Background: The typical western diet contains foods with modest amounts of lipid oxidation products. Previous work by us and others have demonstrated that mildly oxidized lipids promote a gain in fat mass while highly oxidized lipids decrease fat mass in rodents and triglyceride (TAG) accumulation in 3T3-L1 cells. Adipocyte differentiation is regulated by a key nuclear transcription factor known as PPARγ. Objective: To investigate if the alterations in triglyceride accumulation in 3T3-L1 cells pretreated with oxidized soy oil are due to 1) a change in PPARg DNA interactions 2) changes in the expression of SREBP-1c, PPARg, and/or its target genes. Main Methods: Confluent 3T3-L1 cells were pretreated for 24hours with 0.01% soy oil (SO) which was either unheated (unheated SO) or heated for 3, (3h-SO), 6 (6h-SO), or 9hours (9h-SO). The effect of 24hour soy oil exposure was assessed at several time points throughout the differentiation process. Alterations in PPARg DNA interaction was assessed using a PPARγ transcription factor assay kit while alterations in the expression of genes upstream and downstream of PPARγ was determined by RT-PCR. Primary and secondary products of oxidation within the SO were determined by spectrophotometry. Results: The 6hr-SO contained the greatest concentration of peroxides whereas both the 6hr-SO and 9hr-SO contained a significantly higher concentration of conjugated dienes and aldehydes.Nuclear extracts from 3T3-L1 cells pretreated with 6h-SO demonstrated the greatest reduction in PPARγ DNA binding. Compared to the unheated SO and mildly oxidized 3h-SO, cells treated with the 6h-SO had a significant reduction in SREBP-1c, PPARg, LPL, and GLUT4 expression occurring early in the differentiation process. Variations in the gene expression of 6hr-SO pretreated cells persisted within partially differentiated and mature adipocytes. Conclusions: Pre-treatment of preadipocytes with soy oil heated for ³ 6h greatly decreases the activity of PPARγ in the nucleus and adipogenic gene expression . These changes seen in early differentiation seem to correlate the best with the phenotype of reduced triglyceride accumulation seen in mature adipocytes.

While cellular levels of arginine greatly exceed the apparent Km for endothelial nitric oxide synthase (eNOS), nitric oxide (NO) production is limited by availability of arginine. Results from this work have provided a unique understanding of endothelial NO production, showing that arginine regeneration, that is the recycling of citrulline back to arginine by argininosuccinate synthase (AS) and argininosuccinate lyase (AL), defines the essential source of arginine for NO production. Using RNA interference analysis, selective reduction of AS expression was shown to directly correspond with a diminished capacity of endothelial cells to produce NO, despite saturating levels of arginine in the medium. In addition, the viability of AS siRNA-treated endothelial cells was compromised due to apoptotic cell death.AS expression was also investigated in response to two major vascular effectors. Tumor necrosis factor (TNF)-alpha; which is known to impair endothelial NO production, was shown to provoke a dose-dependent reduction of AS expression that corresponded to a decrease in NO production. Furthermore, TNF-alpha was shown to suppress AS expression through a NFkappaB mediated pathway, which involves three essential Sp1 elements in the proximal AS gene promoter. On the other hand, peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARgamma) agonists, troglitazone and ciglitazone, which are known to elicit a vascular protective response against TNF-alpha effects, were shown to coordinately induce NO production and AS expression via a PPARgamma response element in the distal AS gene promoter. Importantly, these PPARgamma agonists were shown to restore AS expression and NO production following down-regulation by TNF-alpha, consistent with their vascular protective properties.

