons utilisé une approche physiologique dans notre seconde étude pour investiguer la façon dont la carence en œstrogènes entraîne l’accumulation de graisses dans le foie, en nous focalisant sur la voie de l'exportation des lipides du foie. Les résultats de cette étude ont révélé que le retrait des œstrogènes a entraîné une augmentation (P < 0.01) de l’accumulation de lipides dans le foie en concomitance avec la baisse (P < 0.01) de production de VLDL-TG et une réduction l'ARNm et de la teneur en protéines microsomales de transfert des triglycérides (MTP). Tous ces effets ont été corrigés par la supplémentation en œstrogènes chez les rates Ovx. En outre, l'entraînement physique chez les rates Ovx a entraîné une réduction (P < 0.01) de l’accumulation de lipides dans le foie ainsi qu’une diminution (P < 0.01) de production de VLDL-TG accompagnée de celle de l'expression des gènes MTP et DGAT-2 (diacylglycérol acyltransférase-2). Des études récentes suggèrent que le peptide natriurétique auriculaire (ANP) devrait être au centre des intérêts des recherches sur les métabolismes énergétiques et lipidiques. Le ANP est relâché dans le plasma par les cellules cardiaques lorsque stimulée par l’oxytocine et exerce ses fonctions en se liant à son récepteur, le guanylyl cyclase-A (GC-A). En conséquence, dans la troisième étude, nous avons étudié les effets du blocage du système ocytocine-peptide natriurétique auriculaire (OT-ANP) en utilisant un antagoniste de l’ocytocine (OTA), sur l'expression des gènes guanylyl cyclase-A et certains marqueurs de l’inflammation dans le foie de rates Ovx. Nous avons observé une diminution (P < 0.05) de l’ARNm de la GC-A chez les rates Ovx et Sham sédentaires traitées avec l’OTA, tandis qu’une augmentation (P < 0.05) de l'expression de l’ARNm de la protéine C-réactive (CRP) hépatique a été notée chez ces animaux. L’exercice physique n'a apporté aucun changement sur l'expression hépatique de ces gènes que ce soit chez les rates Ovx ou Sham traitées avec l’OTA. En résumé, pour expliquer l’observation selon laquelle l’accumulation et la résorption de lipides dans le foie dépendent des mécanismes associés à des niveaux d’œstrogènes, nos résultats suggèrent que la diminution de production de VLDL-TG induite par une déficience en œstrogènes, pourrait être un des mecanismes responsables de l’accumulation de lipides dans le foie. L’exercice physique quant à lui diminue l'infiltration de lipides dans le foie ainsi que la production de VLDL-TG indépendamment des niveaux d'œstrogènes. En outre, l'expression des récepteurs de l’ANP a diminué par l'OTA chez les rates Ovx et Sham suggérant une action indirecte de l’ocytocine (OT) au niveau du foie indépendamment de la présence ou non des estrogènes. L’axe ocytocine-peptide natriurétique auriculaire, dans des conditions physiologiques normales, protègerait le foie contre l'inflammation à travers la modulation de l’expression de la GC-A.

Intestin et défauts métaboliques dans la résistance à l'insuline

En lien avec l’augmentation constante de l’obésité, de plus en plus de personnes sont atteintes de résistance à l’insuline ou de diabète de type 2. Ce projet doctoral s’est surtout intéressé à l’une des conséquences majeures des pathologies cardiométaboliques, soit la dyslipidémie diabétique. À cet égard, les gens présentant une résistance à l’insuline ou un diabète de type 2 sont plus à risque de développer des perturbations lipidiques caractérisées essentiellement par des taux élevés de triglycérides et de LDL-cholestérol ainsi que de concentrations restreintes en HDL-cholestérol dans la circulation. Les risques de maladies cardiovasculaires sont ainsi plus élevés chez ces patients. Classiquement, trois organes sont connus pour développer l’insulino-résistance : le muscle, le tissu adipeux et le foie. Néanmoins, certaines évidences scientifiques commencent également à pointer du doigt l’intestin, un organe critique dans la régulation du métabolisme des lipides postprandiaux, et qui pourrait, conséquemment, avoir un impact important dans l’apparition de la dyslipidémie diabétique. De façon très intéressante, des peptides produits par l’intestin, notamment le GLP-1 (glucagon-like peptide-1), ont déjà démontré leur potentiel thérapeutique quant à l’amélioration du statut diabétique et leur rôle dans le métabolisme intestinal lipoprotéinique. Une autre évidence est apportée par la chirurgie bariatrique qui a un effet positif, durable et radical sur la perte pondérale, le contrôle métabolique et la réduction des comorbidités du diabète de type 2, suite à la dérivation bilio-intestinale. Les objectifs centraux du présent programme scientifique consistent donc à déterminer le rôle de l’intestin