Étude du rôle de la lipase hormono-sensible dans le métabolisme du cholestérol dans le testicule de cobaye et de vison

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude du rôle de la lipase hormono-sensible dans le métabolisme du cholestérol dans le testicule de cobaye et de vison

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Les mécanismes de régulation du métabolisme lipidique par les peptides QRFP (pyroglutamylated RF-amide peptides)

Plusieurs cibles thérapeutiques dans le développement de médicaments contre l’obésité visent une diminution de l’appétit et de la masse adipeuse et à augmenter la dépense énergétique. L’appétit et le métabolisme énergétique sont régulés par certains neuropeptides qui agissent au niveau du système nerveux central, notamment dans l’hypothalamus. Parmi ces neuropeptides, les peptides RF-amide ou QRFP (pyroglutamylated RF-amide peptides), ainsi nommés par la présence du motif conservé Arg-Phe-NH2 dans le domaine C-terminal, induisent une hyperphagie et une augmentation de la masse adipeuse lorsqu’administrés par voie centrale. Les formes bioactives de ces peptides comprennent principalement 43 (QRFP-43) et 26 (QRFP-26) acides aminés. Outre les peptides QRFP, leurs récepteurs, les GPR103 de la famille des récepteurs à 7 passages transmembranaires couplés aux protéines G, sont exprimés dans l’hypothalamus. Plus récemment, des études ont montré la sécrétion de ces neuropeptides, et la présence du GPR103, dans le tissu adipeux. Cependant, le rôle de la voie signalétique (QRFP/GPR103) dans la régulation du métabolisme lipidique au niveau périphérique est peu connu. Les travaux de cette thèse ont porté sur la caractérisation des effets adipogéniques périphériques des neuropeptides QRFP. En premier lieu, nos travaux ont montré que les adipocytes 3T3-L1 et les adipocytes murins isolés des dépôts adipeux blancs expriment le prépro-QRFP et uniquement le récepteur GPR103B, un des deux sous-types de récepteurs présents chez la souris. De plus, nous avons montré que l’expression du récepteur est régulée par une diète riche en lipides réduisant l’expression du prépro-QRFP, mais augmentant celle du GPR103B dans les dépôts lipidiques. Chez l’humain, les adipocytes de l’omentum expriment autant le GPR103 que le prépro-QRFP. Nous avons de plus étudié la fonctionnalité du GPR103B dans les adipocytes 3T3-L1 par l’utilisation d’ARN interférents. Nous avons observé que ce récepteur médie les effets adipogéniques des QRFPs en augmentant l’expression du récepteur nucléaire PPAR-gamma (peroxisome proliferator-activated receptor gamma) et le facteur de transcription C/EBP-alpha (CCAAT-enhancer binding protein alpha) résultant en une accumulation des triglycérides. Nous avons aussi mis en évidence les effets anti-lipolytiques des QRFPs. En effet, les QRFP inhibent fortement la lipolyse induite avec l’isoprotérénol. L’étude des mécanismes moléculaires à l’origine des effets anti-lipolytiques du QRFP-43 a montré l’activation de la voie de signalisation PI3-K/PKB (phosphatidylinositol 3-kinase/protéine kinase B) en réponse à la stimulation du GPR103B. La réponse anti-lipolytique induite par le QRFP-43 est associée à une diminution de la phosphorylation de la périlipine A (PLIN1a) et de la lipase hormono-sensible (HSL). Nos études ont élucidé les mécanismes conduisant à l’inhibition de la phosphorylation de la PLIN1a en réponse à l’activation du GPR103B, impliquant l’inhibition de la migration de la cavéoline 1 et de la sous unité catalytique de la protéine kinase A (PKA) au niveau des gouttelettes lipidiques, ainsi que l’inhibition de l’activité des Src kinases et de la protéine kinase C (PKC). En conclusion, nos travaux ont montré que les QRFP-43 et -26 exercent un effet adipogénique et anti-lipolytique dans les adipocytes, mettant ainsi en évidence le rôle des neuropeptides QRFPs dans la régulation du métabolisme lipidique au niveau adipocytaire.

