Induction of heme oxygenase 1 by moderately oxidized low-density lipoproteins in human vascular smooth muscle cells: role of mitogen-activated protein kinases and Nrf2

Oxidized low-density lipoproteins (LDL) play a central role in atherogenesis and induce expression of the antioxidant stress protein heme oxygenase 1 (HO-1). In the present study we investigated induction of HO-1 and adaptive increases in reduced glutathione (GSH) in human aortic smooth muscle cells (SMC) in response to moderately oxidized LDL (moxLDL, 100 mu g protein/ml, 24 h), a species containing high levels of lipid hydroperoxides. Expression and activity of HO-1 and GSH levels were elevated to a greater extent by moxLDL than highly oxidized LDL but unaffected by native or acetylated LDL. Inhibitors of protein kinase C (PKC) or mitogen-activated protein kinases (MAPK) p38(MAPK) and MEK or c-jun-NH2-terminal kinase (JNK) significantly attenuated induction of HO-1. Phosphorylation of p38(MAPK), extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2), or JNK and nuclear translocation of the transcription factor Nrf2 were enhanced following acute exposure of SMC to rnoxLDL (100 mu g proteiri/ml, 1-2 h). Pretreatment of SMC with the antioxidant vitamin C (100 mu M, 24 h) attenuated the induction of HO-1 by moxLDL. Native and oxidized LDL did not alter basal levels of intracellular ATP, mitochondrial dehydrogenase activity, or expression of the lectin-like oxidized LDL receptor (LOX-1) in SMC. These findings demonstrate for the first time that activation of PKC, p38(MAPK), JNK, ERK1/2, and Nrf2 by oxidized LDL in human SMC leads to HO-1 induction, constituting an adaptive response against oxidative injury that can be ameliorated by vitamin C. (C) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Nrf1 and Nrf2 positively and c-Fos and Fra1 negatively regulate the human antioxidant response element-mediated expression of NAD(P)H:quinone oxidoreductase1 gene

Twenty-four base pairs of the human antioxidant response element (hARE) are required for high basal transcription of the NAD(P)H:quinone oxidoreductase1 (NQO1) gene and its induction in response to xenobiotics and antioxidants. hARE is a unique cis-element that contains one perfect and one imperfect AP1 element arranged as inverse repeats separated by 3 bp, followed by a “GC” box. We report here that Jun, Fos, Fra, and Nrf nuclear transcription factors bind to the hARE. Overexpression of cDNA derived combinations of the nuclear proteins Jun and Fos or Jun and Fra1 repressed hARE-mediated chloramphenicol acetyltransferase (CAT) gene expression in transfected human hepatoblastoma (Hep-G2) cells. Further experiments suggested that this repression was due to overexpression of c-Fos and Fra1, but not due to Jun proteins. The Jun (c-Jun, Jun-B, and Jun-D) proteins in all the possible combinations were more or less ineffective in repression or upregulation of hARE-mediated gene expression. Interestingly, overexpression of Nrf1 and Nrf2 individually in Hep-G2 and monkey kidney (COS1) cells significantly increased CAT gene expression from reporter plasmid hARE-thymidine kinase-CAT in transfected cells that were inducible by β-naphthoflavone and tert-butyl hydroquinone. These results indicated that hARE-mediated expression of the NQO1 gene and its induction by xenobiotics and antioxidants are mediated by Nrf1 and Nrf2. The hARE-mediated basal expression, however, is repressed by overexpression of c-Fos and Fra1.

Efecto de la hipoxia-reoxigenación y las radiaciones ionizantes en la captación de glucosa en líneas tumorales de seno y colon cocultivadas con células endoteliales.