dans (i) l’homéostasie lipidique/lipoprotéinique en réponse à des concentrations élevées de glucose (à l’instar du diabète) et à des peptides gastro-intestinaux tels que le PYY (peptide YY); (ii) la coordination du métabolisme en disposant de l’AMPK (AMP-activated protein kinase) comme senseur incontournable permettant l’ajustement précis des besoins et disponibilités énergétiques cellulaires; et (iii) l’ajustement de sa capacité d’absorption des graisses alimentaires en fonction du gain ou de la perte de sa sensibilité à l’insuline démontrée dans les spécimens intestinaux humains prélevés durant la chirurgie bariatrique. Dans le but de confirmer le rôle de l’intestin dans la dyslipidémie diabétique, nous avons tout d’abord utilisé le modèle cellulaire intestinal Caco-2/15. Ces cellules ont permis de démontrer qu’en présence de hautes concentrations de glucose en basolatéral, telle qu’en condition diabétique, l’intestin absorbe davantage de cholestérol provenant de la lumière intestinale par l’intermédiaire du transporteur NPC1L1 (Niemann Pick C1-like 1). L’utilisation de l’ezetimibe, un inhibiteur du NPC1L1, a permis de contrecarrer cette augmentation de l’expression de NPC1L1 tout comme l’élévation de l’absorption du cholestérol, prouvant ainsi que le NPC1L1 est bel et bien responsable de cet effet. D’autre part, des travaux antérieurs avaient identifié certains indices quant à un rôle potentiel du peptide intestinal PYY au niveau du métabolisme des lipides intestinaux. Toutefois, aucune étude n’avait encore traité cet aspect systématiquement. Pour établir définitivement l’aptitude du PYY à moduler le transport et le métabolisme lipidique dans l’intestin, nous avons utilisé les cellules Caco-2/15. Notre étude a permis de constater que le PYY incubé du côté apical est capable de réduire significativement l’absorption du cholestérol et le transporteur NPC1L1. Puisque le rôle de l'AMPK dans l'intestin demeure inexploré, il est important non seulement de définir sa structure moléculaire, sa régulation et sa fonction dans le métabolisme des lipides, mais aussi d'examiner l'impact de l’insulino-résistance et du diabète de type 2 (DT2) sur son statut et son mode d’action gastro-intestinal. En employant les cellules Caco-2/15, nous avons été capables de montrer (i) la présence de toutes les sous-unités AMPK (α1/α2/β1/β2/γ1/γ2/γ3) avec une différence marquée dans leur abondance et une prédominance de l’AMPKα1 et la prévalence de l’hétérotrimère α1/β2/γ1; (ii) l’activation de l’AMPK par la metformine et l’AICAR, résultant ainsi en une phosphorylation accrue de l’enzyme acétylCoA carboxylase (ACC) et sans influence sur l'HMG-CoA réductase; (iii) la modulation négative de l’AMPK par le composé C et des concentrations de glucose élevées avec des répercussions sur la phosphorylation de l’ACC. D’autre part, l’administration de metformine au Psammomys obesus, un modèle animal de diabète et de syndrome métabolique, a conduit à (i) une régulation positive de l’AMPK intestinale (phosphorylation de l’AMPKα-Thr172); (ii) la réduction de l'activité ACC; (iii) l’augmentation de l’expression génique et protéique de CPT1, supportant une stimulation de la β-oxydation; (iv) une tendance à la hausse de la sensibilité à l'insuline représentée par l’induction de la phosphorylation d'Akt et l’inactivation de la phosphorylation de p38; et (v) l’abaissement de la formation des chylomicrons ce qui conduit à la diminution de la dyslipidémie diabétique. Ces données suggèrent que l'AMPK remplit des fonctions clés dans les processus métaboliques de l'intestin grêle. La preuve flagrante de l’implication de l’intestin dans les événements cardiométaboliques a été obtenue par l’examen des spécimens intestinaux obtenus de sujets obèses, suite à une chirurgie bariatrique. L’exploration intestinale nous a permis de constater chez ceux avec un indice HOMA élevé (marqueur d’insulinorésistance) (i) des défauts de signalisation de l'insuline comme en témoigne la phosphorylation réduite d'Akt et la phosphorylation élevée de p38 MAPK; (ii) la présence du stress oxydatif et de marqueurs de l'inflammation; (iii) la stimulation de la lipogenèse et de la production des lipoprotéines riches en triglycérides avec l’implication des protéines clés FABP, MTP et apo B-48. En conclusion, l'intestin grêle peut être classé comme un tissu insulino-sensible et répondant à plusieurs stimuli nutritionnels et hormonaux. Son dérèglement peut être déclenché par le stress oxydatif et l'inflammation, ce qui conduit à l'amplification de la lipogenèse et la synthèse des lipoprotéines, contribuant ainsi à la dyslipidémie athérogène chez les patients atteints du syndrome métabolique et de diabète de type 2.