Les prostaglandines sont de petites molécules qui jouent d'importants rôles immunomodulateurs au niveau du système immunitaire. Elles contribuent notamment à l'établissement de l'inflammation et à la résolution de celle-ci. La prostaglandine J 2 (15d-PGJ2 ) est d'ailleurs l'une des prostaglandines les plus étudiées en vertu de ses activités anti-inflammatoires. En effet, il a été démontré que celle-ci peut inhiber plusieurs molécules dont plusieurs cytokines et le facteur de transcription NF-?B. D'un autre côté, l'effet de la 15d-PGJ 2 sur l'interleukine-13 (IL-13) est encore inconnu à ce jour. L'IL-13 est une cytokine produite principalement par les cellules T et qui module plusieurs types de cellules immunitaires, tant au niveau de leur différentiation que de leur activation. De plus, cette cytokine contribue à l'établissement de certaines pathologies telles que l'asthme et la colite ulcéreuse lorsqu'elle est surexprimée. L'objectif principal de ce mémoire est de vérifier l'effet de la 15d-PGJ 2 sur l'expression et la production de l'IL-13 par les cellules T. Les résultats obtenus dans ce projet démontrent que la I 5d-PGJ2 inhibe la production de l'IL-13 par les cellules T. En effet, autant la lignée cellulaire de lymphocytes T CD4+ Jurkat E6.1 que les cellules mononucléaires circulant dans le sang (de l'anglais PBMCs ) stimulés par des agents mimant l'activation des cellules T tels que le PMA et la ionomycine, puis traités à la 15d-PGJ 2 ont montré une inhibition dans l'expression et la production de l'IL-13. Les résultats ont également révélé un effet similaire lorsque les cellules étaient pré-traitées à I 5d-PGJ2 , puis stimulées avec PMA/ionomycine. Par ailleurs, plusieurs éléments sont essentiels pour activer la transcription de l'IL-13, dont le facteur de transcription NF-?B. D'un autre côté, il est connu que la 15d-PGJ2 inhibe la cascade de signalisation de NF-?B. Ainsi, nous avons voulu vérifier si NF-?B était impliqué dans le mécanisme d'inhibition de l'IL-13 par la 15d-PGJ2 . Pour ce faire, des extraits nucléaires ont été réalisés avec les Jurkat E6.1 et les PBMCs traitées à la 15dPGJ2 puis un essai de retard sur gel (de l'anglais EMSA, Electromobility shift assay ) a été fait avec une sonde NF-?B consensus ou une sonde d'un site de liaison putatif de NF-?B dans le promoteur IL-13. Les résultats ont révélé que le facteur de transcription NF-?B était effectivement activé lors de la transcription de l'IL-13 et inhibé lors d'un traitement à la 15d-PGJ 2 . Par la suite, puisqu'il a déjà été démontré que la 15d-PGJ2 active le récepteur nucléaire PPAR-?, nous avons voulu vérifier si le mécanisme d'inhibition de l'IL-13 dépendait ou non de ce dernier. Un antagoniste irréversible de PPAR-? a donc été utilisé dans les expériences, et l'essai a permis d'établir que le mécanisme d'inhibition de l'IL-13 parla 15d-PGJ 2 était indépendant de PPAR-?. Finalement, ces résultats dévoilent que la 15d-PGJ 2 inhibe l'expression et la production de l'IL-13, que cet effet serait indépendant de PPAR-?, et qu'il impliquerait probablement une inhibition du facteur de transcription NF-xB. Ces résultats pourraient avoir des implications cliniques où l'IL-13 joue un rôle d'importance, tels que l'asthme et la colite ulcéreuse. L'utilisation de cette prostaglandine en combinaison avec les traitements habituels, par exemple les corticostéroïdes, pourrait être envisagée.

Diss. (sammanfattning) Linköping : Linköpings universitet, 2009. / Härtill 4 uppsatser.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2007. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 54-62).

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

Acredita-se que a diminuição progressiva da massa de células observada durante a evolução do diabetes mellitus tipo 2 (DM 2) ocorra por apoptose deste tipo celular. As tiazolidinedionas (TZDs), uma classe de medicamentos utilizada no tratamento do DM 2, atuam como ligantes dos receptores ativados por proliferadores de peroxissomos (PPAR) e e promovem diminuição da resistência periférica à insulina. Embora existam estudos controversos, tem se especulado que as TZDs possam exercer efeitos diretos sobre as células pancreáticas, prevenindo a perda por apoptose e melhorando a sua viabilidade. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos diretos da Pioglitazona (PIO) na concentração de 10 M sobre a viabilidade funcional e o índice de apoptose de ilhotas pancreáticas isoladas de ratos Wistar expostas a concentrações fisiológica (5,6 mM) e suprafisiológica (23 mM) de glicose durante 24, 48 e 72 horas. A viabilidade funcional foi avaliada pela análise da secreção de insulina estimulada por glicose e do conteúdo total de insulina nas ilhotas. O índice de apoptose foi avaliado pela medida da fragmentação do DNA, da expressão do RNAm dos genes Bcl2 (anti-apoptótico) e Bax (pró-apoptótico) e da atividade proteolítica da caspase-3 em ilhotas tratadas e não tratadas com a PIO. Em 5,6 mM de glicose, não se observou efeito significativo sobre a secreção de insulina, mas a avaliação do conteúdo total de insulina evidenciou uma diminuição transitória nas ilhotas tratadas com PIO por 24 horas, seguida por um aumento no conteúdo de insulina quando as ilhotas foram cultivadas por 48 e 72 horas em presença da droga. Em relação à avaliação da apoptose, observou-se uma diminuição na expressão do RNAm do gene Bax nas ilhotas tratadas com PIO por 24 horas, entretanto, após 48 e 72 horas, houve um aumento da expressão do RNAm deste gene nas ilhotas tratadas com a droga. Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas na expressão do RNAm do gene Bcl2 em nenhum dos tempos estudados e a avaliação da apoptose determinada pela medida da fragmentação do DNA somente demonstrou uma diminuição do índice de apoptose após 48 horas de tratamento com a PIO. Em 23 mM de glicose, a PIO promoveu um aumento transitório na secreção de insulina estimulada por glicose e no conteúdo total de insulina (após 48 horas), no entanto, após 72 horas, observou-se diminuição significativa no conteúdo total de insulina. Em relação à apoptose, o tratamento com PIO determinou um aumento do índice de apoptose medido pela fragmentação do DNA e da atividade proteolítica da caspase-3 após 48 e 72 horas e uma diminuição da expressão do RNAm do gene Bcl2 nos tempos 24 e 48 horas. Os resultados do presente estudo sugerem que os efeitos diretos da PIO sobre as ilhotas pancreáticas murídeas em cultura variam de acordo com a concentração de glicose a qual as ilhotas estão expostas: em concentração fisiológica de glicose, a PIO parece exercer efeitos diretos benéficos, enquanto em concentração suprafisiológica de glicose, ela exerce efeitos diretos deletérios sobre a viabilidade funcional e o índice de apoptose de ilhotas pancreáticas murídeas em cultura. / The progressive decrease in -cell mass observed during the evolution of type 2 diabetes (T2DM) is believed to occur due to cell apoptosis. Thiazolidinediones (TZDs), a class of agents used for the treatment T2DM, act as ligands of the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) and and decrease peripheral insulin resistance. Although still controversial, some studies have shown a direct effect of TZDs on pancreatic -cell, preventing cell loss due to apoptosis and improving their viability. The objective of this study was to evaluate the direct effects of 10 M Pioglitazone (PIO) on functional viability and apoptosis rate of islets isolated from Wistar rats exposed to physiological (5.6 mM) and supraphysiological (23 mM) glucose concentrations during 24, 48 and 72 hours. The functional viability was evaluated by the analysis of insulin secretion after glucose challenge and of islet total insulin content. Apoptosis rate was evaluated by measurement of DNA fragmentation, of Bcl2 (antiapoptotic) and Bax (proapoptotic) mRNA expression and of proteolytic activity of caspase-3 in pancreatic islets treated or not with PIO. At 5.6 mM glucose concentration, no significant effects in insulin secretion were observed, while a transitory decrease (after 24 hours) followed by an increase in total insulin content was observed in islets treated with PIO for 48 and 72 hours. Regarding apoptosis, a lower expression of Bax mRNA was detected in islets treated with PIO for 24 hours, followed, however, by an increase in the expression of this gene after 48 and 72 hours of drug exposition. PIO treatment did not promote significant changes in Bcl2 mRNA expression, while decreased the apoptosis rate measured by DNA fragmentation only after 48 hours of exposition. At 23 mM glucose concentration, PIO treatment elicited a transitory increase in insulin secretion after glucose challenge and in islet total insulin content after 48 hours followed by a decrease in the islet total insulin content after 72 hours. Concerning apoptosis, PIO treatment determined an increase in the apoptose rate measured by DNA fragmentation and by proteolytic activity of caspase-3 after 48 and 72 hours and a decrease in Bcl2 mRNA expression after 24 and 48 hours. These findings suggest that the direct effects of PIO on pancreatic islets depend on glucose concentration to which they are exposed: while under physiological glucose concentration the direct effects seem to be beneficial, under supraphysiological glucose concentration, PIO exerts direct deleterious effects on the functional viability and on the apoptosis rate of murine pancreatic islets.