La captación de glucosa y su conversión en lactato juega un papel fundamental en el metabolismo tumoral, independientemente de la concentración de oxígeno presente en el tejido (efecto Warburg). Sin embrago, dicha captación varía de un tipo tumoral a otro, y dentro del mismo tumor, situación que podría depender de las características microambientales tumorales (fluctuaciones de oxígeno, presencia de otros tipos celulares) y de factores estresores asociados a los tratamientos. Se estudió el efecto de la hipoxia-reoxigenación (HR) y las radiaciones ionizantes (RI) sobre la captación de glucosa, en cultivos de líneas tumorales MCF-7 y HT-29, cultivadas de forma aislada o en cocultivo con la línea celular EAhy296. Se encontró que la captación de glucosa en HR es diferente para lo descrito en condiciones de hipoxia permanente y que es modificada en el cocultivo. Se identificaron poblaciones celulares dentro de la misma línea celular, de alta y baja captación de glucosa, lo que implicaría una simbiosis metabólica de la célula como respuesta adaptativa a las condiciones tumorales. Se evaluó la expresión de NRF2 y la translocación nuclear de NRF2 y HIF1a, como vías de respuesta a estrés celular e hipoxia. La translocación nuclear de las proteínas evaluadas explicaría el comportamiento metabólico de las células tumorales de seno, pero no de colon, por lo cual deben existir otras vías metabólicas implicadas. Las diferencias en el comportamiento de las células tumorales en HR en relación con hipoxia permitirá realizar planeaciones dosimétricas más dinámicas, que reevalúen las condiciones de oxigenación tumoral constantemente.

Nrf2 activation supports cell survival during hypoxia and hypoxia/reoxygenation in cardiomyoblasts; the roles of reactive oxygen and nitrogen species

Adaptive mechanisms involving upregulation of cytoprotective genes under the control of transcription factors such as Nrf2 exist to protect cells from permanent damage and dysfunction under stress conditions. Here we explore of the hypothesis that Nrf2 activation by reactive oxygen and nitrogen species modulates cytotoxicity during hypoxia (H) with and without reoxygenation (H/R) in H9C2 cardiomyoblasts. Using MnTBap as a cell permeable superoxide dismutase (SOD) mimetic and peroxynitrite scavenger and L-NAME as an inhibitor of nitric oxide synthase (NOS), we have shown that MnTBap inhibited the cytotoxic effects of hypoxic stress with and without reoxygenation. However, L-NAME only afforded protection during H. Under reoxygenation, conditions, cytotoxicity was increased by the presence of L-NAME. Nrf2 activation was inhibited independently by MnTBap and L-NAME under H and H/R. The increased cytotoxicity and inhibition of Nrf2 activation by the presence of L-NAME during reoxygenation suggests that NOS activity plays an important role in cell survival at least in part via Nrf2-independent pathways. In contrast, O2 -• scavenging by MnTBap prevented both toxicity and Nrf2 activation during H and H/R implying that toxicity is largely dependent on O2 -.To confirm the importance of Nrf2 for myoblast metabolism, Nrf2 knockdown with siRNA reduced cell survival by 50% during 4h hypoxia with and without 2h of reoxygenation and although cellular glutathione (GSH) was depleted during H and H/R, GSH loss was not exacerbated by Nrf2 knockdown. These data support distinctive roles for ROS and RNS during H and H/R for Nrf2 induction which are important for survival independently of GSH salvage. © 2013 The Authors.

Avaliação da proteção conferida pela via de sinalização do Nrf2 num modelo experimental de sobrecarga de ferro in vivo

O ferro é encontrado em praticamente todos os seres vivos, sendo um cofator para proteínas que desempenham funções essenciais à vida. Nos mamíferos, a maioria do ferro está incorporada na hemoglobina ou armazenado no fígado, ligado à ferritina. É absorvido pelos enterócitos, sendo a principal forma de controlo dos seus níveis. A sobrecarga de ferro pode levar a hemocromatose, podendo ser tóxica para vários órgãos. O fator de transcrição Nrf2 é importante na ativação de genes citoprotetores em situações de stress oxidativo/eletrofílico, colocando-se a hipótese de que poderá estar envolvido na resposta à progressão de doença devido à sobrecarga de ferro. Com o objetivo de determinar se a via do Nrf2 representa uma proteção contra a toxicidade do ferro a nível hepático, foram realizadas duas experiências nas quais murganhos C57BL/6 (B6) e Nrf2-/- machos foram alimentados com dieta standard ou com dieta enriquecida em ferro carbonilo (FeC) (0,5% ou 2,0%). Os resultados demonstram sobrecarga de ferro nos animais que receberam dieta enriquecida, sendo que os que receberam FeC 2,0% apresentaram níveis mais elevados de ferro hepático e sérico, bem como da saturação da transferrina. Os murganhos Nrf2-/- são mais suscetíveis a esta acumulação, mostrando evidências patológicas mais graves, nomeadamente necrose hepatocítica e infiltração de células inflamatórias. A deleção do Nrf2 associado a uma dieta suplementada com FeC 2,0% parece não ser suficiente para o desenvolvimento de fibrose hepática. O estudo da expressão de genes e proteínas do metabolismo do ferro mostrou que os animais B6 e Nrf2-/- são igualmente capazes de responder à sobrecarga de ferro, sugerindo que a sua diferente suscetibilidade à toxicidade do ferro não se deverá a uma regulação ineficiente da homeostasia do Fe. A dieta com FeC 2,0% aumentou a expressão de dois genes alvo do Nrf2, Nqo1 e Gsta1, o que não se verificou com os genes e proteínas GCLC e GCLM. A expressão de genes pró-inflamatórios não mostrou evidências de inflamação nestes animais. Foi demonstrado que os animais Nrf2-/- são mais suscetíveis à toxicidade do ferro, concluindo-se que a via do Nrf2 é ativada em resposta a uma dieta contendo quantidades excessivas de FeC e que confere proteção contra a acumulação de ferro em murganhos B6.

