Molecular Modelling of Estrogen-Producing Enzymes CYP450 Aromatase and 17beta-Hydroxysteroid Dehydrogenase Type 1

Breast cancer is the most common cancer in women in the western countries. Approximately two-thirds of breast cancer tumours are hormone dependent, requiring estrogens to grow. Estrogens are formed in the human body via a multistep route starting from cholesterol. The final steps in the biosynthesis include the CYP450 aromatase enzyme, converting the male hormones androgens (preferred substrate androstenedione ASD) into estrogens(estrone E1), and the 17beta-HSD1 enzyme, converting the biologically less active E1 into the active hormone 17beta-hydroxyestradiol E2. E2 is bound to the nuclear estrogen receptors causing a cascade of biochemical reactions leading to cell proliferation in normal tissue, and to tumour growth in cancer tissue. Aromatase and 17beta-HSD1 are expressed in or near the breast tumour, locally providing the tissue with estrogens. One approach in treating hormone dependent breast tumours is to block the local estrogen production by inhibiting these two enzymes. Aromatase inhibitors are already on the market in treating breast cancer, despite the lack of an experimentally solved structure. The structure of 17beta-HSD1, on the other hand, has been solved, but no commercial drugs have emerged from the drug discovery projects reported in the literature. Computer-assisted molecular modelling is an invaluable tool in modern drug design projects. Modelling techniques can be used to generate a model of the target protein and to design novel inhibitors for them even if the target protein structure is unknown. Molecular modelling has applications in predicting the activities of theoretical inhibitors and in finding possible active inhibitors from a compound database. Inhibitor binding at atomic level can also be studied with molecular modelling. To clarify the interactions between the aromatase enzyme and its substrate and inhibitors, we generated a homology model based on a mammalian CYP450 enzyme, rabbit progesterone 21-hydroxylase CYP2C5. The model was carefully validated using molecular dynamics simulations (MDS) with and without the natural substrate ASD. Binding orientation of the inhibitors was based on the hypothesis that the inhibitors coordinate to the heme iron, and were studied using MDS. The inhibitors were dietary phytoestrogens, which have been shown to reduce the risk for breast cancer. To further validate the model, the interactions of a commercial breast cancer drug were studied with MDS and ligand–protein docking. In the case of 17beta-HSD1, a 3D QSAR model was generated on the basis of MDS of an enzyme complex with active inhibitor and ligand–protein docking, employing a compound library synthesised in our laboratory. Furthermore, four pharmacophore hypotheses with and without a bound substrate or an inhibitor were developed and used in screening a commercial database of drug-like compounds. The homology model of aromatase showed stable behaviour in MDS and was capable of explaining most of the results from mutagenesis studies. We were able to identify the active site residues contributing to the inhibitor binding, and explain differences in coordination geometry corresponding to the inhibitory activity. Interactions between the inhibitors and aromatase were in agreement with the mutagenesis studies reported for aromatase. Simulations of 17beta-HSD1 with inhibitors revealed an inhibitor binding mode with hydrogen bond interactions previously not reported, and a hydrophobic pocket capable of accommodating a bulky side chain. Pharmacophore hypothesis generation, followed by virtual screening, was able to identify several compounds that can be used in lead compound generation. The visualisation of the interaction fields from the QSAR model and the pharmacophores provided us with novel ideas for inhibitor development in our drug discovery project.

Combined Effect of Cryogel Matrix and Temperature-Reversible Soluble-Insoluble Polymer for the Development of in Vitro Human Liver Tissue