Carence en œstrogènes et bases moléculaires du métabolisme des triglycérides et du cholestérol dans le foie et l'intestin : effet de l'exercice physique

La stéatose hépatique et la détérioration du profil lipidique plasmatique sont des pathologies métaboliques favorisées par la carence œstrogénique post-ménopausique. Cependant les mécanismes à la base de ces pathologies n’ont été que très peu étudiés. Le but de cette thèse a été d’investiguer les mécanismes moléculaires possibles à l’origine de l’hypercholestérolémie et de l’accumulation des lipides (triglycérides : TG et cholestérol) dans le foie en utilisant un modèle animal de la ménopause, la rate Sprague Dawley ovariectomisée (Ovx). Nous avons également examiné si le changement des habitudes de vie comme la pratique de l’exercice physique pouvait prévenir ou corriger les modifications induites par l’Ovx. Enfin, rosuvastatine (statine) a été utilisée comme thérapie pharmacologique de l’hypercholestérolémie dans le but de comprendre son effet au niveau moléculaire chez la rate Ovx. L’objectif de la première étude était de déterminer comment l’Ovx peut affecter les niveaux de TG et de cholestérol dans le foie des rates nourries avec une diète riche en lipides (HF : 42% gras). Les rates ont été soumises à la diète HF ou normale pendant 6 semaines avant d’être Ovx ou Sham (ovariectomie simulée), puis maintenues aux mêmes conditions diététiques pour 6 autres semaines. L’Ovx a provoqué une accumulation de TG dans le foie, mais pas la diète HF seule. Cependant, lorsque l’Ovx était combinée à la diète HF, l’accumulation des TG était beaucoup plus importante comparé à ce qui était observé chez les rates Ovx soumises à la diète normale. L’expression génique (ARNm) de CPT1 (Carnitine palmitoyltransferase 1), PGC1α (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1) et PPARα (Peroxysome proliferetor activated receptor alpha) intervenant dans l’oxydation des acides gras dans le foie était augmentée par la diète HF (p ˂ 0.001; p ˂ 0.01; p ˂ 0.05 respectivement) ; mais atténuée (p ˂ 0.05; p ˂ 0.05; p ˂ 0.07 respectivement) lorsque les rates ont été Ovx, favorisant ainsi l’accumulation des TG dans le foie. La combinaison de la diète HF à l’Ovx a également provoqué une hypercholestérolémie et une accumulation de cholestérol dans le foie malgré la diminution de l’expression de la HMGCoA-r (3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase), enzyme clé de la synthèse du cholestérol. Ceci était associé à l’inhibition de l’expression génique de CYP7a1 (Cytochrome P450, family 7, subfamily a, polypeptide 1), suggérant une diminution de la synthèse des acides biliaires. Ayant constaté dans la première étude que l’Ovx élevait les niveaux de cholestérol hépatique et plasmatique, nous nous sommes fixés comme objectif dans la deuxième étude d’évaluer les effets de l’Ovx sur l’expression génique des transporteurs et enzymes responsables du métabolisme du cholestérol et des acides biliaires dans le foie et l’intestin, et de vérifier si l’exercice sur tapis roulant pouvait prévenir ou corriger les changements causés par l’Ovx. L’hypercholestérolémie constatée chez les rates Ovx comparativement aux Sham était accompagnée de la diminution de l’expression génique des récepteurs des LDL (R-LDL), des résidus de lipoprotéines (LRP1), de SREBP-2 (Sterol regulatory element binding protein 2) et de PCSK9 (Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9) dans le foie, suggérant une défaillance dans la clairance des lipoprotéines plasmatiques. L’Ovx a aussi inhibé l’expression génique de la MTP (Microsomal triglyceride transfer protein) et stimulé celle de SR-B1 (Scavenger receptor class B, member 1); mais aucun changement n’a été observé avec CYP7a1. Ces changements moléculaires pourraient par conséquent favoriser l’accumulation