Les transporteurs sélectifs de cholestérol SR-BI, SR-BII, CD36 et ABCA1 contribuent au maintien de l’homéostasie du cholestérol intratesticulaire

Le testicule assure la production des spermatozoïdes et la sécrétion de la testostérone. Chaque fonction est assumée par un compartiment cellulaire distinct: l’épithélium séminifère et le tissu interstitiel. Le cholestérol, présent dans les deux compartiments, est un composé indispensable aux membranes cellulaires et un précurseur essentiel de la testostérone. Dans le compartiment interstitiel, environ 40 % du cholestérol utilisé pour la production hormonale est importé du sang à partir des lipoprotéines HDL et/ou LDL. Dans l’épithélium séminifère, la cellule de Sertoli assure le contrôle et le maintien de la spermatogenèse. Elle a la capacité de synthétiser du cholestérol à partir de l’acétate in vitro, néanmoins, il n’y a pas d’évidence qu’elle le fait in vivo. De plus il existe, au niveau des tubules séminifères, une barrière hémato-testiculaire qui empêche le libre passage de plusieurs composés sanguins, y compris le cholestérol. Nous avons testé l’hypothèse qu’il existe des moyens d’importation du cholestérol sanguin, mais aussi l’exportation du cholestérol intra-tissulaire, qui contourneraient cette barrière et qui contribueraient au maintien du taux intratubulaire du cholestérol compatible avec le bon déroulement de la spermatogenèse. Nous avons comparé les taux de variation de l’expression de l’ARNm et de la protéine des transporteurs sélectifs de cholestérol SR-BI, SR-BII, CD36 et ABCA1 aux taux de variation du cholestérol libre et estérifié au cours de la spermatogenèse chez les souris normales durant le développement postnatal. Afin de mieux apprécier le niveau d’implication de chacun de ces récepteurs, nous avons examiné comment la suppression du gène d’une enzyme comme la lypase hormono-sensible (HSL) ou de celui d’un transporteur de cholestérol comme SR-BI, CD36 ou NPC1 était compensée et comment cette suppression affectait le taux de cholestérol libre et estérifié dans chacun des deux compartiments cellulaires du testicule. Nous avons dans un premier temps mis au point une nouvelle technique d’isolation des testicules en fraction enrichie en tissu interstitiel (ITf) et en tubules séminifères (STf) qui a l’avantage de mieux préserver l’intégrité des formes phosphorylées et glycosylées des protéines comparée aux techniques préexistantes. Les résultats de nos analyses ont montré que l’expression de SR-BI et CD36 étaient maximales dans les ITf au moment où les souris ont complété leur maturité sexuelle et où le niveau de synthèse de la testostérone était maximal. Dans les tubules séminifères, l’expression maximale de SR-BI et le taux le plus élevé de cholestérol estérifié étaient mesurés de façon concomitante à 35 jours après la naissance, au moment où la première vague de l’activité spermatogénétique était complétée. L’expression de l’ABCA1 était maximale au moment où le taux de cholestérol était élevé et minimale au moment où le taux de cholestérol était le plus bas, alors que le niveau d’expression de CD36 était maximal chez l’adulte au moment où le taux de spermiation était le plus élevé. L’expression de SR-BII variait peu dans les deux compartiments cellulaires durant le développement. La suppression génétique de la HSL et de NPC1, qui cause une infertilité chez les souris mâles, était accompagnée d’une accumulation de cholestérol libre et estérifié dans les tubules séminifères. Par contre, la suppression génétique de SR-BI et CD36, qui ne causent pas d’infertilité chez les souris mâles était sans impact significatif sur le taux de cholestérol intratubulaire. Nous avons montré que l’invalidation génétique d’un transporteur sélectif ou d’une enzyme du métabolisme du cholestérol était accompagnée d’un ensemble de mécanismes de compensation visant à maintenir le taux de cholestérol libre aux niveaux semblables à ceux mesurés dans les fractions tissulaires de souris normales. Ensemble, nos résultats ont montré que l’expression des transporteurs sélectifs de cholestérol SR-BI, SR-BII, CD36 et ABCA1 variait en fonction de la spermatogenèse et du taux intratesticulaire du cholestérol suggérant leur contribution au maintien de l’homéostasie du cholestérol intratesticulaire.