Hepatic cell culture on a three-dimensional (3D) matrix or as a hepatosphere appears to be a promising in vitro biomimetic system for liver tissue engineering applications. In this study, we have combined the concept of a 3D scaffold and a spheroid culture to develop an in vitro model to engineer liver tissue for drug screening. We have evaluated the potential of poly(ethylene glycol)-alginate-gelatin (PAG) cryogel matrix for in vitro culture of human liver cell lines. The synthesized cryogel matrix has a flow rate of 7 mL/min and water uptake capacity of 94% that enables easy nutrient transportation in the in vitro cell culture. Youngs modulus of 2.4 kPa and viscoelastic property determine the soft and elastic nature of synthesized cryogel. Biocompatibility of PAG cryogel was evaluated through MTT assay of HepG2 and Huh-7 cells on matrices. The proliferation and functionality of the liver cells were enhanced by culturing hepatic cells as spheroids (hepatospheres) on the PAG cryogel using temperature-reversible soluble-insoluble polymer, poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm). Pore size of the cryogel above 100 mu m modulated spheroid size that can prevent hypoxia condition within the spheroid culture. Both the hepatic cells have shown a significant difference (P < 0.05) in terms of cell number and functionality when cultured with PNIPAAm. After 10 days of culture using 0.05% PNIPAAm, the cell number increased by 11- and 7-fold in case of HepG2 and Huh-7 cells, respectively. Similarly, after 10 days of hepatic spheroids culture on PAG cryogel, the albumin production, urea secretion, and CYP450 activity were significantly higher in case of culture with PNIPAAm. The developed tissue mass on the PAG cryogel in the presence of PNIPAAm possess polarity, which was confirmed using F-actin staining and by presence of intercellular bile canalicular lumen. The developed cryogel matrix supports liver cells proliferation and functionality and therefore can be used for in vitro and in vivo drug testing.

