Association of CYP7A1 -278A>C polymorphism and the response of plasma triglyceride after dietary intervention in dyslipidemic patients

We investigated the effect of the -278A>C polymorphism in the CYP7A1 gene on the response of plasma lipids to a reduced-fat diet for 6 to 8 weeks in a group of 82 dyslipidemic males with a mean age of 46.0 ± 11.7 years. Individuals who presented at least one high alteration in total cholesterol, low-density lipoprotein cholesterol or triglyceride values were considered to be dyslipidemic. Exclusion criteria were secondary dyslipidemia due to diabetes mellitus, renal, liver, or thyroid disease. None of the subjects were using lipid-lowering medication. Baseline and follow-up lipid concentrations were measured. The genotypes were determined by the digestion of PCR products with the BsaI restriction endonuclease. There were statistically significant reductions in plasma total cholesterol, low-density lipoprotein cholesterol and triglyceride concentrations after dietary intervention. The minor allele C has a frequency of 43%. Carriers of the C allele had significantly lower triglyceride concentrations (P = 0.02) than AA homozygotes. After adjustment of covariates, subjects with the AC and CC genotypes showed a greater reduction in triglyceride concentrations compared to subjects with the AA genotype. Multiple linear regression analyses showed that the AC and CC CYP7A1 genotypes accounted for 5.2 and 6.2% of triglyceride concentration during follow-up and adjusted percent of change of triglyceride concentration, respectively. The present study provides evidence that -278A>C polymorphism in the CYP7A1 gene can modify triglyceride concentrations in response to a reduced fat diet in a dyslipidemic male population. This gene represents a potential locus for a nutrigenetic directed approach.

Aerobic Exercise Improves Reverse Cholesterol Transport in Cholesteryl Ester Transfer Protein Transgenic Mice

We analyzed the effect of a 6-week aerobic exercise training program on the in vivo macrophage reverse cholesterol transport (RCT) in human cholesteryl ester transfer protein (CETP) transgenic (CETP-tg) mice. Male CETP-tg mice were randomly assigned to a sedentary group or a carefully supervised exercise training group (treadmill 15 m/min, 30 min sessions, five sessions per week). The levels of plasma lipids were determined by enzymatic methods, and the lipoprotein profile was determined by fast protein liquid chromatography (FPLC). CETP activity was determined by measuring the transfer rate of (14)C-cholesterol from HDL to apo-B containing lipoproteins, using plasma from CETP-tg mice as a source of CETP. The reverse cholesterol transport was determined in vivo by measuring the [(3)H]-cholesterol recovery in plasma and feces (24 and 48 h) and in the liver (48 h) following a peritoneal injection of [(3)H]-cholesterol labeled J774-macrophages into both sedentary and exercise trained mice. The protein levels of liver receptors were determined by immunoblot, and the mRNA levels for liver enzymes were measured using RT-PCR. Exercise training did not significantly affect the levels of plasma lipids or CETP activity. The HDL fraction assessed by FPLC was higher in exercise-trained compared to sedentary mice. In comparison to the sedentary group, a greater recovery of [(3)H]-cholesterol from the injected macrophages was found in the plasma, liver and feces of exercise-trained animals. The latter occurred even with a reduction in the liver CYP7A1 mRNA level in exercised trained animals. Exercise training increased the liver LDL receptor and ABCA-1 protein levels, although the SR-BI protein content was unchanged. The RCT benefit in CETP-tg mice elicited by exercise training helps to elucidate the role of exercise in the prevention of atherosclerosis in humans.

Biological, clinical and population relevance of 95 loci for blood lipids.

Plasma concentrations of total cholesterol, low-density lipoprotein cholesterol, high-density lipoprotein cholesterol and triglycerides are among the most important risk factors for coronary artery disease (CAD) and are targets for therapeutic intervention. We screened the genome for common variants associated with plasma lipids in >100,000 individuals of European ancestry. Here we report 95 significantly associated loci (P < 5 x 10(-8)), with 59 showing genome-wide significant association with lipid traits for the first time. The newly reported associations include single nucleotide polymorphisms (SNPs) near known lipid regulators (for example, CYP7A1, NPC1L1 and SCARB1) as well as in scores of loci not previously implicated in lipoprotein metabolism. The 95 loci contribute not only to normal variation in lipid traits but also to extreme lipid phenotypes and have an impact on lipid traits in three non-European populations (East Asians, South Asians and African Americans). Our results identify several novel loci associated with plasma lipids that are also associated with CAD. Finally, we validated three of the novel genes-GALNT2, PPP1R3B and TTC39B-with experiments in mouse models. Taken together, our findings provide the foundation to develop a broader biological understanding of lipoprotein metabolism and to identify new therapeutic opportunities for the prevention of CAD.

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.

The nuclear receptor PXR is a lithocholic acid sensor that protects against liver toxicity

The pregnane X receptor (PXR) is the molecular target for catatoxic steroids such as pregnenolone 16α-carbonitrile (PCN), which induce cytochrome P450 3A (CYP3A) expression and protect the body from harmful chemicals. In this study, we demonstrate that PXR is activated by the toxic bile acid lithocholic acid (LCA) and its 3-keto metabolite. Furthermore, we show that PXR regulates the expression of genes involved in the biosynthesis, transport, and metabolism of bile acids including cholesterol 7α-hydroxylase (Cyp7a1) and the Na+-independent organic anion transporter 2 (Oatp2). Finally, we demonstrate that activation of PXR protects against severe liver damage induced by LCA. Based on these data, we propose that PXR serves as a physiological sensor of LCA, and coordinately regulates gene expression to reduce the concentrations of this toxic bile acid. These findings suggest that PXR agonists may prove useful in the treatment of human cholestatic liver disease.

Impaired reverse cholesterol transport and hepatic steatosis contribute to pathogenesis of high fat dietinduced hyperlipidemia in murine models

Purpose: To investigate the pathogenesis of high fat diet (HFD)-induced hyperlipidemia (HLP) in mice, rats and hamsters and to comparatively evaluate their sensitivity to HFD. Methods: Mice, rats and hamsters were fed with high-fat diet formulation (HFD, n = 8) or a control diet (control, n = 8) for 4 weeks. Changes in body weight, relative liver weight, serum lipid profile, expressions of hepatic marker gene of lipid metabolism and liver morphology were observed in three hyperlipidemic models. Results: Elevated total cholesterol (TC), triglyceride, low density lipoprotein-cholesterol (LDL-C) and high density lipoprotein-cholesterol (HDL-C) levels and body weight were observed in all hyperlipidemic animals (p < 0.05), while hepatic steatosis was manifested in rat and hamster HLP models, and increased hepatic TC level was only seen (p < 0.05) in hamster HLP model. Suppression of HMG-CoA reductase and up-regulation of lipoproteinlipase were observed in all HFD groups. Hepatic gene expression of LDLR, CYP7A1, LCAT, SR-B1, and ApoA I, which are a response to reverse cholesterol transport (RCT), were inhibited by HFD in the three models. Among these models, simultaneous suppression of HMG-CR, LCAT, LDLR and SR-BI and elevated LPL were features of the hamster model. Conclusion: As the results show, impaired RCT and excessive fat accumulation are major contributors to pathogenesis of HFD-induced murine HLP. Thus, the hamster model is more appropriate for hyperlipidemia research.