de cholestérol dans le foie. L’exercice physique n’a pas corrigé les modifications causées par l’Ovx sur l’expression génique de ces molécules au niveau hépatique à l’exception de SREBP-2. Par contre, au niveau intestinal (iléum), l’exercice sur tapis roulant a inhibé l’expression génique des marqueurs moléculaires intervenant dans l’absorption des acides biliaires (OSTα/β, FXR, RXRα, Fgf15) et du cholestérol (LXRα, NCP1L1) au niveau de l’iléum chez les rates Sham entraînées. Ces adaptations pourraient prévenir le développement de l’hypercholestérolémie protégeant en partie contre la survenue de l’athérosclérose. Au vue des effets délétères (hypercholestérolémie et diminution de l’expression du R-LDL, PCSK9, LRP1, SREBP-2 et HMGCOA-r dans le foie) causés par l’Ovx sur le métabolisme du cholestérol constatés dans l’étude 2, la 3ième étude a été conçue pour évaluer l’efficacité de rosuvastatine (Ros) sur l’expression génique de ces marqueurs moléculaires chez les rates Ovx sédentaires ou soumises à l’entraînement volontaire. Ros a été administrée aux rates Ovx pendant 21 jours par voie sous-cutanée à la dose de 5mg/kg/j à partir de la 9ième semaine après l’Ovx. Ros n’a pas diminué la concentration plasmatique de LDL-C et de TC chez les rates Ovx. Par contre, Ros a stimulé (P ˂ 0.05) l’expression génique de PCSK9, SREBP-2, LRP1, HMGCoA-r et ACAT2 (Acyl-CoA cholesterol acyltransferase) mais pas significativement (P = 0.3) celle du R-LDL dans le foie des rates Ovx sédentaires et entraînées. Ros n’a pas réduit la concentration plasmatique de LDL-C probablement à cause de l’induction plus importante de PCSK9 par rapport au R-LDL. Cependant, la stimulation de LRP1 par Ros protège partiellement contre la survenue des maladies cardiovasculaires. En conclusion, les études de cette thèse indiquent que la baisse du niveau des œstrogènes entraîne des changements radicaux du métabolisme hépatique des TG et du cholestérol provoqués par des altérations de l’expression des gènes clés des voies métaboliques associées.

Comparación de la severidad y extensión de la enfermedad coronaria multivaso por Syntax Score en una poblaciòn de las Antillas Holandesas vs controles nacionales

En la Enfermedad Coronaria (EC) existen factores genéticos, socioculturales, medioambientales y raciales adicionales a los factores de riesgo cardiovascular mayores que podrían influir en su presentación. Se desconoce el impacto de la raza en la severidad de la enfermedad coronaria en los pacientes extranjeros que son enviados a nuestro Servicio. Objetivos: Comparar la severidad de la EC multivaso en una población de pacientes de las Antillas y Nacionales, pareados por la escala Framingham. Metodología: Realizamos un estudio de corte transversal, comparando pacientes colombianos contra pacientes provenientes de las Antillas holandesas con similares factores de riesgo según escala de Framingham, catalogándolos por grupos de riesgo bajo, intermedio, alto y muy alto. Todos con EC severa multivaso documentada por angiografía coronaria desde enero del 2009 hasta Junio de 2011. Se excluyeron pacientes con antecedentes de intervención percutánea o quirúrgica previa. Resultados: Ingresaron 115 pacientes internacionales y 115 pacientes nacionales. La relación hombres/mujeres 3:1. La proporción de grupos de riesgo fue de bajo riesgo 2.5%, intermedio 15%, alto 19.3%, y muy alto 63.4%. El Syntax Score en pacientes nacionales fue 14.3+/-7.4 y en internacionales 22.2+/-10.5 p: 0.002. Conclusiones: En pacientes provenientes de las Antillas Holandesas, valorados en nuestra institución, se observó una mayor severidad de la enfermedad coronaria comparada con una población nacional con factores de riesgo similares. Estos hallazgos sugieren la influencia de la raza y factores genéticos en la severidad y extensión de la EC