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6.11 : Oxydation des acides gras - Biologie

6.11 : Oxydation des acides gras - Biologie


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Le processus d'oxydation des acides gras, appelé oxydation bêta, est assez simple. Les réactions se produisent toutes entre les carbones 2 et 3 (le n°1 étant celui lié au CoA) et incluent séquentiellement les éléments suivants :

  1. déshydrogénation pour créer ( ext{FADH}_2) et un groupe acyle gras avec une double liaison en configuration trans;
  2. hydratation à travers la double liaison pour mettre un groupe hydroxyle sur le carbone 3 dans la configuration L ;
  3. l'oxydation du groupe hydroxyle pour former une cétone ; et
  4. clivage thiolytique pour libérer l'acétyl-CoA et un acide gras plus court de deux carbones que celui de départ.

Les réactions deux et trois de la bêta-oxydation sont catalysées par l'énoyl-CoA hydratase et la 3-hydroxyacyl-CoA déshydrogénase, respectivement. Cette dernière réaction donne un NADH. L'enzyme finale de la bêta-oxydation est la thiolase et cette enzyme est remarquable non seulement pour catalyser la formation d'acétyl-CoA dans la bêta-oxydation, mais aussi pour catalyser la jonction de deux acétyl-CoA (essentiellement l'inversion de la dernière étape de la bêta-oxydation) pour forment l'acétoacétyl-CoA - essentiel pour les voies de synthèse des corps cétoniques et la biosynthèse du cholestérol.

Oxydation des acides gras à chaîne impaire

Bien que la plupart des acides gras d'origine biologique aient un nombre pair de carbones, tous n'en ont pas. L'oxydation des acides gras avec des nombres impairs de carbones produit finalement un intermédiaire à trois carbones appelé propionyl-CoA, qui ne peut pas être oxydé davantage dans la voie de la bêta-oxydation. Le métabolisme de cet intermédiaire est étrange. Séquentiellement, les étapes suivantes se produisent :

  1. carboxylation pour produire du D-méthylmalonyl-CoA;
  2. isomérisation en L-méthylmalonyl-CoA;
  3. réarrangement pour former le succinyl-CoA. La dernière étape du processus utilise l'enzyme méthylmalonyl-CoA mutase, qui utilise la coenzyme ( ext{B}_12) dans son cycle catalytique. Le succinyl-CoA peut alors être métabolisé dans le cycle de l'acide citrique.

D'autre part, si la bêta-oxydation produit un intermédiaire avec une double liaison cis entre les carbones quatre et cinq, la première étape de la bêta-oxydation (déshydrogénation entre les carbones deux et trois) se produit pour produire un intermédiaire avec une double liaison trans entre les carbones deux et trois et une double liaison cis entre les carbones quatre et cinq. L'enzyme 2,4 diénoyl CoA réductase réduit cet intermédiaire (en utilisant le NADPH) à un avec une seule liaison cis entre les carbones trois et quatre. Cet intermédiaire est alors identique à celui sur lequel agit la cis-(Delta)3-Enoyl-CoA Isomerase ci-dessus, qui le convertit en un intermédiaire d'oxydation bêta régulier, comme indiqué ci-dessus.

Oxydation Alpha

Encore une autre considération pour l'oxydation des acides gras est l'oxydation alpha. Cette voie est nécessaire au catabolisme des acides gras qui ont des ramifications dans leurs chaînes. Par exemple, la décomposition du groupe phytol de la chlorophylle produit de l'acide phytanique, qui subit une hydroxylation et une oxydation sur le carbone numéro deux (contrairement au carbone trois de la bêta-oxydation), suivi d'une décarboxylation et de la production d'un intermédiaire ramifié qui peut être encore oxydé par la bêta-oxydation sentier. Bien que l'oxydation alpha soit une voie métabolique relativement mineure, l'incapacité d'effectuer les réactions de la voie conduit à la maladie de Refsum où l'accumulation d'acide phytanique entraîne des dommages neurologiques.


Analyse fonctionnelle de la désaturase des acides gras oméga-6 (CaFAD2) famille de gènes de la culture des graines oléagineuses Crambe abyssinique

Crambe abyssinique produit un taux élevé d'acide érucique (C22:1, 55-60%) dans l'huile de graines, qui peut être encore augmenté par la réduction des niveaux d'acides gras polyinsaturés (PUFA). L'enzyme désaturase des acides gras oméga-6 (FAD2) est connue pour être impliquée dans la biosynthèse des AGPI. A crambe, trois CaFAD2 gènes, CaFAD2-C1, CaFAD2-C2 et CaFAD2-C3 sont exprimés.