何首乌炮制前后生物活性和化学成分的变化研究

何首乌为常用中药，由何首乌及含何首乌的中成药制剂所引起的不良反应也时见报道，科学阐明不良反应的物质基础并提出解决方案对何首乌的使用十分重要。本论文研究了何首乌炮制前后KM小鼠肝脏毒性基因表达谱、生物活性及化学成分的变化。所获结果支持何首乌炮制的目的是减毒、改性（改变药效），何首乌生、熟异治的观点。制首乌对抑郁症的效果显著优于生首乌，这与本草所记载的何首乌炮制后补肝肾、益精血，归肝、肾经一致。 主要结果如下： 1、 生、制首乌的毒理基因芯片研究结果 何首乌的不良反应主要表现在肝损害方面。本研究建立了生何首乌和制何首乌不同剂量的肝毒性作用模型，体重指标统计发现生何首乌各剂量组平均体重显著下降，中剂量组（10 g/kg.d）体重下降20 %，高剂量组（20 g/kg.d）体重下降42%，50%动物死亡，提示动物机体能量代谢障碍；基因芯片研究结果表明何首乌是CYP450的抑制剂，生何首乌相对于制何首乌CYP3A4、CYP4A5显著下调，导致毒性成分在体内的吸收增加，服用大剂量的生何首乌后产生明显的肝毒性；主要对以下六条Pathway产生影响：①PPAR signaling pathway，主要毒性靶基因有RXRB CYP7a1、Acadl、Apoa2、Cyp4a、 FABP2 、MAPKKK5等基因。②Calcium signaling pathway，主要毒性靶基因有CAMK2B、CACNA1F、S100A1、 F2R、Ryr1、Slc8a2、Camk4 ③Neuroactive ligand-receptor interaction，主要毒性靶基因有Chrm4、 Ntsr2 、 GABRR1、 GRIK3、F2R等基因。④Wnt signaling pathway，主要毒性靶基因有Daam2、Rac1 等基因。⑤Complement and coagulation cascades，主要毒性靶基因有F2R、Serpina1b、Cfi 、FGA等基因。⑥Oxidative hosphorylation，主要毒性靶基因有Atp5e、NDUFA1等基因。生何首乌毒性明显强于制首乌，且生何首乌水煎液的毒性大于生何乌首丙酮提取物的毒性，这一结果表明，何首乌主要的毒性成分很可能并不仅仅是传统所认为的以大黄素为代表的蒽醌类化合物，而是何首乌中大量存在的有效组分二苯乙烯苷与大黄素相互作用的结果，这一研究结果与前述的何首乌对肝药酶的影响是一致的。后续生、制首乌的化学成分差异研究表明，炮制后二苯乙烯苷含量明显降低：生首乌为5.512 %、清蒸制首乌为3.811 %、豆制首乌为3.538 %,大黄素的含量炮制后显著升高,生首乌为0.094 %、清蒸制首乌为0.119 %、豆制首乌为0.126 %。 2 生、制首乌药效差异研究结果 本文采用慢性中等强度不可预知应激刺激模型(chronic unpredictable mild stress, CUMS)和动物行为绝望实验法，研究生、制首乌抗抑郁活性的差异，制首乌（5 g/kg.d）与模型组相比有显著差异（P< 0.01），生首乌制首乌（5g/kg.d）与模型组相比无显著差异，这一结果表明制首乌抗抑郁活性显著优于生首乌。 本文比较了生、制首乌对四氧嘧啶糖尿病模型小鼠血糖的影响的差异，生首乌（5 g/kg.d）与模型组相比有显著差异（P< 0.01），制首乌（5 g/kg.d）与模型组相比无显著差异，这一结果表明生首乌降糖活性优于制首乌。这一结果与历代中医古书中生首乌治疗消渴症（糖尿病）的记载一致。 3生、制首乌化学成分差异的研究结果 本文选用HPLC-DAD指纹图谱技术结合药效成分含量测定来研究生、制首乌化学成分的差异。炮制后，何首乌中的主要化学成分并未消失，只是其含量发生了改变。炮制后二苯乙烯苷含量明显降低：生首乌为5.512 %、清蒸制首乌为3.811 %、豆制首乌为3.538 %,大黄素的含量炮制后显著升高,生首乌为0.094 %、清蒸制首乌为0.119 %、豆制首乌为0.126 %。 综上所述，炮制前后何首乌中二苯乙烯苷和大黄素含量比的变化可能是何首乌炮制减毒、改性的物质基础。 根据上述结果我们建立了生、制首乌的质量控制新模式。 In recent years, some adverse drug reactions (ADR) about some traditional Chinese medicine were reported at times. As a Chinese medicine most in use, the ADRs of Radix Polygoni multiflori (RPM) and the medicines containing the RPM were also mentioned. The resolution of the problems caused by the ADRs is very important for the use of the RPM as a medicine. The process (or preparation) is a significant feature for the clinical use of the Chinese medicine and an important technology for the safe use and good effect of the Chinese medicine. By processing, the toxicity of the Chinese medicine can be reduced, its properties can be changed and curative effect can be enhanced at the same time. The changes of the gene expression profiles for KM mice hepatotoxic effects, and the change of the biological activity and the chemical composition after being processed of the RPm were studied in the present dissertation. The RPm heatotoxicity mechanism and the toxicity target genes were explained on the gene level for the first time. With the antidepressant activity, and the hypoglycemic effect as the target, the differences on the pharmacodynamics between the processed RPm and unprocessed RPm, for the first time, were investigated. The results obtained show that the antidepressant activity of the processed RPM is far higher than the ones of unprocessed RPm. As we know, the results were reported for the first time. The quality control systems (QCS) for the processed and the unprocessed RPm were founded. The HPLC-DAD was used in the systems founded on the basis of the toxicology and the pharmacodynamics experiments. As we know, the OCSs were reported for the first time. The above-mentioned experimental results confirm that the unique process theory of the traditional Chinese medicine (TCM) used for the process of the Radix Polygoni multiflori (RPm) is correct, i.e after being processed the toxicity of the RPm decreases and its Pharmacodynamic effects change. It is known to author that there have been no similar reports in the literatures up to now. The main experimental results are summarized as follows: 1 The results on the mice toxicology gene chip for the unprocessed and processed RPm The KM mice hepatotoxic model caused by the RPm at the different dosages was established in the present study. The results obtained show that the mouse average body weight obviously decreased in the groups at the different dosages of the unprocessed RPm: the 10 g/kg.d .group decreased 20%; 20 g/kg.d. group decreased 42%, and 50% mice died at 20 g/kg.d. group. The main experimental results on the mice toxicology gene chip The RPm is the CYP450 inhibitor. As compared with the processd RPm, the CYP3A4, CYP4A5 of the unprocessed RPm demonstrate the marked downregulation, which leads to the increase of the poison absorbtion into the body with the result that the unprocessed RPm yields the marked hepatotoxication. The hepatotoxication was produced because the following 6 pathways were affected: ①PPAR signaling pathway, the chief toxicity target genes are RXRB, CYP7a1, Acadl, Apoa2, Cyp4a, FABP2 and MAPKKK5 etc. ②Calcium signaling pathway, the chief toxicity target genes are CAMK2B, CACNA1F, S100A1, F2R, Ryr1,Slc8a2 and Camk4 etc. ③Neuroactive ligand-receptor interaction, the chief toxicity target genes are Chrm4, Ntsr2, GABRR1, GRIK3 and F2R etc. ④Wnt signaling pathway, the chief toxicity target genes are Daam2, Rac1 etc. ⑤Complement and coagulation cascades, the chief toxicity target genes are F2R, Serpina1b, Cfi and FGA etc. ⑥Oxidative phosphorylation, the chief toxicity target genes are Atp5e, NDUFA1 etc. The above experimental results, for the first time , demonstrate on the gene level that the unprocessed Rpm toxicity is far stronger than the processed RPm one, and the toxicity of the water decoction of the unprocessed RPm is greater than the one of its acetone extracts, which shows that the chief toxicity components of the RPm are probably not only the anthraquinones, for example, the emodin, but the complex compounds produced by the interaction between the emondin and the stilbene glucoside which is the largest component of the unprocessed RPm. The result is accordance with the above effect of the RPm on the hepatic drugenzyme. Aftter being processed, in fact, the content of the stibene glucoside in the RPm markedly decreases. 2. The results on the pharmacodynamic differences between the unprocessed and processed RPm The results obtained show that the effects of processing on RPm pharmacodynamic behaviour received in the Chinese Material Medica are correct. It is known to author that this is the first experimental result in the research materials now available. The chief results are as follows: For the treatment of the antidepressant, the curative effect of the processed RPm is far better than the one of the unprocessed RPm. By contrast with the above results, the hypoblycemic effect of the unprocessed RPm is better than the one of the processed RPm. 3. The results on the Chemical Composition The results obtained by using HPLC-DAD fingerprint and by the determination of effective component content show that the main chemical components in the RPm after being processed do not disappear, but their contents change. The contents of the stilbene glucoside (SG) and emodin in the different samples were determined as follows: SG contents 5.512 % for the unprocessed RPm 3.811 % for the processed RPm (Steamed) 3.588 % for the processed RPm (black soybean) Emodin contents 0.094 % for the unprocessed RPm 0.119 % for the processed RPm (Steamed) 0.126 % for the processed RPm (black soybean) The combination of above experimental results on the toxicity, the pharmacodynamics and the chemical composition indicates that the changes of the content ratio of SG/emodin may be the substance base of the toxicity decrease and pharmacodynamic changes of the RPM by the processing.

