Molecular Basis for Resistance to Fluazifop-P-Butyl in Itchgrass (Rottboellia cochinchinensis) from Costa Rica

Rottboellia cochinchinensis is an annual grass weed species known as itchgrass, or "caminadora" in America´s Spanish speaking countries, and has become a major and troublesome weed in several crops. The application of fluazifop-P-butyl at recommended rates (125 g a.i. ha-1) was observed to be failing to control itchgrass in a field in San José, Upala county, Alajuela province, Costa Rica. Plants from the putative resistant R. cochinchinensis population survived fluazifop-P-butyl when treated with 250 g a.i. ha-1 (2X label rate) at the three- to four-leaf stage under greenhouse conditions. PCR amplification and sequencing of partial carboxyl transferase domain (CT) of the acetyl-CoA carboxylase (ACCase) gene were used to determine the molecular mechanism of resistance. A single non-synonymous point mutation from TGG (susceptible plants) to TGC (putative resistant plants) that leads to a Trp-2027-Cys substitution was found. This Trp-2027-Cys mutation is known to confer resistance to all aryloxyphenoxyproprionate (APP) herbicides to which fluazifop-P-butyl belongs. To the best of our knowledge, this is the first report of fluazifop-P-butyl resistance and a mutation at position 2027 for a Costa Rican R. cochinchinensis population.

Abnormalities of glucose metabolism in spontaneously hypertensive rats

Abnormalities in glucose metabolism and insulin action are frequently detected in patients with essential hypertension. Spontaneously hypertensive rats (SHR) have been used as an experimental model to understand this pathological condition. The objective of the present study was to assess glucose metabolism and insulin action in SHR and Wistar rats under fed and fasting conditions. Peripheral glucose utilization was estimated by kinetic studies with [6-³H]-glucose and gluconeogenetic activity was measured during continuous [14C]-bicarbonate infusion. Plasma glucose levels were higher in the SHR group. Plasma insulin levels in the fed state were higher in the SHR group (99.8 ± 6.5 µM) than in the control group (70.4 ± 3.6 µM). Muscle glycogen content was reduced in SHR compared to control under the various experimental conditions. Peripheral glucose utilization was slightly lower in the SHR group in the fed state (8.72 ± 0.55 vs 9.52 ± 0.80 mg kg-1 min-1 in controls). Serum free fatty acid levels, hepatic glycogen levels, hepatic phosphoenolpyruvate carboxykinase activity and gluconeogenetic activity were similar in the two groups. The presence of hyperglycemia and hyperinsulinemia and the slightly reduced peripheral glucose utilization suggest the presence of resistance to the action of insulin in peripheral tissues of SHR. Hepatic gluconeogenesis does not seem to contribute to the metabolic alterations detected in these animals.

Effect and the probable mechanisms of silibinin in regulating insulin resistance in the liver of rats with non-alcoholic fatty liver

Our previous study has shown that reduced insulin resistance (IR) was one of the possible mechanisms for the therapeutic effect of silibinin on non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) in rats. In the present study, we investigated the pathways of silibinin in regulating hepatic glucose production and IR amelioration. Forty-five 4- to 6-week-old male Sprague Dawley rats were divided into a control group, an HFD group (high-fat diet for 6 weeks) and an HFD + silibinin group (high-fat diet + 0.5 mg kg-1·day-1 silibinin, starting at the beginning of the protocol). Both subcutaneous and visceral fat was measured. Homeostasis model assessment-IR index (HOMA-IR), intraperitoneal glucose tolerance test and insulin tolerance test (ITT) were performed. The expression of adipose triglyceride lipase (ATGL) and of genes associated with hepatic gluconeogenesis was evaluated. Silibinin intervention significantly protected liver function, down-regulated serum fat, and improved IR, as shown by decreased HOMA-IR and increased ITT slope. Silibinin markedly prevented visceral obesity by reducing visceral fat, enhanced lipolysis by up-regulating ATGL expression and inhibited gluconeogenesis by down-regulating associated genes such as Forkhead box O1, phosphoenolpyruvate carboxykinase and glucose-6-phosphatase. Silibinin was effective in ameliorating IR in NAFLD rats. Reduction of visceral obesity, enhancement of lipolysis and inhibition of gluconeogenesis might be the underlying mechanisms.