Résultats

L'effet individuel de chaque CaFAD2 gène sur la composition de l'huile a été étudié en étudiant des lignées transgéniques (CaFAD2-ARNi) pour des niveaux d'expression différentiels en fonction de la composition de l'huile de graines. Six plantes transgéniques de première génération (T1) a montré une augmentation de C18:1 (de 6 % à 10,5 %) et une réduction des AGPI (de 8,6 % à 10,2 %). L'effet de silence dans ces T1-les plantes allaient du silence modéré (40 % à 50 % de réduction) des trois CaFAD2 gènes à un fort silence (réduction de 95 %) de CaFAD2-C3 seul. La descendance de deux T1-plantes (WG4-4 et WG19-6) a fait l'objet d'une analyse plus approfondie. Quatre ou cinq insertions transgéniques sont caractérisées dans la descendance (T2) de WG19-6 contrairement à une seule insertion dans le T2 descendance de WG4-4. Pour l'individu T2-plantes des deux familles (WG19-6 et WG4-4), silençage spécifique aux graines de CaFAD2-C1 et CaFAD2-C2 a été observée chez plusieurs individus T2-plantes mais, en moyenne dans les deux familles, le niveau de silençage de ces gènes n'était pas significatif. Une réduction significative du niveau d'expression (P < 0,01) dans les deux familles n'a été observée que pour CaFAD2-C3 ainsi que des niveaux significativement différents de C18:1 et d'AGPI dans l'huile.

Conclusion

CaFAD2-C3 l'expression est fortement corrélée aux niveaux de C18:1 (r = -0,78) et AGPI (r = 0,75), ce qui suggère que CaFAD2-C3 est le plus important pour changer la composition de l'huile de crambe.


27 réflexions sur &ldquo Comment calculer le bilan énergétique de l'oxydation totale d'un acide gras &rdquo

Vérifiez s'il vous plaît:
Pour les lipides insatés impairs : C=# de carbones
((C-3)/2) * 12 + 20 – 1

non. d'acétyle gp =18/2=9
nombre de cycles=18/2-1=8
FADH2 &NADH.H=8
lorsque FADH2 =2ATP & NADH.H =3ATP
<5*8>+(9*12)-2=146

J'espère que vous pourrez vérifier ma réponse J'ai un examen après 4 jours
merci beaucoup pour l'aide
j'espère que c'est vrai

Super super lecture ! Vraiment..

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quel est le nombre exact d'ATP généré par la dégradation complète du palmitate et des enzymes nécessaires

La réponse est ici…Faites vos devoirs !

148 ( – 1 atp de l’activation de l’acide gras)
on peut avoir la réponse ……….

merci je vais lire régulièrement sur votre site bien compris que Dieu vous bénisse

Je n'arrive pas à comprendre comment l'étape initiale coûte 2 ATP. Je sais que l'activation des acyles gras en acyl-CoA gras coûte 1 ATP et donne de l'AMP et du pyrophosphate (le pyrophosphate s'hydrolyse alors en 2 phosphates). J'ai vu la terminologie 2 équivalents ATP avant qui fait souvent référence à l'hydrolyse de l'ATP en AMP et PP (puisque PP deviendra éventuellement 2 P). Toute idée serait utile pour déterminer comment l'étape d'amorçage initiale coûte 2 ATP.

Un peu plus d'infos sur ce sujet (merci) car j'ai vu des rapports contradictoires. L'équation équilibrée pour l'étape d'amorçage implique seulement 1 ATP. Le calcul d'une oxydation complète d'un nombre pair d'acide gras saturé doit soustraire 2 ATP pour l'amorçage initial de l'acide gras en acyl-CoA gras. Souvent, je vois le raisonnement pour lequel l'ATP -2 est "L'équivalent de 2 molécules d'ATP est consommé dans l'activation d'un acide gras, dans lequel l'ATP est divisé en AMP et 2 molécules de Pi." Bien qu'il indique le équivalent de 2 ATP, la réaction d'amorçage semble ne consommer que 1 ATP (mais a l'énergie de 2 en raison des clivages de 2 liaisons à haute énergie de (1) ATP à AMP et PP puis (2) PP à 2 Pi . Donc, je ne sais pas quelle source est correcte et j'espère avoir posé ma préoccupation aussi clairement que possible. Merci d'avance pour vos idées. Je suppose que je pourrais simplement utiliser ce que le manuel considère comme correct, mais ma compréhension est que le manuel a mal compris que "l'équivalent de 2 molécules d'ATP" signifie en fait 2 ATP plutôt qu'1 ATP avec 2 liaisons à haute énergie.