Hepatitis c virus infection induces pro- and antiapoptotic cell response: who is the winner?

Introduction: Apoptosis plays a central role in chronic hepatitis C virus (HCV) infection. Although the activation of cell death signals has been reported, HCV infection persists in most patients suggesting a pro-survival adaptation, eventually developing hepatocellular carcinoma. This study focused on the role of mitochondria in the activation of pro- and antiapoptotic response in cells expressing HCV proteins. Materials and Methods: Human Osteosarcoma U2-OS cells inducibly expressing the HCV polyprotein; huh7.5 hepatoma cells transfected with full length HCV genome. Results: Long term induction of viral proteins in U2-OS cells induced a cyclosporine A-sensitive cytochrome c partial release from mitochondria, revealed by immunofluorescence, western blot and spectral analysis. In HCV-transfected Huh7.5 cells, release of the apoptosis inducing factor (AIF) with no apparent nuclear translocation was also observed. HCV positive cells displayed an HIF-dependent enhanced glycolysis, charachterized by up-regulation of the mitochondria-bound Hexokinase II (HKII); preliminary data on signal transduction pathway revealed the iperphosphorylation of Glycogen synthase kinase 3b(GSK3b). Conclusion: HCV causes a cell stress activating an early apoptotic response, the entity of which likely depends on the cell type. Nevertheless a wide series of cell survival mechanisms are also triggered resulting in a metabolic adaptation possibly favouring carcinogenesis. Based on our results, we propose a pro-survival mechanism linking HCV infection to inhibition of GSK-3b, stabilization of HIF1a and up-regulation of HKII, the last events causing a glycolytic shift and protecting from apoptosis.

Investigating the role of glutathione and glutathione biosynthetic genes in the adaptation of Anopheles gambiae to insecticides