多氯联苯对小鼠肝微粒体CYP1A1酶活力及其mRNA表达的影响

多氯联苯是一种含氯有机化合物，因为具有良好的物理化学稳定性，自发明并实现工业生产以来被广泛用于各生产领域。但由于其极高的亲脂性和高生物富集性，多氯联苯对生物体诸如免疫功能、激素代谢和生殖遗传等各个方面有重要影响。细胞色素CYP450是机体中混合功能氧化酶系中最重要的一族氧化酶，主要分布在肝脏，参与了包括药物.

Paracetamol metabolism in postoperative patients

Introduction: Despite being available for more than 50 years, there is still much to learn about paracetamol. Postoperative analgesic regimens that maintain good pain control while minimising exposure to opiates are beneficial and paracetamol has had a resurgence in this role since an IV formulation came to market. However there is evidence to suggest currently licensed doses are sub-therapeutic, especially when administered orally or rectally. Higher, unlicensed doses are now being advocated but, prior to this study, there was little evidence of their safety in surgical patients. When assessing drug safety in surgical patients a number of surgery and patient related factors influence results, and these must be considered. Methods: Major and intermediate surgical patients were recruited from two hospitals in Ireland. They were administered IV paracetamol at either 9g or 4g daily doses. In addition they received daily sub therapeutic doses of four other medicines to indicate the activity of their CYP450 enzymes that are involved in paracetamol metabolism. Urine and blood samples were collected to determine paracetamol pharmacokinetics, CYP450 activity, inflammatory cytokine concentration and for evidence of hepatotoxicity. Results: There were 33 patients that participated in the study. There was no evidence of clinically significant hepatotoxicity occurring in any patient during the study period, but there could have been changes following this time. Paracetamol disposition was shown to change, however half-life remained relatively constant. There were a number of changes to the way paracetamol was metabolised following surgery that maintained this rate of elimination. Conclusion: Doses of up to 9g per day given to major surgical patients for up to five days postoperatively produced no evidence of hepatotoxicity. Further research is warranted to determine the clinical utility of these higher doses