Troubles de l'oxydation des acides gras (FAOD)

Déficit en acyl-CoA déshydrogénase à chaîne moyenne (MCADD)

Le MCADD est le FAOD le plus courant (12). Alors qu'historiquement, le MCADD avait un taux de mortalité d'au moins 20 % avant le diagnostic précoce via le NBS (13), avec la mise en œuvre précoce du traitement après le NBS, la mortalité et la morbidité se sont améliorées jusqu'à 5 % (14,15). Le MCADD peut survenir chez les nourrissons et les tout-petits, associé à une infection et entraînant des vomissements et une mauvaise prise orale, évoluant vers une déshydratation, une léthargie et une hypoglycémie hypocétosique. Le dysfonctionnement hépatique peut se présenter cliniquement de manière similaire au syndrome de Reye. La progression de la maladie entraînera la mort par hyperammoniémie et œdème cérébral suite à l'absence de traitement pour une maladie non reconnue, y compris des présentations mortelles soudaines dans tous les groupes d'âge (16).

Les anomalies de l'acylcarnitine du NBS doivent être confirmées dans les échantillons de plasma (Tableau 2). Les tests d'acylglycine urinaire montrent des élévations de la propionylglycine, de la subérylglycine et de l'hexanoylglycine. séquençage de l'ADN de ACADM est facilement disponible et l'homozygotie pour la mutation c.985A>G est souvent associée au phénotype le plus sévère, y compris la mort subite dans les 72 premières heures de la vie avant de recevoir les résultats du NBS (17).

Déficit en acyl-CoA déshydrogénase à très longue chaîne (VLCADD)

La prévalence de VLCADD a maintenant augmenté après NBS (18-21). Une carence complète peut se manifester par une cardiomyopathie sévère et la mort dans les premiers jours de la vie. Le déficit partiel peut n'avoir qu'une hypoglycémie hypocétosique récurrente ou une présentation à l'adolescence ou à l'âge adulte avec une myopathie et/ou une rhabdomyolyse (2,22-25).

Le diagnostic suite à une cardiomyopathie mortelle ne peut être détecté qu'à l'autopsie ou sur les résultats du NBS. Le NBS détectera le VLCADD, bien que de nombreux pays ne dépistent pas le VLCADD en raison des taux élevés de faux positifs et de l'incertitude liée à la gestion et au traitement des variantes de la maladie plus bénignes (2). Les acylcarnitines plasmatiques peuvent confirmer le diagnostic, bien que les profils puissent être normaux lorsque le patient n'est pas en stress métabolique aigu, donc le séquençage de ACADVL est recommandé pour confirmation. L'analyse des acides organiques dans l'urine peut démontrer une acidurie dicarboxylique à chaîne plus longue pendant la maladie et le stress métabolique. Ces patients présentant des variants hétérozygotes uniques ou nouveaux peuvent présenter des élévations persistantes de l'acylcarnitine et le dosage enzymatique des leucocytes et/ou l'analyse par sonde FAO peuvent aider à déterminer la nécessité d'un traitement (26).

Déficit en 3-hydroxy acyl-CoA déshydrogénase à longue chaîne (LCHADD) et déficit en protéine trifonctionnelle (TFPD)

L'hétérooctomère protéique trifonctionnel mitochondrial comprend les quatre sous-unités alpha et quatre bêta codées par le HADHA et HADHB gènes, respectivement. Le complexe protéique trifonctionnel mitochondrial a trois activités enzymatiques : l'énoyl-CoA hydratase à longue chaîne, la 3-hydroxy acyl-CoA déshydrogénase à longue chaîne et la 3-cétoacyl-CoA thiolase. Le TFPD est dû à une déficience des trois enzymes résultant de mutations dans l'une ou l'autre HADHA ou HADHB. LCHADD se produit à partir de mutations dans HADHB entraînant une déficience de la sous-unité déshydrogénase. Il a été rapporté que les mères porteuses hétérozygotes du LCHADD présentent un risque de développer une stéatose hépatique aiguë pendant la grossesse et une hémolyse, des enzymes hépatiques élevées, un syndrome d'hypoplasie plaquettaire (HELLP) lorsqu'elles portent un fœtus affecté - et leurs enfants devraient donc subir un dépistage approprié. à la naissance (10).