Malaria remains a serious public health challenge in the tropical world, with 584,000 deaths globally in 2013, of which 90% occurred in Africa, and mostly in pregnant women and children under the age of five. Anopheles gambiae (An. gambiae) is the principal malaria vector in Africa, where vector control measures involve the use of insecticides in the forms of long-lasting insecticide-treated nets (LLINs) and indoor residual spraying (IRS). The development of insecticides resistance mitigates these approaches. Glutathione (GSH) is widely distributed among all living organisms, and is associated with detoxification pathways, especially the Glutathione S-transferases (GSTs). Its direct involvement and relevance in insecticide resistance in An. gambiae has not been determined. Thus, this work examines the contribution of GSH, its biosynthetic genes (GCLM, GCLC) and their possible transcriptional regulator Nrf2 in insecticide resistance in An. gambiae sampled from agricultural setting (areas of intensive agriculture) and residential setting (domestic area). Bioinformatics analysis, W.H.O. adult susceptibility bioassays and molecular techniques were employed to investigate. Total RNA was first isolated from the adults An. gambiae mosquitoes raised from agricultural and residential field-caught larvae which had been either challenged or unchallenged with insecticides. Semi-quantitative RT-PCR using gel image densitometry was used to determine the expression levels of GCLM, GCLC genes and Nrf2. Bioinformatics’ results established the presence of putative AGAP010259 (AhR) and AGAP005300 (Nf2e1) transcription factor binding sites in An. gambiae GCLC and GCLM promoters in silico. An. gambiae s.l. studied here were highly resistant to DDT and permethrin but less resistant to bendiocarb. Both knockdown resistance (kdr) mutation variants L1014S and L1014F that confers resistance to pyrethroid insecticides were identified in both An. coluzzii and An. arabiensis sampled from northern Nigeria. The L1014F was much associated with An. coluzzii. A significant positive correlation (P=0.04) between the frequency of the L1014F point mutation and resistance to DDT and permethrin was observed. However, a weak or non-significant correlation (P=0.772) between the frequency of the L1014S point mutation and resistance was also found. L1014S and L1014F mutations co-occurred in both agricultural and residential settings with high frequencies. However, the frequencies of the two mutations were greater in the agricultural settings than in the residential settings. The levels of total, reduced and oxidized GSH were significantly higher in mosquitoes from agricultural sites than those from residential sites. Increased oxidized GSH levels appears to correlate with higher DDT resistance. The expression levels of GCLM, GCLC and Nrf2 were also significantly up-regulated in adults An. gambiae raised from agricultural and residential field-caught larvae when challenged with insecticide. However, there was higher constitutive expression of GCLM, GCLC and Nrf2 in mosquitoes from agricultural setting. The increased expression levels of these genes and also GSH levels in this population suggest their roles in the response and adaptation of An. gambiae to insecticide challenges. There exists the feasibility of using GSH status in An. gambiae to monitor adaptation and resistance to insecticides.

Análises histopatológicas, bioquímicas e moleculares sobre os efeitos da interação entre o uso de altas doses de decanoato de nadrolona e o exercício resistido durante a fase pós-púbere sobre a próstata de ratos em processo de envelhecimento

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

The HIF1A Functional Genetic Polymorphism at Locus +1772 Associates with Progression to Metastatic Prostate Cancer and Refractoriness to Hormonal Castration

The hypoxia inducible factor 1 alpha (HIF1a) is a key regulator of tumour cell response to hypoxia, orchestrating mechanisms known to be involved in cancer aggressiveness and metastatic behaviour. In this study we sought to evaluate the association of a functional genetic polymorphism in HIF1A with overall and metastatic prostate cancer (PCa) risk and with response to androgen deprivation therapy (ADT). The HIF1A +1772 C>T (rs11549465) polymorphism was genotyped, using DNA isolated from peripheral blood, in 1490 male subjects (754 with prostate cancer and 736 controls cancer-free) through Real-Time PCR. A nested group of cancer patients who were eligible for androgen deprivation therapy was followed up. Univariate and multivariate models were used to analyse the response to hormonal treatment and the risk for developing distant metastasis. Age-adjusted odds ratios were calculated to evaluate prostate cancer risk. Our results showed that patients under ADT carrying the HIF1A +1772 T-allele have increased risk for developing distant metastasis (OR, 2.0; 95%CI, 1.1-3.9) and an independent 6-fold increased risk for resistance to ADT after multivariate analysis (OR, 6.0; 95%CI, 2.2-16.8). This polymorphism was not associated with increased risk for being diagnosed with prostate cancer (OR, 0.9; 95%CI, 0.7-1.2). The HIF1A +1772 genetic polymorphism predicts a more aggressive prostate cancer behaviour, supporting the involvement of HIF1a in prostate cancer biological progression and ADT resistance. Molecular profiles using hypoxia markers may help predict clinically relevant prostate cancer and response to ADT.

The HIF1A Functional Genetic Polymorphism at Locus +1772 Associates with Progression to Metastatic Prostate Cancer and Refractoriness to Hormonal Castration