Étude des propriétés antidiabétiques de Nigella sativa : sites d’action cellulaires et moléculaires

Nigella sativa ou cumin noir est une plante et un condiment populaires. Les graines de N. sativa sont très utilisées en médecine traditionnelle des pays nord africains pour le traitement du diabète. Cependant, les mécanismes d'actions cellulaires et moléculaires via lesquels cette plante exerce son effet euglycémiant restent encore mal compris. Le but de notre étude est d'examiner l’effet de N. sativa sur la sécrétion d’insuline, le transport de glucose et sur les voies de signalisation impliquées dans l’homéostasie et le métabolisme de glucose, en utilisant des essais biologiques sur des cultures cellulaires murines (cellules β pancréatiques βTC, myoblastes C2C12, hépatocytes H4IIE et adipocytes 3T3-L1) et des études in vivo chez le rat normoglycémique et le Meriones shawi (rongeur) diabétique. Chez les cellules β pancréatiques, N. sativa a augmenté leur prolifération ainsi que la sécrétion basale et gluco-stimulée de l’insuline. N. sativa a augmenté aussi la prise de glucose de 50% chez les cellules musculaires alors que chez les cellules graisseuses, la prise de glucose est augmentée jusqu’au 400%. Les expériences d’immunobuvardage de type western ont montré que N. sativa stimule les voies de signalisation de l’insuline (Akt et ERKs) et aussi celle insulino-indépendante (AMPK) chez les cellules C2C12. Par contre, chez les 3T3-L1, l’augmentation de transport de glucose est plutôt reliée à une activation de la voie de peroxisome proliferator activated receptor γ (PPARγ). Chez les hépatocytes, N. sativa augmente la stimulation des protéines intracellulaires Akt et 5' adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK). Cette activation de l’AMPK est associée à un effet découpleur de la plante au niveau de la phosphorylation oxydative mitochondriale. Par ailleurs, chez les Meriones shawi diabétiques, N. sativa diminue graduellement la glycémie à jeun ainsi que la réponse glycémique (AUC) à une charge orale en glucose (OGTT) pour atteindre des valeurs semblables aux animaux témoins après quatre semaines de traitement. Une amélioration du profile lipidique est observée autant chez les Meriones shawi diabétiques que chez les rats normaux. Au niveau moléculaire, N. sativa augmente le contenu musculaire en glucose transporter 4 Glut4 et la phosphorylation de l’acetyl-coenzyme A carboxylase ACC dans le muscle soléaire et le foie chez les Mériones shawi diabétiques. Par contre, chez le rat normal, on assiste à une stimulation des voies de signalisation de l’insuline (Akt et ERK) au niveau hépatique. En conclusion, nous avons confirmé l’action insulinotropique de N. sativa au niveau des cellules β pancréatiques et mis en évidence un effet proliférateur pouvant potentiellement s’avérer utile pour contrecarrer la perte de masse cellulaire observée chez les diabétiques. Notre étude a également mis en évidence pour la première fois que N. sativa exerce son activité antidiabétique par une combinaison d’effets insulino-mimétiques et insulino-sensibilisateurs directs permettant ainsi d’augmenter le transport de glucose des tissus périphériques. Cette action de N. sativa est liée à une stimulation des voies de signalisation intracellulaires insulinodépendantes et -indépendantes (AMPK) chez le muscle squelettique et le foie alors qu’elle passe par la voie des PPARγ au niveau du tissu adipeux. Finalement, l’étude in vivo vient confirmer l’effet antidiabétique de N. sativa. Notre apport novateur se situe au niveau de la démonstration que l’activité antidiabétique de N. sativa chez le Meriones shawi diabétique est la résultante des mêmes activités que celles déterminées au niveau de l’étude in vitro. En effet, N. sativa active la voie de l’AMPK, améliore la sensibilité à l’insuline et augmente l’insulinémie. Notre étude montre aussi que N. sativa possède une activité antilipidémiante. Ces résultats confirment le bien-fondé de l'utilisation ethnopharmacologique de N. sativa comme traitement du diabète et des perturbations du métabolisme lipidique qui y sont associées. De plus, les actions pléiotropiques de N. sativa en font un traitement alternatif ou complémentaire du diabète très prometteur qui encouragent à présent la tenue d’études cliniques de bonne qualité.