La présentation la plus sévère du LCHADD et du TFPD néonatals est une cardiomyopathie rapidement progressive (27,28). Les présentations infantiles pendant les périodes de maladie aiguë peuvent inclure une hypoglycémie hypocétosique récurrente et un dysfonctionnement hépatique (par exemple, un syndrome de type Reye), une cholestase, une cardiomyopathie, une myopathie et une rhabdomyolyse. Le développement à long terme d'une myopathie squelettique (65 %), d'une neuropathie périphérique à évolution lente (21 %) et d'une rétinopathie pigmentaire (43 %) nécessite une surveillance clinique mais peut être difficile à traiter (28). La neuropathie périphérique peut être plus sévère et présente à des âges plus précoces dans le TFPD. Une maladie hépatique grave peut évoluer vers une nécrose et une stéatose. Les épisodes de rhabdomyolyse récurrente sont fréquents chez les enfants plus âgés, les adolescents et les adultes. Une croissance et un développement améliorés sont maintenant observés grâce au NBS et à l'instauration précoce d'un traitement dans le LCHADD, bien que la prévention de toute morbidité et mortalité soit incomplète, en particulier chez les patients atteints de TFPD (27,29). Le taux de survie du TFPD est pire que celui du LCHADD (27-30).

Des élévations diagnostiques sont observées sur l'analyse de l'acylcarnitine plasmatique (Tableau 2). Des acides 3-hydroxydicarboxyliques à chaîne plus longue peuvent être présents dans l'analyse des acides organiques dans l'urine. Un dosage enzymatique des leucocytes ou des fibroblastes est disponible bien que ces dosages aient un chevauchement significatif entre les porteurs hétérozygotes et ceux avec deux mutations cependant, le séquençage de l'ADN démontrant des mutations dans HADHA ou HADHB est généralement suffisant.


Résultats

Le bezafibrate développe les cellules CD8 + T et améliore la fonction effectrice des CTL

Dans notre étude précédente, nous avons démontré l'activation mitochondriale pendant la thérapie de blocage de PD-1 et développé plusieurs thérapies combinées utilisant des produits chimiques activant les mitochondries. Nous avons constaté que l'activation de l'axe PGC-1α/PPARs par le bezafibrate améliorait l'efficacité du blocage de PD-1 chez les souris C57BL/6 porteuses du carcinome du côlon murin (MC38) (20). Nous avons confirmé des effets synergiques similaires du bezafibrate avec l'anti-PD-L1 sur la croissance des tumeurs MethA, une lignée de sarcomes cutanés murins sur un fond génétique différent, BALB/c (Fig. S1A supplémentaire). Le traitement au bézafibrate seul n'a présenté aucune activité antitumorale, ce qui indique qu'une activité antitumorale accrue est médiée par les lymphocytes activés, mais pas directement par les cellules tumorales (réf. 20 Fig. supplémentaire S1B). Ces résultats indiquent que la combinaison du bezafibrate avec le blocage de PD-1 est applicable à de multiples tumeurs sur différents antécédents génétiques.

Parce que le nombre de cellules T effectrices tueuses détermine l'effet contre les cellules cancéreuses in vivo, nous avons d'abord étudié l'effet du bezafibrate sur le phénotype effecteur des cellules CD8 + T (15-17). La fréquence et le nombre de cellules effectrices/mémoire CD8 + T (CD62L - CD44 + CD8 + cellules T, P3) dans les DLN ont été significativement augmentés par un traitement combinant anti-PD-L1 et bezafibrate par rapport au traitement avec anti-PD-L1 seul (Fig. 1A). En revanche, le nombre de cellules naïves (CD62L + CD44 − CD8 + T, P1) et de cellules T à mémoire centrale (CD62L + CD44 + CD8 + T, P2) n'a pas été modifié par l'ajout de bezafibrate, alors que l'injection d'anti-PD- L1 seul était accompagné d'une augmentation des populations P1 et P2 (Fig. 1A). En conséquence, les TIL CD8 +, qui comprennent principalement la population de cellules T effectrices/mémoire (P3), ont été étendus, comme nous l'avons décrit précédemment (réf. 20 Fig. 1B).