Orientador: Sandra Martha Gomes Dias / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:13:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_EmersonRodrigoMachi_M.pdf: 4424058 bytes, checksum: 4547741a163b53b4836c32f103096cd3 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Células tumorais apresentam uma autonomia metabólica aumentada em comparação a células não-transformadas, incorporando nutrientes e metabolizando-os através de vias que suportam o seu crescimento e proliferação. O foco deste trabalho foi a enzima glutaminase, a qual processa glutamina em glutamato para posterior produção de alfa-cetoglutarato pela enzima glutamato desidrogenase, reabastecendo o ciclo do TCA e suportando seu funcionamento e geração de metabólitos essenciais para a síntese de macromoléculas. O gene GLS1 codifica para as isoformas glutaminase kidney-type (KGA) e glutaminase C (GAC). Estas proteínas apresentam outros domínios além do catalítico, e, no caso da KGA, repetições do tipo ankirin, sabidamente envolvidas em contatos proteínas-proteínas. Os objetivos deste projeto foram de encontrar parceiros de interação para a glutaminase kidney-type (KGA) e avaliar o impacto desta interação para o metabolismo tumoral. Um candidato inicialmente avaliado, a Aldolase A, não foi confirmado como parceiro de interação. Outro candidato, a BNIP-H, apesar de ter sido mostrado interagir com a KGA em células nervosas, não mostrou indícios de interação com a KGA em linhagem de células de câncer de mama. Por fim, estudos de duplo-híbrido em levedura revelaram o receptor nuclear PPAR? (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma) como forte candidato a parceiro de interação. Realizou-se um mapeamento dos domínios responsáveis pela interação entre estas duas proteínas, também por duplo híbrido, tendo sido identificado o domínio LBD da proteína PPAR? como envolvido na interação. Mesmo estudos realizados com fragmento da KGA, apesar de incompletos, mostraram que a interação não ocorre pelo domínio carboxi-terminal da enzima. Ensaios de anisotropia de fluorescência com as proteínas KGA e PPAR? purificadas indicaram que a interação é favorecida pela presença do produto da reação glutaminolítica, glutamato, e apresenta um Kd de 4,6 ± 0,5 ?M. Microscopia confocal de imunofluorescência mostrou que ambas as proteínas se co-localizam no citoplasma, mas não no núcleo. Mais se verificou que em células HEK 293T a presença de KGA diminui a capacidade de transativação de PPAR? induzida pelo ativador roziglitazona, enquanto que celular PC3 com superexpressão de KGA apresentam níveis diminuídos de expressão da proteína ACADL, alvo do PPAR?. Da mesma maneira, ensaios in vitro de atividade da KGA mostraram que a presença de PPAR? inibe a atividade da glutaminase. Nossos resultados mostram a interação in vitro entre as proteínas KGA-PPAR? e a potencial influência funcional que uma proteína exerce sobre a outra. Dado a participação de ambas as proteínas no processo tumoral, especula-se que esta interação possa ter impacto no desenvolvimento do câncer / Abstract: Tumor cells have an increased metabolic autonomy compared to non-transformed cells, metabolizing nutrients and incorporating them through pathways that support cell growth and proliferation. The focus of this study was the glutaminase enzyme, which processes glutamine to glutamate for subsequent production of alpha-ketoglutarate, by the glutamate dehydrogenase enzyme, replenishing TCA cycle and bearing its function and the generation of metabolites essential for the synthesis of macromolecules. The gene GLS1 codes for the isoforms kidney-type glutaminase (KGA) and glutaminase C (GAC). These proteins exhibit other domains besides the catalytic, and in the case of KGA, ankirin repeats, known to be involved in protein-protein contacts. The goal of this project was to investigate potential interacting partners of KGA and contextualize the interaction within the metabolic demands of tumor cells. A candidate initially evaluated, the Aldolase A, was not confirmed as a partner of interaction. Another candidate, the BNIP-H, despite having been shown to interact with the KGA in nervous cells, showed no evidence of interaction with KGA in one tested breast cancer cell lines. Finally, yeast two-hybrid studies revealed the nuclear receptor peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPAR?) as a strong interaction partner candidate. We mapped the domains responsible for the interaction between these two proteins, also by two-hybrid and identified the LBD domain of PPAR? as involved in the interaction. The same studies with KGA fragments, although incomplete, showed that the interaction did not involve the carboxy-terminal domain of the enzyme. KGA and PPAR? proteins were expressed in E. coli, purified and their interaction was analyzed by pull-down, fluorescence anisotropy, electrophoresis under native conditions, gel filtration chromatography and crosslinking. The assays indicated that the interaction is favored by the presence of the reaction product glutamate and has a Kd of 4,6 ± 0,5 ?M and disfavored by phosphate. Immunogold labeling followed by transmission electron microscopy of SKBR3 cells revealed a curious nuclear staining pattern probably heterochromatic of KGA. Immunofluorescence confocal microscopy showed that both proteins co-localize in the cytoplasm but not in the nucleus. Moreover, it was found that in HEK 293T cells, the presence of KGA decreases PPAR? ability of inducing transactivation of a reporter gene, while PC3 cell overexpressing KGA have low levels of protein expression ACADL target this receptor. Likewise, activity in vitro assays in the presence of KGA showed that PPAR? receptor inhibits the glutaminase activity. Our results demonstrate the in vitro interaction between proteins KGA-PPAR? and the potential functional influence that these proteins exerts on each other. Given the involvement of both proteins in the tumor growth, it is speculated that this interaction may have impact on the development of cancer / Mestrado / Clinica Medica / Mestre em Ciências