Monoacylglycerol, alpha/beta-hydrolase domain-6, and the regulation of insulin secretion and energy metabolism

Le cycle glycérolipides/acides gras libres (GL/FFA) est une voie métabolique clé qui relie le métabolisme du glucose et des acides gras et il est composé de deux processus métaboliques appelés lipogenèse et lipolyse. Le cycle GL/FFA, en particulier la lipolyse des triglycérides, génère diverses molécules de signalisation pour réguler la sécrétion d'insuline dans les cellules bêta pancréatiques et la thermogenèse non-frissonnante dans les adipocytes. Actuellement, les lipides provenant spécifiquement de la lipolyse impliqués dans ce processus sont mal connus. L’hydrolyse des triglycérides dans les cellules β est réalisée par les actions successives de la triglycéride lipase adipocytaire pour produire le diacylglycérol, ensuite par la lipase hormono-sensible pour produire le monoacylglycérol (MAG) et enfin par la MAG lipase (MAGL) qui relâche du glycerol et des acides gras. Dans les cellules bêta, la MAGL classique est très peu exprimée et cette étude a démontré que l’hydrolyse de MAG dans les cellules β est principalement réalisée par l'α/β-Hydrolase Domain-6 (ABHD6) nouvellement identifiée. L’inhibition d’ABHD6 par son inhibiteur spécifique WWL70, conduit à une accumulation des 1-MAG à longues chaines saturées à l'intérieur des cellules, accompagnée d’une augmentation de la sécrétion d'insuline stimulée par le glucose (GSIS). Baisser les niveaux de MAG en surexprimant ABHD6 dans la lignée cellulaire bêta INS832/13 réduit la GSIS, tandis qu’une augmentation des niveaux de MAG par le « knockdown » d’ABHD6 améliore la GSIS. L'exposition aiguë des monoacylglycérols exogènes stimule la sécrétion d'insuline de manière dose-dépendante et restaure la GSIS supprimée par un inhibiteur de lipases appelé orlistat. En outre, les souris avec une inactivation du gène ABHD6 dans tous les tissus (ABHD6-KO) et celles avec une inactivation du gène ABHD6 spécifiquement dans la cellule β présentent une GSIS stimulée, et leurs îlots montrent une augmentation de la production de monoacylglycérol et de la sécrétion d'insuline en réponse au glucose. L’inhibition d’ABHD6 chez les souris diabétiques (modèle induit par de faibles doses de streptozotocine) restaure la GSIS et améliore la tolérance au glucose. De plus, les résultats montrent que les MAGs non seulement améliorent la GSIS, mais potentialisent également la sécrétion d’insuline induite par les acides gras libres ainsi que la sécrétion d’insuline induite par divers agents et hormones, sans altération de l'oxydation et l'utilisation du glucose ainsi que l'oxydation des acides gras. Nous avons démontré que le MAG se lie à la protéine d’amorçage des vésicules appelée Munc13-1 et l’active, induisant ainsi l’exocytose de l'insuline. Sur la base de ces observations, nous proposons que le 1-MAG à chaines saturées agit comme facteur de couplage métabolique pour réguler la sécrétion d'insuline et que ABHD6 est un modulateur négatif de la sécrétion d'insuline. En plus de son rôle dans les cellules bêta, ABHD6 est également fortement exprimé dans les adipocytes et son niveau est augmenté avec l'obésité. Les souris dépourvues globalement d’ABHD6 et nourris avec une diète riche en gras (HFD) montrent une faible diminution de la prise alimentaire, une diminution du gain de poids corporel et de la glycémie à jeun et une amélioration de la tolérance au glucose et de la sensibilité à l'insuline et ont une activité locomotrice accrue. En outre, les souris ABHD6-KO affichent une augmentation de la dépense énergétique et de la thermogenèse induite par le froid. En conformité avec ceci, ces souris présentent des niveaux élevés d’UCP1 dans les adipocytes blancs et bruns, indiquant le brunissement des adipocytes blancs. Le phénotype de brunissement est reproduit dans les souris soit en les traitant de manière chronique avec WWL70 (inhibiteur d’ABHD6) ou des oligonucléotides anti-sense ciblant l’ABHD6. Les tissus adipeux blanc et brun isolés de souris ABHD6-KO montrent des niveaux très élevés de 1-MAG, mais pas de 2-MAG. L'augmentation des niveaux de MAG soit par administration exogène in vitro de 1-MAG ou par inhibition ou délétion génétique d’ABHD6 provoque le brunissement des adipocytes blancs. Une autre évidence indique que les 1-MAGs sont capables de transactiver PPARα et PPARγ et que l'effet de brunissement induit par WWL70 ou le MAG exogène est aboli par les antagonistes de PPARα et PPARγ. L’administration in vivo de l’antagoniste de PPARα GW6471 à des souris ABHD6-KO inverse partiellement les effets causés par l’inactivation du gène ABHD6 sur le gain de poids corporel, et abolit l’augmentation de la thermogenèse, le brunissement du tissu adipeux blanc et l'oxydation des acides gras dans le tissu adipeux brun. L’ensemble de ces observations indique que ABHD6 régule non seulement l’homéostasie de l'insuline et du glucose, mais aussi l'homéostasie énergétique et la fonction des tissus adipeux. Ainsi, 1-MAG agit non seulement comme un facteur de couplage métabolique pour réguler la sécrétion d'insuline en activant Munc13-1 dans les cellules bêta, mais régule aussi le brunissement des adipocytes blancs et améliore la fonction de la graisse brune par l'activation de PPARα et PPARγ. Ces résultats indiquent que ABHD6 est une cible prometteuse pour le développement de thérapies contre l'obésité, le diabète de type 2 et le syndrome métabolique.