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.

L'accélération de la rigidité vasculaire associée au diabète de type 1 : implication de la protéine Gla de la matrice

L'hypertension systolique isolée (HSI), amenée par une augmentation de la rigidité vasculaire, est la forme d'hypertension la plus fréquente chez les personnes âgées de plus de 60 ans. L'augmentation de la rigidité vasculaire, causée en partie par la calcification aortique médiale, est accélérée de 15 ans chez les diabétiques. Il est suggéré que la calcification aortique serait responsable de la résistance aux agents antihypertenseurs chez les patients souffrant d'HSI, d'où la nécessité de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant la calcification artérielle. La protéine Gla de la matrice (MGP) est une protéine anti-calcifiante dépendante de la vitamine K, qui doit être γ-carboxylée pour être active. Deux enzymes sont responsables de la γ-carboxylation, soit la γ-glutamyl-carboxylase et la vitamine K époxyde réductase (VKOR). Plusieurs études récentes ont indiqué que la calcification vasculaire semblait être associée à une réduction de la γ-carboxylation de la MGP, et à un déficit en vitamine K. La modulation de l'expression et/ou de l'activité de la γ-carboxylase et de la VKOR et l'impact de cette modulation sur la γ-carboxylation de la MGP en présence de diabète n'est pas connue. L'objectif principal de cette thèse était de déterminer les mécanismes impliqués dans l'accélération de la rigidité artérielle causée par la calcification des gros troncs artériels dans le diabète. Nous avons ainsi confirmé, dans un modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète de type 1, que la γ-carboxylation de la MGP était bel et bien altérée au niveau aortique. En fait, nous avons démontré que la quantité de MGP active (i.e. MGP γ-carboxylée, cMGP) au sein de la paroi vasculaire est diminuée significativement. Parallèlement, l'expression de la γ-carboxylase était diminuée de façon importante, alors que ni l'expression ni l'activité de la VKOR n'étaient modifiées. La diminution de l'expression de la γ-carboxylase a pu être reproduite dans un modèle ex vivo d'hyperglycémie. À l'aide de ce modèle, nous avons démontré que la supplémentation en vitamine K dans le milieu de culture prévenait la diminution de l'expression de la γ-carboxylase, alors que les animaux diabétiques de notre modèle in vivo avaient des concentrations plasmatiques de vitamine K pratiquement triplées. D'autre part, l'étude des voies de signalisation impliquées a révélé que la voie PKCβ pourrait être responsable de l'altération de la γ-carboxylase. Ces résultats génèrent de nouvelles pistes de réflexion et de nouvelles idées de recherche. Par exemple, il serait important de vérifier l'effet de la supplémentation en vitamine K dans le modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète pour évaluer l'effet sur la γ-carboxylation de la MGP et par le fait même, sur la calcification vasculaire. De plus, l'évaluation de l'effet de l'administration de molécules ciblant la voie PKC chez ce même modèle animal permettrait de déterminer leur impact sur le développement de la calcification vasculaire et d'évaluer leur potentiel thérapeutique. Selon les résultats de ces études, de nouvelles options pourraient alors être à notre disposition pour prévenir ou traiter la calcification artérielle médiale associée au diabète, ce qui aurait pour effet de ralentir le développement de la rigidité artérielle et d'ainsi diminuer le risque cardiovasculaire associé à l'HSI.

Identification of prebiotic fructooligosaccharide metabolism in Lactobacillus plantarum WCFS1 through microarrays

Short-chain fructooligosaccharides (scFOS) and other prebiotics are used to selectively stimulate the growth and activity of lactobacilli and bifidobacteria in the colon. However, there is little information on the mechanisms whereby prebiotics exert their specific effects upon such microorganisms. To study the genomic basis of scFOS metabolism in Lactobacillus plantarum WCFS1, two-color microarrays were used to screen for differentially expressed genes when grown on scFOS compared to glucose (control). A significant up-regulation (8- to 60-fold) was observed with a set of only five genes located in a single locus and predicted to encode a sucrose phosphoenolpyruvate transport system (PTS), a beta-fructofuranosidase, a fructokinase, an alpha-glucosidase, and a sucrose operon repressor. Several other genes were slightly overexpressed, including pyruvate dehydrogenase. For the latter, no detectable activity in L. plantarum under various growth conditions has been previously reported. A mannose-PTS likely to encode glucose uptake was 50-fold down-regulated as well as, to a lower extent, other PTSs. Chemical analysis of the different moieties of scFOS that were depleted in the growth medium revealed that the trisaccharide 1-kestose present in scFOS was preferentially utilized, in comparison with the tetrasaccharide nystose and the pentasaccharide fructofuranosylnystose. The main end products of scFOS fermentation were lactate and acetate. This is the first example in lactobacilli of the association of a sucrose PTS and a beta-fructofuranosidase that could be used for scFOS degradation.