Orientador: Munir Salomão Skaf / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T04:47:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mottin_Melina_M.pdf: 3350054 bytes, checksum: 28a03021273db312bbcba2e77fe7b2eb (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O Receptor Ativador da Proliferação de Peroxissomos g (PPARg) e membro de uma família de receptores nucleares cuja atividade é regulada por ligantes. O PPARg atua no metabolismo de lipídios e promove a sensibilização sistêmica à insulina, sendo, portanto, um alvo em potencial para o desenvolvimento de fármacos antidiabéticos. Dentre os ligantes desse receptor, o mais conhecido é a rosiglitazona (RSG), um agonista total que tem a utilização limitada por seus efeitos adversos: toxicidade cardiovascular, ganho de peso e retenção hídrica. A utilização de agonistas parciais é uma alternativa promissora para a redução desses efeitos, já que, apesar de apresentarem menor efeito farmacológico, conseguem desacoplar a sensibilização à insulina do acúmulo de triglicerídeos. Neste trabalho, realizamos simulações de dinâmica molecular do PPARg ligado a um agonista parcial recentemente descoberto, o GQ16. O complexo PPARg-RSG também foi simulado e utilizado como comparativo, para estudar os modos de ligação dos ligantes e suas influências sobre a dinâmica do PPARg. O mecanismo clássico de ativação do receptor é através da estabilização de uma de suas hélices (H12). Analisando-se a estabilidade da H12 durante as simulações observamos que esta permaneceu mais estável em presença da RSG em relação ao GQ16. As simulações revelaram que enquanto a RSG interage diretamente com um resíduo da H12, o GQ16 interage através de uma molécula de água, estabilizando mais fracamente a H12. Essa diferença de comportamento entre os ligantes pode estar por trás da menor ativação promovida pelo GQ16 em relação a RSG, o que está de acordo com os estudos funcionais que mostraram que o GQ16 atua como agonista parcial. Estudos recentes mostram que características estruturais do receptor são importantes na ativação ligante-específica. Um desses fatores auxiliares da ativação do PPARg está relacionado a fosforilação de uma serina (S245) do receptor, mediada por uma proteína quinase, a Cdk5. As simulações revelaram que há uma maior estabilização do loop que contém a S245 em presença do GQ16. Além disso, vimos que o resíduo K244, vizinho ao alvo da fosforilação pela Cdk5, varre um espaço conformacional menor em relação ao complexo PPARg-RSG. Esses resultados sugerem que o GQ16 possibilitaria um bloqueio mais efetivo da fosforilação, ao estabilizar esse loop como um todo, incluindo o resíduo K244 e deixando a S245 menos suscetível a acção da Cdk5 / Abstract: The Peroxisome Proliferator-Activated Receptors gamma (PPARg) is a member of a family of nuclear receptors whose activity is regulated by ligands. The PPARg acts on lipid metabolism and promotes systemic insulin sensitization, therefore being a potential target for the development of antidiabetics agents. Among the ligands of this receptor, the most popular is rosiglitazone (RSG), a full agonist which has restricted use by its side effects: cardiovascular toxicity, weight gain and water retention. The use of partial agonists is a promising alternative to reduce these effects because they can uncouple insulin sensitization from the triglyceride accumulation. In this work, we performed molecular dynamics simulation to investigate the dynamics of PPARg in presence of a partial agonist recently discovered, GQ16 and rosiglitazone (RSG). The classic mechanism of receptor activation is through the stabilization of one of its helixes (H12). Analyzing the stability of H12 during the simulations we found that it remained more stable in the presence of RSG in relation to GQ16. The simulations revealed that while RSG interacts directly with a residue of H12, GQ16 interacts through a water molecule, thus destabilizing somewhat the productive conformation of H12. This difference in behavior promoted by the ligands may underlie the lower GQ16-induced activation in relation to the RSG, which is consistent with the functional studies that showed that GQ16 acts as partial agonist. Recent studies show that structural characteristics are important in receptor ligand-specific activation. One of these auxiliary factors of the activation of PPARg is related to the phosphorylation of a serine (S245) receptor mediated by a protein kinase, Cdk5. The simulations revealed that there is a greater stabilization of the loop containing the S245 in the presence of GQ16. In addition, we found that the residue K244, neighboring the target of phosphorylation by Cdk5, sweeps a narrower conformational space in relation to complex PPARg-RSG. These results suggest that GQ16 enable a more effective blocking of the phosphorylation by stabilizing this loop as a whole, including the residue K244, letting S245 less susceptible to the action of Cdk5 / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

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