Caractérisation de l'adipogenèse et des voies de la lipolyse dans les cellules adipocytaires normales et déficientes en lipases

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Caractérisation de l'adipogenèse et des voies de la lipolyse dans les cellules adipocytaires normales et déficientes en lipases

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Lys-gamma3-MSH: a global regulator of hormone sensitive lipase activity?

Gamma-melanocyte stimulating hormone (gamma-MSH) is a peptide derived from the ACTH precursor, pro-opiomelanocortin (POMC), and belongs to a family of peptides called the melanocortins that also comprises alpha- and beta-MSH. Although conserved in tetrapods, the biological role of gamma-MSH remains largely undefined. It has been demonstrated previously that gamma-MSH is involved in the regulating the activity of hormone sensitive lipase (HSL) activity in the adrenal and more recently, in the adipocyte. It has been shown also to have effects on the cardiovascular and renal systems. This short review will provide a brief overview of the role of gamma-MSH in the adrenal and the more recent report that it can also regulate HSL function in the adipocyte. We also present some preliminary data purporting a direct role for Lys-gamma(3)-MSH in the regulation of HSL phosphorylation in the heart. Taken together these data suggest that gamma-MSH peptides might play a more widespread role in lipid and cholesterol utilization.

ß- adrenergic stimulation of skeletal muscle HSL can be overridden by AMPK signaling

Hormone-sensitive lipase (HSL), an important regulatory enzyme for triacylglycerol hydrolysis within skeletal muscle, is controlled by β-adrenergic signaling as well as intrinsic factors related to contraction and energy turnover. In the current study, we tested the capacity of 5′AMP-activated protein kinase (AMPK) to suppress β-adrenergic stimulation of HSL activity. Eight male subjects completed 60 min of cycle exercise at 70% VO2 peak on two occasions: either with normal (CON) or low (LG) pre-exercise muscle glycogen content, which is known to enhance exercise-induced AMPK activity. Muscle samples were obtained before and immediately after exercise. Pre-exercise glycogen averaged 375 ± 35 and 163 ± 27 mmol·kg–1 dm for CON and LG, respectively. AMPK α-2 was not different between trials at rest and was increased (3.7-fold, P<0.05) by exercise during LG only. HSL activity did not differ between trials at rest and increased (0 min: 1.67 ± 0.13; 60 min: 2.60 ± 0.26 mmol·min–1·kg–1 dm) in CON. The exercise-induced increase in HSL activity was attenuated by AMPK α-2 activation in LG. The attenuated HSL activity during LG occurred despite higher plasma epinephrine levels (60 min: CON, 1.96 ± 0.29 vs LG, 4.25 ± 0.60 nM, P<0.05) compared with CON. Despite the attenuated HSL activity in LG, IMTG was decreased by exercise (0 min: 27.1 ± 2.0; 60 min: 22.5 ± 2.0 mmol.kg–1 dm, P<0.05), whereas no net reduction occurred in CON. To confirm the apparent effect of AMPK on HSL activity, we performed experiments in muscle cell culture. The epineprine-induced increase in HSL activity was totally attenuated (P<0.05) by AICAR administration in L6 myotubes. These data provide new evidence indicating that AMPK is a major regulator of skeletal muscle HSL activity that can override β-adrenergic stimulation. However, the increased IMTG degradation in LG suggests factors other than HSL activity are important for IMTG degradation.