Le bezafibrate améliore la qualité et la quantité des cellules effectrices CD8 + T in vivo. Des souris porteuses de MC38 ont été traitées avec de l'anti-PD-L1 et du bezafibrate selon le même calendrier que celui indiqué sur la figure supplémentaire S1A. Les souris ont été sacrifiées et les cellules CD8+ T dans la DLN et les sites tumoraux ont été analysées le jour indiqué. UNE, Les cellules DLN au jour 15 ont été colorées avec un anti-CD8, un anti-CD62L et un anti-CD44. Des modèles FACS représentatifs sont affichés (en haut). Les nombres absolus de population P1-P3 par LN ont été calculés (en bas). B, Les cellules isolées de la masse tumorale au jour 11 ont été colorées avec un anti-CD8, un anti-CD45.2, un anti-CD62L et un anti-CD44. Les cellules CD45.2 + CD8 + T ont été bloquées et des modèles FACS représentatifs sont présentés (à gauche). Les fréquences et le nombre de CD45,2 + CD8 + TIL ont été comparés entre les groupes traités (milieu). Les phénotypes CD62L et CD44 après déclenchement sur les cellules CD45,2 + CD8 + T ont été analysés (à droite). C, L'expression de T-bet et d'Eomes a été analysée par cytométrie de flux dans les cellules T DLN CD8+ au jour 15 de souris traitées. Les données FACS représentatives sont affichées (à gauche). La fréquence et le nombre de cellules T-bet + ou Eomes + ont été calculés dans les cellules DLN CD8 + T de souris traitées (à droite). RÉ, Les tissus tumoraux digérés au jour 15 ont été incubés à 37°C pendant 6 heures, et l'IFNy a été coloré de manière intracellulaire dans des cellules CD8+ T de souris traitées. Les données FACS représentatives des cellules CD8 + T fermées (à gauche), de la fréquence (au milieu) et du MFI (à droite) des cellules IFNγ + T parmi les cellules CD8 + T sont présentées. UNE, Les données représentent les moyennes ± SEM de cinq souris. Les données sont représentatives de deux expériences indépendantes. *, P < 0.05 **, P < 0,01, analyse ANOVA unidirectionnelle.

Nous attribuons l'effet antitumoral non seulement au nombre de cellules T effectrices mais aussi à leur fonction. L'équilibre T-bet/Eomes est un facteur régulant la synthèse des cytokines et la différenciation des cellules T (22). Nous avons constaté que l'ajout de bezafibrate augmentait la quantité de T-bet dans les cellules T CD8 + DLN (Fig. 1C). En revanche, la fréquence et le nombre de cellules Eomes + CD8 + T ont diminué ou sont restés inchangés après l'ajout de bezafibrate (Fig. 1C). Ces données démontrent que le bezafibrate a amélioré la fonction effectrice des CTL. Nous avons en outre étudié l'expression de T-bet et d'Eomes dans chaque population P1-P3. Parmi les sous-ensembles de cellules T, la population P3 a le plus de T-bet et le moins de T-bet d'Eomes a augmenté après le traitement au bezafibrate uniquement dans P3 (Fig. supplémentaire S2A). Bien que la population naïve (P1) soit présente le plus abondamment dans les cellules CD8 + T, l'expression de T-bet est la plus faible dans cette population et n'est pas affectée par le traitement par le bezafibrate (Fig. supplémentaire S2A). La thérapie combinée au bézafibrate n'a augmenté le nombre de cellules que dans la population P3 (Fig. 1A). Ces résultats suggèrent que la plupart des changements dans les montants de T-bet sont dus à la population P3 dans les cellules T CD8 + DLN (Fig. 1C). Les TIL CD8 + sont T-bet + et Eomes - (Fig. S2B supplémentaire) et exclusivement composés de la population P3 (Fig. 1B). Ces données suggèrent que le traitement par le bézafibrate améliore la fonction des cellules T CD8 + effectrices/mémoire. En effet, l'IFNγ dans les cellules CD8 + T de DLN et CD8 + TIL était régulé à la hausse (Fig. S2C Fig. 1D). Ensemble, nous avons montré que la thérapie combinée au bezafibrate augmente le nombre et améliore la fonction des cellules effectrices/mémoire CD8 + T dans les DLN et au niveau du site tumoral.