A sensitive bioassay for the mycotoxin aflatoxin B1, which also responds to the mycotoxins aflatoxin G1 and T-2 toxin, using engineered baker's yeast

A novel aflatoxin B(1) bioassay was created by introducing a Lipomyces kononenkoae alpha-amylase gene into a strain of S. cerevisiae capable of expressing the human cytochrome P450 3A4 (CYP3A4), and the cognate human CYP450 reductase. This strain and a dextranase-expressing strain were used in the development of a microtitre plate mycotoxin bioassay, which employed methanol as the solvent and polymyxin B nonapeptide as a permeation enhancer. Stable co-expression of the CYP3A4 gene system and of the dextranase and amylase genes in the two bioassay strains was demonstrated. The bioassay signalled toxicity as inhibition of secreted carbohydrase activity, using sensitive fluorimetric assays. The amylase-expressing strain could detect aflatoxin B(1) at 2 ng/ml, and was more sensitive than the dextranase-expressing strain. Aflatoxin G(1) could be detected at 2 microg/ml, and the trichothecene mycotoxin T-2 toxin was detectable at 100 ng/ml.

Modulation du cytochrome P450 dans un modèle murin d'insuffisance rénale chronique

Introduction : Les modèles murins sont grandement utilisés dans l’étude des maladies rénales et des pathologies associées. La concentration de la créatinine sérique est un bon indicateur de la filtration glomérulaire et en présence d’insuffisance rénale chronique (IRC), les concentrations de créatinine sérique (et la clairance) reflètent la sévérité de l’IRC. De plus, il a été démontré que l’IRC modifie le métabolisme des médicaments en diminuant l’activité et l’expression des enzymes hépatiques du cytochrome P450 (CYP450). Afin d’étudier la modulation du P450 par l’IRC avec un modèle murin et de confirmer nos résultats chez le rat, nous devons 1) développer un modèle d’IRC chez la souris, 2) mettre au point une technique de dosage des marqueurs de l’IRC et, 3) évaluer l’expression protéique du CYP450 en présence IRC. Matériel et Méthode : Trois modèles chirurgicaux d’IRC chez la souris ont été développés. Une méthode du dosage de la créatinine par chromatographie liquide à haute performance (CLHP) a été mise au point chez la souris et l’expression protéique du P450 a été mesurée par immunobuvardage de type Western. Résultats : Plusieurs paramètres de CLHP comme le pH, la concentration et le débit de la phase mobile modifient le pic d’élution et le temps de rétention de la créatinine. Concernant le modèle expérimental, on observe une perte de poids et une augmentation de la concentration plasmatique de la créatinine chez les souris avec une IRC. De plus, l’expression protéique de plusieurs isoformes du cytochrome P450 est modulée par l’IRC. Nous observons une diminution du CYP 2D de 42% (p < 0,01), du CYP 3A11 de 60% et du CYP 1A de 37% (p <0,01) par rapport aux souris témoins. On ne dénote aucun changement significatif au niveau de l’isoforme 2E1. Conclusion : Il est possible d’induire une insuffisance rénale chronique chez la souris suite à une néphrectomie. La technique de dosage de la créatinine par CLHP est précise et exacte et permet de caractériser la sévérité de l’IRC chez la souris. L’expression protéique du CYP450 est régulée à la baisse dans le foie des souris atteintes d’IRC.