Regulation of HSL serine phosphorylation in skeletal muscle and adipose tissue

Hormone-sensitive lipase (HSL) is important for the degradation of triacylglycerol in adipose and muscle tissue, but the tissue-specific regulation of this enzyme is not fully understood. We investigated the effects of adrenergic stimulation and AMPK activation in vitro and in circumstances where AMPK activity and catecholamines are physiologically elevated in humans in vivo (during physical exercise) on HSL activity and phosphorylation at Ser⁵⁶³ and Ser⁶⁶⁰, the PKA regulatory sites, and Ser⁵⁶⁵, the AMPK regulatory site. In human experiments, skeletal muscle, subcutaneous adipose and venous blood samples were obtained before, at 15 and 90 min during, and 120 min after exercise. Skeletal muscle HSL activity was increased by ~80% at 15 min compared with rest and returned to resting rates at the cessation of and 120 min after exercise. Consistent with changes in plasma epinephrine, skeletal muscle HSL Ser⁵⁶³ and Ser⁶⁶⁰ phosphorylation were increased by 27% at 15 min (P < 0.05), remained elevated at 90 min, and returned to preexercise values postexercise. Skeletal muscle HSL Ser⁵⁶⁵ phosphorylation and AMPK signaling were increased at 90 min during, and after, exercise. Phosphorylation of adipose tissue HSL paralleled changes in skeletal muscle in vivo, except HSL Ser⁶⁶⁰ was elevated 80% in adipose compared with 35% in skeletal muscle during exercise. Studies in L6 myotubes and 3T3-L1 adipocytes revealed important tissue differences in the regulation of HSL. AMPK inhibited epinephrine-induced HSL activity in L6 myotubes and was associated with reduced HSL Ser660 but not Ser563 phosphorylation. HSL activity was reduced in L6 myotubes expressing constitutively active AMPK, confirming the inhibitory effects of AMPK on HSL activity. Conversely, in 3T3-L1 adipocytes, AMPK activation after epinephrine stimulation did not prevent HSL activity or glycerol release, which coincided with maintenance of HSL Ser660 phosphorylation. Taken together, these data indicate that HSL activity is maintained in the face of AMPK activation as a result of elevated HSL Ser660 phosphorylation in adipose tissue but not skeletal muscle.

Produção de lipase pelo fungo Myceliophthora sp. F. 2.1.4, caracterização e imobilização da solução enzimática bruta

Pós-graduação em Microbiologia - IBILCE

Palmitoleic acid (n-7) increases white adipocyte lipolysis and lipase content in a PPARα-dependent manner

We investigated whether palmitoleic acid, a fatty acid that enhances whole body glucose disposal and suppresses hepatic steatosis, modulates triacylglycerol (TAG) metabolism in adipocytes. For this, both differentiated 3T3-L1 cells treated with either palmitoleic acid (16:1n7, 200 μM) or palmitic acid (16:0, 200 μM) for 24 h and primary adipocytes from wild-type or PPARα-deficient mice treated with 16:1n7 (300 mg•kg(-1)•day(-1)) or oleic acid (18:1n9, 300 mg•kg(-1)•day(-1)) by gavage for 10 days were evaluated for lipolysis, TAG, and glycerol 3-phosphate synthesis and gene and protein expression profile. Treatment of differentiated 3T3-L1 cells with 16:1n7, but not 16:0, increased basal and isoproterenol-stimulated lipolysis, mRNA levels of adipose triglyceride lipase (ATGL) and hormone-sensitive lipase (HSL) and protein content of ATGL and pSer(660)-HSL. Such increase in lipolysis induced by 16:1n7, which can be prevented by pharmacological inhibition of PPARα, was associated with higher rates of PPARα binding to DNA. In contrast to lipolysis, both 16:1n7 and 16:0 increased fatty acid incorporation into TAG and glycerol 3-phosphate synthesis from glucose without affecting glyceroneogenesis and glycerokinase expression. Corroborating in vitro findings, treatment of wild-type but not PPARα-deficient mice with 16:1n7 increased primary adipocyte basal and stimulated lipolysis and ATGL and HSL mRNA levels. In contrast to lipolysis, however, 16:1n7 treatment increased fatty acid incorporation into TAG and glycerol 3-phosphate synthesis from glucose in both wild-type and PPARα-deficient mice. In conclusion, palmitoleic acid increases adipocyte lipolysis and lipases by a mechanism that requires a functional PPARα