ACC2 gene polymorphisms, metabolic syndrome, and gene-nutrient interactions with dietary fat.

Acetyl-CoA carboxylase β (ACC2) plays a key role in fatty acid synthesis and oxidation pathways. Disturbance of these pathways is associated with impaired insulin responsiveness and metabolic syndrome (MetS). Gene-nutrient interactions may affect MetS risk. This study determined the relationship between ACC2 polymorphisms (rs2075263, rs2268387, rs2284685, rs2284689, rs2300453, rs3742023, rs3742026, rs4766587, and rs6606697) and MetS risk, and whether dietary fatty acids modulate this in the LIPGENE-SU.VI.MAX study of MetS cases and matched controls (n = 1754). Minor A allele carriers of rs4766587 had increased MetS risk (OR 1.29 [CI 1.08, 1.58], P = 0.0064) compared with the GG homozygotes, which may in part be explained by their increased body mass index (BMI), abdominal obesity, and impaired insulin sensitivity (P < 0.05). MetS risk was modulated by dietary fat intake (P = 0.04 for gene-nutrient interaction), where risk conferred by the A allele was exacerbated among individuals with a high-fat intake (>35% energy) (OR 1.62 [CI 1.05, 2.50], P = 0.027), particularly a high intake (>5.5% energy) of n-6 polyunsaturated fat (PUFA) (OR 1.82 [CI 1.14, 2.94], P = 0.01; P = 0.05 for gene-nutrient interaction). Saturated and monounsaturated fat intake did not modulate MetS risk. Importantly, we replicated some of these findings in an independent cohort. In conclusion, the ACC2 rs4766587 polymorphism influences MetS risk, which was modulated by dietary fat, suggesting novel gene-nutrient interactions.

Binding of pentagalloyl glucose to two globular proteins occurs via multiple surface sites

The interaction between pentagalloyl glucose (PGG) and two globular proteins, bovine serum albumin (BSA) and ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase oxygenase (rubisco), was investigated by isothermal titration calorimetry (ITC). ITC data fit to a binding model consisting of two sets of multiple binding sites, which reveal similarities in the mode of binding of PGG to BSA and rubisco. In both cases, the interaction is characterized by a high number of binding sites, which suggests that binding occurs by a surface adsorption mechanism that leads to coating of the protein surface, which promotes aggregation and precipitation of the PGG-protein complex. This model was confirmed by turbidimetry analysis of the PGG-BSA interaction. Analysis of tryptophan fluorescence quenching during the interaction of PGG with BSA suggests that binding of PGG leads to some conformational changes that are energetically closer to the unfolded state of the BSA structure, because small red shifts in the resulting emission spectra were observed.

Combined transcriptomic-(1)H NMR metabonomic study reveals yhat monoethylhexyl phthalate stimulates adipogenesis and glyceroneogenesis in human adipocytes

Adipose tissue is a major storage site for lipophilic environmental contaminants. The environmental metabolic disruptor hypothesis postulates that some pollutants can promote obesity or metabolic disorders by activating nuclear receptors involved in the control of energetic homeostasis. In this context, monoethylhexyl phthalate (MEHP) is of particular concern since it was shown to activate the peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) in 3T3-L1 murine preadipocytes. In the present work, we used an untargeted, combined transcriptomic-(1)H NMR-based metabonomic approach to describe the overall effect of MEHP on primary cultures of human subcutaneous adipocytes differentiated in vitro. MEHP stimulated rapidly and selectively the expression of genes involved in glyceroneogenesis, enhanced the expression of the cytosolic phosphoenolpyruvate carboxykinase, and reduced fatty acid release. These results demonstrate that MEHP increased glyceroneogenesis and fatty acid reesterification in human adipocytes. A longer treatment with MEHP induced the expression of genes involved in triglycerides uptake, synthesis, and storage; decreased intracellular lactate, glutamine, and other amino acids; increased aspartate and NAD, and resulted in a global increase in triglycerides. Altogether, these results indicate that MEHP promoted the differentiation of human preadipocytes to adipocytes. These mechanisms might contribute to the suspected obesogenic effect of MEHP.