Modulation du cytochrome P450 par l’insuffisance rénale chronique dans un modèle murin transgénique

L’insuffisance rénale chronique (IRC) est associée à une diminution de la clairance métabolique des médicaments résultant en partie de l’inhibition des cytochromes P450 (CYP450) et des enzymes de phase II, notamment la N-acétyltransférase 2 (NAT2), tel que démontré chez le rat. Nous avons précédemment démontré le rôle de l'hormone parathyroïdienne (PTH) dans la diminution des CYP450 hépatiques chez le rat souffrant d’IRC. Toutefois, l’étude des mécanismes sous-jacents pouvant être facilitée par l’utilisation de souris transgéniques, l’objectif de cette étude consiste à confirmer ces résultats dans un modèle murin. D’abord, afin de valider ce modèle expérimental, une IRC a été induite par néphrectomie subtotale 3/4 chez des souris C57BL/6, puis l’expression protéique et génique des CYP450 et de la Nat2 hépatiques a été étudiée. Les résultats indiquent que l’IRC induit effectivement une diminution d’expression de ces enzymes dans un modèle murin. Ensuite, des souris mutantes pour le gène codant la PTH (PTH-/-) et les souris correspondantes de type sauvage (PTH+/+) ont été néphrectomisées, puis l’expression protéique et génique des CYP450 hépatiques a été analysée. Si la PTH est responsable de la diminution du CYP450 en situation d’IRC, les souris PTH-/- atteintes d’IRC ne devraient présenter aucune baisse d’expression. Les résultats obtenus pour les souris PTH-/- ne peuvent être interprétés, puisque chez les souris PTH+/+ atteintes d'IRC, le CYP450 hépatique est inchangé par rapport aux souris PTH+/+ témoins. Des expériences supplémentaires seront requises afin de déterminer si la régulation à la baisse du CYP450 précédemment observée est contrecarrée par l’absence de PTH.

Effet de l’insuffisance rénale chronique sur les enzymes du cytochrome P450 dans le cerveau de rat

Introduction: Nous avons déjà montré que l’insuffisance rénale chronique (IRC) entraîne une régulation négative du cytochrome P450 (CYP450) dans le foie et l’intestin de rat. La présente étude cherche à déterminer l’effet de l’IRC sur l’expression des enzymes du CYP450 dans le cerveau de rat. L’expression génique, protéique ainsi que l’activité des isoenzymes du CYP450 ont été analysées dans différentes régions du cerveau (hippocampe, cervelet, cortex et parenchyme cérébral) afin de déterminer l’effet de l’insuffisance rénale chronique sur le métabolisme cérébral des médicaments par le CYP450. Méthodes: Le cerveau entier de rats atteints d’IRC (induite par une néphrectomie sub-totale 5/6) et de rats témoins (laparotomie blanche) a été disséqué en 4 parties (cortex, cervelet, hippocampe et parenchyme cérébral). L’expression protéique et celle de l’ARNm des isoformes 1A, 2C11, 2D, 3A et 4A du cytochrome P450 a été étudiée respectivement par immunobuvardage de type Western et PCR en Temps Réel. L’activité du CYP3A a été mesurée par le métabolisme du DFB en DFH sur des préparations de microsomes de cerveau. Une technique de culture cellulaire d’astrocytes a été mise au point et a permis d’évaluer l’expression des enzymes dans ces cellules suite à l’incubation des astrocytes avec le sérum de rats atteints d’insuffisance rénale chronique. Résultats: Chez les rats atteints d’IRC, les niveaux géniques de CYP1A, 2C et 3A sont diminués d’au moins 40% (p < 0,05) dans presque toutes les parties étudiées. Les niveaux d’ARNm du CYP2D demeurent inchangés. De plus, une diminution significative d’au moins 45% (p < 0,05) de l’expression protéique des CYP1A, 2C et 3A est observée dans presque toutes les structures étudiées. L’activité enzymatique de CYP3A est diminuée significativement dans le cerveau de rats IRC, ainsi que l’expression des enzymes du CYP2C11 dans les astrocytes en culture lorsqu’incubés avec du sérum de rat urémique. Conclusions: Ces études démontrent que le cerveau est également affecté par l’IRC. Ceci se traduit par une diminution de l’expression protéique, génique, ainsi que de l’activité des enzymes du CYP450. Cette diminution pourrait expliquer une augmentation des effets secondaires dans le système nerveux central en IRC.