Cholesteryl ester accumulation and accelerated cholesterol absorption in intestine-specific hormone sensitive lipase-null mice

Hormone sensitive lipase (HSL) regulates the hydrolysis of acylglycerols and cholesteryl esters (CE) in various cells and organs, including enterocytes of the small intestine. The physiological role of this enzyme in enterocytes, however, stayed elusive. In the present study we generated mice lacking HSL exclusively in the small intestine (HSLiKO) to investigate the impact of HSL deficiency on intestinal lipid metabolism and the consequences on whole body lipid homeostasis. Chow diet-fed HSLiKO mice showed unchanged plasma lipid concentrations. In addition, feeding with high fat/high cholesterol (HF/HC) diet led to unaltered triglyceride but increased plasma cholesterol concentrations and CE accumulation in the small intestine. The same effect was observed after an acute cholesterol load. Gavaging of radioactively labeled cholesterol resulted in increased abundance of radioactivity in plasma, liver and small intestine of HSLiKO mice 4h post-gavaging. However, cholesterol absorption determined by the fecal dual-isotope ratio method revealed no significant difference, suggesting that HSLiKO mice take up the same amount of cholesterol but in an accelerated manner. mRNA expression levels of genes involved in intestinal cholesterol transport and esterification were unchanged but we observed downregulation of HMG-CoA reductase and synthase and consequently less intestinal cholesterol biosynthesis. Taken together our study demonstrates that the lack of intestinal HSL leads to CE accumulation in the small intestine, accelerated cholesterol absorption and decreased cholesterol biosynthesis, indicating that HSL plays an important role in intestinal cholesterol homeostasis.

The role of insulin and IGF2 signalling on metabolic pathways in prostate cancer progression