Lack of association between PCK1 polymorphisms and obesity, physical activity, and fitness in European Youth Heart Study (EYHS)

Phosphoenolpyruvate carboxykinase-1 (PCK1) is the rate-limiting enzyme in the hepatic gluconeogenic pathway. Studies have shown that overexpression of Pck1 in mice results in obesity-related traits and higher levels of physical activity (PA). Therefore, our aims were to investigate whether common genetic variation in the PCK1 gene influences obesity-related traits, PA, and fitness, and to examine whether PA and fitness attenuate the influence of the PCK1 polymorphisms on obesity in children. Analyses were undertaken on data from Danish and Estonian children (958 boys and 1,104 girls) from the European Youth Heart Study (EYHS), a school-based, cross-sectional study of children (mean ± s.d. age: 9.6 ± 0.4 years) and adolescents (15.5 ± 0.5 years). We genotyped eight polymorphisms that captured the common genetic variations in the PCK1 gene. The association between the PCK1 polymorphisms and BMI, waist circumference (WC), sum of four skinfolds, PA, and fitness was tested using an additive model adjusted for age, age-group, gender, maturity, and country. Interactions were tested by including interaction terms in the model. None of the polymorphisms were significantly associated with BMI, WC, sum of four skinfolds, PA, and fitness, and also with the risk of being overweight or obese (P > 0.05). The interactions between the polymorphisms and age-group, gender, PA, and fitness were not statistically significant. This is the first study to comprehensively examine the association of PCK1 polymorphisms with obesity, PA, and fitness. Despite strong evidence from animal studies, our study in the EYHS cohort failed to identify an association of PCK1 polymorphisms with obesity, PA, and fitness.

The short-chain fatty acid acetate reduces appetite via a central homeostatic mechanism

Increased intake of dietary carbohydrate that is fermented in the colon by the microbiota has been reported to decrease body weight, although the mechanism remains unclear. Here we use in vivo11C-acetate and PET-CT scanning to show that colonic acetate crosses the blood–brain barrier and is taken up by the brain. Intraperitoneal acetate results in appetite suppression and hypothalamic neuronal activation patterning. We also show that acetate administration is associated with activation of acetyl-CoA carboxylase and changes in the expression profiles of regulatory neuropeptides that favour appetite suppression. Furthermore, we demonstrate through 13C high-resolution magic-angle-spinning that 13C acetate from fermentation of 13C-labelled carbohydrate in the colon increases hypothalamic 13C acetate above baseline levels. Hypothalamic 13C acetate regionally increases the 13C labelling of the glutamate–glutamine and GABA neuroglial cycles, with hypothalamic 13C lactate reaching higher levels than the ‘remaining brain’. These observations suggest that acetate has a direct role in central appetite regulation.

Intake of total and subgroups of fat minimally affect the associations between selected single nucleotide polymorphisms in the PPARγ pathway and changes in anthropometry among European adults from cohorts of the DiOGenes study

BACKGROUND: Although the peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) pathway is central in adipogenesis, it remains unknown whether it influences change in body weight (BW) and whether dietary fat has a modifying effect on the association. OBJECTIVES: We examined whether 27 single nucleotide polymorphisms (SNPs) within 4 genes in the PPARγ pathway are associated with the OR of being a BW gainer or with annual changes in anthropometry and whether intake of total fat, monounsaturated fat, polyunsaturated fat, or saturated fat has a modifying effect on these associations. METHODS: A case-noncase study included 11,048 men and women from cohorts in the European Diet, Obesity and Genes study; 5552 were cases, defined as individuals with the greatest BW gain during follow-up, and 6548 were randomly selected, including 5496 noncases. We selected 4 genes [CCAAT/enhancer binding protein β (CEBPB), phosphoenolpyruvate carboxykinase 2, PPARγ gene (PPARG), and sterol regulatory element binding transcription factor 1] according to evidence about biologic plausibility for interactions with dietary fat in weight regulation. Diet was assessed at baseline, and anthropometry was followed for 7 y. RESULTS: The ORs for being a BW gainer for the 27 genetic variants ranged from 0.87 (95% CI: 0.79, 1.03) to 1.12 (95% CI: 0.96, 1.22) per additional minor allele. Uncorrected, CEBPB rs4253449 had a significant interaction with the intake of total fat and subgroups of fat. The OR for being a BW gainer for each additional rs4253449 minor allele per 100 kcal higher total fat intake was 1.07 (95% CI: 1.02, 1.12; P = 0.008), and similar associations were found for subgroups of fat. CONCLUSIONS: Among European men and women, the influence of dietary fat on associations between SNPs in the PPARγ pathway and anthropometry is likely to be absent or marginal. The observed interaction between rs4253449 and dietary fat needs confirmation.