Characterizing the Expression of Cytochrome P450s in Breast Cancer Cells

Une résistance aux agents anticancéreux utilisés dans le traitement du cancer du sein est souvent associée à un échec de traitement. Des variations dans le devenir des agents anticancéreux dans l’organisme, sont des facteurs pouvant expliquer des phénomènes de résistance. Notre but était d’évaluer l’impact des isoenzymes du CYP450s, dans le métabolisme local des agents anticancéreux. Notre premier objectif était de valider un gène rapporteur pour nos analyses de PCR en temps réel. Pour ce faire, nous avons criblé l’expression de 6 gènes rapporteurs dans 23 lignées cellulaires. NUP-214 a été démontré comme étant le gène rapporteur le plus stable avec un écart-type de seulement 0.55 Ct. Notre deuxième objectif était de déterminer le niveau d’expression des ARNm de 19 isoformes du CYP450 dans plusieurs lignées cellulaires du cancer du sein. Les ARNm des CYP450s ont démontré une très grande variabilité entre les lignées cellulaires. Les isoformes CYP1B1 et CYP2J2 démontrent l’expression la plus importante pour la majorité des lignées. Notre troisième objectif était d’évaluer la corrélation entre l’expression des isoformes des CYP450s et leur activité métabolique en utilisant les substrats spécifiques du CYP1B1 et 2J2, 7-éthoxyrésorufine et ébastine, respectivement. Une forte corrélation (r2=0.99) fut observée entre l’activité métabolique vis-à-vis l’ébastine et l’expression du CYP2J2. De même, le métabolisme du 7-éthoxyrésorufine était fortement corrélé (r2=0.98) avec l’expression du CYP1B1. En résumé, ces résultats suggèrent que le métabolisme local des agents anticancéreux pourrait significativement moduler le devenir des agents anticancéreux dans l’organisme, et pourrait être ainsi, une source de résistance.

Effet de l'insuffisance rénale chronique sur les enzymes de phase II

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L’inhibition des cytochromes P450 dans les cas d’insuffisance rénale chronique : rôle de l’hormone parathyroïdienne.

L’insuffisance rénale chronique (IRC) est associée à une réduction du métabolisme de plusieurs médicaments, due à une diminution du cytochrome P450 (CYP450) hépatique. Nos études précédentes ont montré que l’IRC affecte l’activité in vivo et in vitro, de même que l’expression protéique et génique des différents isoformes du CYP450, via la présence du sérum urémique et de l’hormone parathyroïdienne (PTH). Ce projet de doctorat se divise en quatre parties. Premièrement, nous avons développé une méthode d’analyse de l’activité du CYP450, à l’aide de la production du 3-hydroxy-5,5-dimethyl-4-[4-(methylsulfonyl)phenyl] furan-2(5H)-one (DFH) à partir du 3-[(3,4-difluorobenzyl)oxy]-5,5-dimethyl-4-[4-methylsulfonyl)phenyl] furan-2(5H)-one (DFB). Cette méthode nous a permis de mieux quantifier l’activité dans les études subséquentes. Deuxièmement, l’activité du CYP450 3A est diminuée chez les patients atteints d’IRC. De plus, il a déjà été démontré que des toxines urémiques dialysables seraient impliquées puisque l’hémodialyse prévient cette inhibition du CYP450. Par contre, le mécanisme expliquant l’amélioration transitoire la composition du sérum de patients atteints d’IRC par l’hémodialyse n’est pas connu. L’objectif du projet est d’évaluer l’effet de l’hémodialyse sur l’expression protéique et génique, de même que sur l’activité du CYP450 3A2 dans un modèle d’hépatocytes de rat en culture. Troisièmement, la déficience en calcidiol est fréquente dans les cas d’IRC et l’étiologie est peu connue. Nous avons récemment montré que l’IRC est associée à une diminution du métabolisme des médicaments par le foie suite à une réduction des différents isoformes du CYP450 en partie médiée par l’hormone parathyroïdienne (PTH). La 25-hydroxylation de la vitamine D, au niveau du foie, permet la formation du calcidiol par différents isoformes du CYP450 (CYP2C11, 27A1, 2R1, 3A2 et 2J3) et pourrait être ainsi altérée en présence d’IRC. Les objectifs de cette étude sont de a) confirmer la diminution de synthèse de calcidiol en présence d’IRC et b) évaluer le rôle de la PTH dans la déficience en calcidiol. Finalement, afin de mieux comprendre les inhibitions du CYP450, nous avons étudié les voies de signalisation impliquées dans la régulation du CYP450 en présence d’IRC et avec la PTH puisque les mécanismes d’action demeurent imprécis. La contribution des facteurs de transcription et des récepteurs nucléaires suivants est étudiée ; le récepteur pregnane X (PXR), le récepteur constitutif androstane (CAR) et le facteur nucléaire kappa B (NF-κB), puisqu’ils sont potentiellement activés par le récepteur de la PTH et ces molécules ont été précédemment impliqués dans la régulation du CYP450. Les résultats obtenus montrent que l’hémodialyse des patients atteints d’IRC améliore transitoirement l’expression du CYP450 lorsque des hépatocytes sont mis en culture avec du sérum provenant de ces patients. Aussi, la 25-hydroxylation de la vitamine D est affectée par l’IRC. Les voies de signalisation du NF-κB et les facteurs nucléaires PXR et CAR sont impliqués dans l’inhibition du CYP450. En conclusion, l’IRC affecte, non seulement le métabolisme des médicaments mais aussi l’hydroxylation de la vitamine D, un des rôles endogènes effectués par le CYP450. Ces études nous permettent de mieux comprendre les effets de l’IRC afin de mieux cibler les traitements de choix pour les patients qui en sont atteints.