Prostate cancer (CaP) is the most commonly diagnosed cancer in males in Australia, North America, and Europe. If found early and locally confined, CaP can be treated with radical prostatectomy or radiation therapy; however, 25-40% patients will relapse and go on to advanced disease. The most common therapy in these cases is androgen deprivation therapy (ADT), which suppresses androgen production from the testis. Lack of the testicular androgen supply causes cells of the prostate to undergo apoptosis. However, in some cases the regression initially seen with ADT eventually gives way to a growth of a population of cancerous cells that no longer require testicular androgens. This phenotype is essentially fatal and is termed castrate resistant prostate cancer (CRPC). In addition to eventual regression, there are many undesirable side effects which accompany ADT, including development of a metabolic syndrome, which is defined by the U.S. National Library of Medicine as “a combination of medical disorders that increase the risk of developing cardiovascular disease and diabetes.” This project will focus on the effect of ADT induced hyperinsulinemia, as mimicked by treating androgen receptor positive CaP cells with insulin in a serum (hormone) deprived environment. While this side effect is not widely explored, in this thesis it is demonstrated for the first time that insulin upregulates pathways important to CaP progression. Our group has previously shown that during CaP progression, the enzymes necessary for de novo steroidogenesis are upregulated in the LNCaP xenograft model, total steroid levels are increased in tumours compared to pre castrate levels, and de novo steroidogenesis from radio-labelled acetate has been demonstrated. Because of the CaP dependence on AR for survival, we and other groups believe that CaP cells carry out de novo steroidogenesis to survive in androgen deprived conditions. Because (a) men on ADT often develop metabolic syndrome, and (b) men with lifestyle-induced obesity and hyperinsulinemia have worse prognosis and faster disease progression, and because (c) insulin causes steroidogenesis in other cell lines, the hypothesis that insulin may contribute to CaP progression through upregulation of steroidogenesis was explored. Insulin upregulates steroidogenesis enzymes at the mRNA level in three AR positive cell lines, as well as upregulating these enzymes at the protein level in two cell lines. It has also been demonstrated that insulin increases mitochondrial (functional) levels of steroid acute regulatory protein (StAR). Furthermore, insulin causes increased levels of total steroids in and induction of de novo steroid synthesis by insulin has been demonstrated at levels induced sufficient to activate AR. The effect of insulin analogs on CaP steroidogenesis in LNCaP and VCaP cells has also been investigated because epidemiological studies suggest that some of the analogs developed may have more cancer stimulatory effects than normal insulin. In this project, despite the signalling differences between glargine, X10, and insulin, these analogs did not appear to induce steroidogenesis any more potently that normal insulin. The effect of insulin of MCF7breast cancer cells was also investigated with results suggesting that breast cancer cells may be capable of de novo steroidogenesis, and that increase in estradiol production may be exacerbated by insulin. Insulin has also been long known to stimulate lipogenesis in the liver and adipocytes, and has been demonstrated to increase lipogenesis in breast cancer cells; therefore, investigation of the effect of insulin on lipogenesis, which is a hallmark of aggressive cancers, was investigated. In CaP progression sterol regulatory element binding protein (SREBP) is dysregulated and upregulates fatty acid synthase (FASN), acetyl CoA-carboxylase, and other lipogenesis genes. SREBP is important for steroidogenesis and in this project has been shown to be upregulated by insulin in CaP cells. Fatty acid synthesis provides building blocks of membrane growth, provides substrates for acid oxidation, the main energy source for CaP cells, provides building blocks for anti-apoptotic and proinflammatory molecules, and provides molecules that stimulate steroidogenesis. In this project it has been shown that insulin upregulates FASN and ACC, which synthesize fatty acids, as well as upregulating hormone sensitive lipase (HSL), diazepam-binding inhibitor (DBI), and long-chain acyl-CoA synthetase 3 (ACSL3), which contribute to lipid activation of steroidogenesis. Insulin also upregulates total lipid levels and de novo lipogenesis, which can be suppressed by inhibition of the insulin receptor (INSR). The fatty acids synthesized after insulin treatment are those that have been associated with CaP; furthermore, microarray data suggests insulin may upregulate fatty acid biosynthesis, metabolism and arachidonic acid metabolism pathways, which have been implicated in CaP growth and survival. Pharmacological agents used to treat patients with hyperinsulinemia/ hyperlipidemia have gained much interest in regards to CaP risk and treatment; however, the scientific rationale behind these clinical applications has not been examined. This thesis explores whether the use of metformin or simvastatin would decrease either lipogenesis or steroidogenesis or both in CaP cells. Simvastatin is a 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase (HMGR) inhibitor, which blocks synthesis of cholesterol, the building block of steroids/ androgens. It has also been postulated to down regulate SREBP in other metabolic disorders. It has been shown in this thesis, in LNCaP cells, that simvastatin inhibited and decreased insulin induced steroidogenesis and lipogenesis, respectively, but increased these pathways in the absence of insulin. Conversely, metformin, which activates AMP-activated protein kinase (AMPK) to shut down lipogenesis, cholesterol synthesis, and protein synthesis, highly suppresses both steroidogenesis and lipogenesis in the presence and absence of insulin. Lastly, because it has been demonstrated to increase steroidogenesis in other cell lines, and because the elucidation of any factors affecting steroidogenesis is important to understanding CaP, the effect of IGF2 on steroidogenesis in CaP cells was investigated. In patient samples, as men progress to CRPC, IGF2 mRNA and the protein levels of the receptors it may signal through are upregulated. It has also been demonstrated that IGF2 upregulates steroidogenic enzymes at both the mRNA and protein levels in LNCaP cells, increases intracellular and secreted steroid/androgen levels in LNCaPs to levels sufficient to stimulate the AR, and upregulated de novo steroidogenesis in LNCaPs and VCaPs. As well, inhibition of INSR and insulin-like growth factor 1 receptor (IGF1R), which IGF2 signals through, suggests that induction of steroidogenesis may be occurring predominantly through IGF1R. In summary, this project has illuminated for the first time that insulin is likely to play a large role in cancer progression, through upregulation of the steroidogenesis and lipogenesis pathways at the mRNA and protein levels, and production levels, and demonstrates a novel role for IGF-II in CaP progression through stimulation of steroidogenesis. It has also been demonstrated that metformin and simvastatin drugs may be useful in suppressing the insulin induction of these pathways. This project affirms the pathways by which ADT- induced metabolic syndrome may exacerbate CaP progression and strongly suggests that the monitoring and modulation of the metabolic state of CaP patients could have a strong impact on their therapeutic outcomes.