Evidence that L-glutamine is better than L-alanine as gluconeogenic substrate in perfused liver of weaned fasted rats submitted to short-term insulin-induced hypoglycaemia

Gluconeogenesis in livers from overnight fasted weaned rats submitted to short-term insulin-induced hypoglycaemia (IIH) was investigated. For this purpose, a condition of hyperinsulinemia/hypoglycaemia was obtained with an intraperitoneal (ip) injection of regular insulin (1.0 U kg(-1)). Control group (COG group) received ip saline. The studies were performed 30 min after insulin (IIH group) or saline (COG group) injection. The livers from IIH and COG rats were perfused with L-alanine (5 mM), L-lactate (2 mM)), L-glutamine (10 mM) or glycerol (2 mM). Hepatic glucose, L-lactate and pyruvate production from L-alanine was not affected by IIH. In agreement with this result, the hepatic ability in producing glucose from L-lactate or glycerol remained unchanged (IIH group vs. COG group). However, livers from IIH rats showed higher glucose production from L-glutamine than livers front COG rats and, in the IIH rats, the production of glucose from L-glutamine was higher than that front L-alanine. The higher glucose production in livers from the IIH group. when compared with the COG group was due to its entrance further on gluconeogenic pathway. Taken together. the results suggest that L-glutamine is better than L-alanine, as gluconeogenic substrate in livers of hypoglyceaemic weaned rats. Copyright (C) 2008 John Wiley & Sons. Ltd.

Absence of Melatonin Induces Night-Time Hepatic Insulin Resistance and Increased Gluconeogenesis Due to Stimulation of Nocturnal Unfolded Protein Response

It is known that the circadian rhythm in hepatic phosphoenolpyruvate carboxykinase expression (a limiting catalytic step of gluconeogenesis) and hepatic glucose production is maintained by both daily oscillation in autonomic inputs to the liver and night feeding behavior. However, increased glycemia and reduced melatonin (Mel) levels have been recently shown to coexist in diabetic patients at the end of the night period. In parallel, pinealectomy (PINX) is known to cause glucose intolerance with increased basal glycemia exclusively at the end of the night. The mechanisms that underlie this metabolic feature are not completely understood. Here, we demonstrate that PINX rats show night-time hepatic insulin resistance characterized by reduced insulin-stimulated RAC-alpha serine/threonine-protein kinase phosphorylation and increased phosphoenolpyruvate carboxykinase expression. In addition, PINX rats display increased conversion of pyruvate into glucose at the end of the night. The regulatory mechanism suggests the participation of unfolded protein response (UPR), because PINX induces night-time increase in activating transcription factor 6 expression and prompts a circadian fashion of immunoglobulin heavy chain-binding protein, activating transcription factor 4, and CCAAT/enhancer-binding protein-homologous protein expression with Zenith values at the dark period. PINX also caused a night-time increase in Tribble 3 and regulatory-associated protein of mammalian target of rapamycin; both were reduced in liver of PINX rats treated with Mel. Treatment of PINX rats with 4-phenyl butyric acid, an inhibitor of UPR, restored night-time hepatic insulin sensitivity and abrogated gluconeogenesis in PINX rats. Altogether, the present data show that a circadian oscillation of UPR occurs in the liver due to the absence of Mel. The nocturnal UPR activation is related with night-time hepatic insulin resistance and increased gluconeogenesis in PINX rats. (Endocrinology 152: 1253-1263, 2011)