The intracellular genistein metabolite 5,7,3 ',4 '-tetrahydroxyisoflavone mediates G2-M cell cycle arrest in cancer cells via modulation of the p38 signaling pathway

The cellular actions of genistein are believed to mediate the decreased risk of breast cancer associated with high soy consumption. We have investigated the intracellular metabolism of genistein in T47D tumorigenic and MCF-10A nontumorigenic cells and assessed the cellular actions of resultant metabolites. Genistein selectively induced growth arrest and G2-M phase cell cycle block in T47D but not MCF10A breast epithelial cells. These antiproliferative effects were paralleled by significant differences in the association of genistein to cells and in particular its intracellular metabolism. Genistein was selectively taken up into T47D cells and was subject to metabolism by CYP450 enzymes leading to the formation of both 5,7,3',4'-tetrahydroxyisoflavone (THIF) and two glutathionyl conjugates of THIF THIF inhibited cdc2 activation via the phosphorylation of p38 MAP kinase, suggesting that this species may mediate genistein's cellular actions. THIF exposure activated p38 and caused subsequent inhibition of cyclin B1 (Ser 147) and cdc2 (Thr 161) phosphorylation, two events critical for the correct functioning of the cdc2-cyclin B1 complex. We suggest that the formation of THIF may mediate the cellular actions of genistein in tumorigenic breast epithelial cells via the activation of signaling through p38. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Novel Application of 2D and 3D-Similarity Searches To Identify Substrates among Cytochrome P450 2C9, 2D6, and 3A4

Cytochrome P450 (CYP450) is a class of enzymes where the substrate identification is particularly important to know. It would help medicinal chemists to design drugs with lower side effects due to drug-drug interactions and to extensive genetic polymorphism. Herein, we discuss the application of the 2D and 3D-similarity searches in identifying reference Structures with higher capacity to retrieve Substrates of three important CYP enzymes (CYP2C9, CYP2D6, and CYP3A4). On the basis of the complementarities of multiple reference structures selected by different similarity search methods, we proposed the fusion of their individual Tanimoto scores into a consensus Tanimoto score (T(consensus)). Using this new score, true positive rates of 63% (CYP2C9) and 81% (CYP2D6) were achieved with false positive rates of 4% for the CYP2C9-CYP2D6 data Set. Extended similarity searches were carried out oil a validation data set, and the results showed that by using the T(consensus) score, not only the area of a ROC graph increased, but also more substrates were recovered at the beginning of a ranked list.

Análise hormonal, imunolocalização e quantificação dos receptores de andrógenos (AR) e estrógenos (ER-α E ER-β) em ovário e útero de ratas submetidas a diferentes doses de decanoato de nandrolona: avaliação nos períodos pós-tratamento e pós-recuperação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)