The hypoxia inducible factor 1 alpha (HIF1a) is a key regulator of tumour cell response to hypoxia, orchestrating mechanisms known to be involved in cancer aggressiveness and metastatic behaviour. In this study we sought to evaluate the association of a functional genetic polymorphism in HIF1A with overall and metastatic prostate cancer (PCa) risk and with response to androgen deprivation therapy (ADT). The HIF1A +1772 C>T (rs11549465) polymorphism was genotyped, using DNA isolated from peripheral blood, in 1490 male subjects (754 with prostate cancer and 736 controls cancer-free) through Real-Time PCR. A nested group of cancer patients who were eligible for androgen deprivation therapy was followed up. Univariate and multivariate models were used to analyse the response to hormonal treatment and the risk for developing distant metastasis. Age-adjusted odds ratios were calculated to evaluate prostate cancer risk. Our results showed that patients under ADT carrying the HIF1A +1772 T-allele have increased risk for developing distant metastasis (OR, 2.0; 95%CI, 1.1-3.9) and an independent 6-fold increased risk for resistance to ADT after multivariate analysis (OR, 6.0; 95%CI, 2.2-16.8). This polymorphism was not associated with increased risk for being diagnosed with prostate cancer (OR, 0.9; 95%CI, 0.7-1.2). The HIF1A +1772 genetic polymorphism predicts a more aggressive prostate cancer behaviour, supporting the involvement of HIF1a in prostate cancer biological progression and ADT resistance. Molecular profiles using hypoxia markers may help predict clinically relevant prostate cancer and response to ADT.

Role of Nrf2 in the regulation of CD36 and stress protein expression in murine macrophages - Activation by oxidatively modified LDL and 4-hydroxynonenal

CD36 is an important scavenger receptor mediating uptake of oxidized low- density lipoproteins ( oxLDLs) and plays a key role in foam cell formation and the pathogenesis of atherosclerosis. We report the first evidence that the transcription factor Nrf2 is expressed in vascular smooth muscle cells, and demonstrate that oxLDLs cause nuclear accumulation of Nrf2 in murine macrophages, resulting in the activation of genes encoding CD36 and the stress proteins A170, heme oxygenase- 1 ( HO- 1), and peroxiredoxin I ( Prx I). 4- Hydroxy- 2- nonenal ( HNE), derived from lipid peroxidation, was one of the most effective activators of Nrf2. Using Nrf2- deficient macrophages, we established that Nrf2 partially regulates CD36 expression in response to oxLDLs, HNE, or the electrophilic agent diethylmaleate. In murine aortic smooth muscle cells, expressing negligible levels of CD36, both moderately and highly oxidized LDL caused only limited Nrf2 translocation and negligible increases in A170, HO- 1, and Prx I expression. However, treatment of smooth muscle cells with HNE significantly enhanced nuclear accumulation of Nrf2 and increased A170, HO- 1, and Prx I protein levels. Because PPAR-gamma can be activated by oxLDLs and controls expression of CD36 in macrophages, our results implicate Nrf2 as a second important transcription factor involved in the induction of the scavenger receptor CD36 and antioxidant stress genes in atherosclerosis.

Sensitivity to carcinogenesis is increased and chemoprotective efficacy of enzyme inducers is lost in nrf2 transcription factor-deficient mice

Induction of phase 2 enzymes, which neutralize reactive electrophiles and act as indirect antioxidants, appears to be an effective means for achieving protection against a variety of carcinogens in animals and humans. Transcriptional control of the expression of these enzymes is mediated, at least in part, through the antioxidant response element (ARE) found in the regulatory regions of their genes. The transcription factor Nrf2, which binds to the ARE, appears to be essential for the induction of prototypical phase 2 enzymes such as glutathione S-transferases (GSTs) and NAD(P)H:quinone oxidoreductase (NQO1). Constitutive hepatic and gastric activities of GST and NQO1 were reduced by 50–80% in nrf2-deficient mice compared with wild-type mice. Moreover, the 2- to 5-fold induction of these enzymes in wild-type mice by the chemoprotective agent oltipraz, which is currently in clinical trials, was almost completely abrogated in the nrf2-deficient mice. In parallel with the enzymatic changes, nrf2-deficient mice had a significantly higher burden of gastric neoplasia after treatment with benzo[a]pyrene than did wild-type mice. Oltipraz significantly reduced multiplicity of gastric neoplasia in wild-type mice by 55%, but had no effect on tumor burden in nrf2-deficient mice. Thus, Nrf2 plays a central role in the regulation of constitutive and inducible expression of phase 2 enzymes in vivo and dramatically influences susceptibility to carcinogenesis. Moreover, the total loss of anticarcinogenic efficacy of oltipraz in the nrf2-disrupted mice highlights the prime importance of elevated phase 2 gene expression in chemoprotection by this and similar enzyme inducers.