Le bézafibrate avec blocage de PD-1 induit une activation mitochondriale dans les cellules CD8 + T

Pour comprendre comment le bezafibrate améliore l'immunité antitumorale médiée par les lymphocytes T dans des conditions de blocage de PD-1, nous avons étudié les activités mitochondriales dans les CTL isolés des DLN de souris porteuses de tumeurs MC38 traitées avec du bezafibrate et de l'anti-PD-L1. Nous avons constaté que l'OCR, un indicateur de la respiration mitochondriale, y compris la respiration basale, ainsi que la respiration maximale et le renouvellement de l'ATP étaient tous significativement plus élevés dans les cellules CD8 + T isolées des DLN de souris traitées au bezafibrate et anti-PD-L1 (Fig. 2A, à gauche Fig. supplémentaire S3A-S3B). Le SRC, qui est calculé en soustrayant la respiration basale de la respiration maximale, des cellules CD8 + T isolées des DLN était significativement plus élevé dans le groupe de thérapie combinée qu'après le blocage de PD-1 seul (Fig. 2A, à droite). Étant donné que le SRC a été lié à la survie cellulaire, l'amélioration du SRC par le bézafibrate et la thérapie combinée anti-PD-L1 suggère que les cellules CD8 + T peuvent survivre plus longtemps (23). Nous avons également déterminé l'effet du traitement au bézafibrate sur l'ECAR pour mesurer la glycolyse. Nous avons observé que les valeurs ECAR dans le groupe de thérapie combinée bezafibrate et anti-PD-L1 étaient significativement plus élevées que celles du groupe traité avec anti-PD-L1 seul (Fig. 2B). Les valeurs les plus élevées pour l'OCR et l'ECAR ont indiqué que les CTL étaient dans un état métaboliquement plus élevé dans le groupe de combinaison de bezafibrate (Fig. 2B). Le rapport OCR et ECAR était plus élevé dans le groupe recevant l'association de bézafibrate que dans le groupe traité avec le blocage de PD-1 seul (Fig. 2C), indiquant que la thérapie combinée avec le bézafibrate a élevé les cellules CD8 + T à un état d'énergie plus élevé grâce à des mécanismes qui reposaient davantage sur sur le métabolisme mitochondrial que sur la glycolyse. Des résultats similaires ont été observés lorsque les souris ont été sacrifiées à un moment différent (Fig. supplémentaire S3C et S3D).

La thérapie combinée au bézafibrate améliore l'activation des mitochondries dans les cellules T tueuses. Des souris porteuses de MC38 ont été traitées avec de l'anti-PD-L1 et du bezafibrate selon le même calendrier que celui indiqué sur la figure supplémentaire S1A. Au jour 9, les souris ont été sacrifiées et les cellules T CD8+ dans le DLN et les sites tumoraux ont été analysés. UNE, L'OCR des cellules DLN CD8 + T isolées de chaque groupe a été mesurée. Les cellules ont été regroupées à partir de cinq souris. SRC ont été calculés. B, ECAR des mêmes cellules utilisées dans UNE a été mesuré et l'ECAR basal a été calculé. Les valeurs OCR basales et ECAR de tous les groupes traités sont tracées. C, Le rapport OCR/ECAR a été mesuré. RÉ, Les cellules DLN ont été colorées avec un anti-CD8, un anti-CD62L et un anti-CD44. Des profils FACS représentatifs de P1-P3 colorés avec les colorants mitochondriaux indiqués chez les souris traitées avec anti-PD-L1 et bezafibrate sont présentés. E, Des profils FACS représentatifs de la population P3 colorées avec les colorants mitochondriaux indiqués dans chaque groupe sont présentés (en haut). Le MFI de P1-P3 coloré avec chaque colorant a été comparé entre les groupes traités (en bas). Les couleurs correspondent à celles des populations P1-P3. F, Les cellules isolées de la masse tumorale ont été colorées avec des anti-CD8 et anti-CD45.2. Les cellules CD45.2 + CD8 + T ont été fermées (en haut à gauche). Profils FACS représentatifs des cellules CD45.2 + CD8 + T colorées avec chaque colorant mitochondrial chez des souris traitées avec anti-PD-L1 et bezafibrate (en haut à droite). Les MFI des cellules CD45.2 + CD8 + T colorées avec chaque colorant ont été comparées entre les groupes traités (en bas). UNEC, Les données représentent les moyennes ± SEM de 6 puits. Les données sont représentatives de deux expériences indépendantes. *, P < 0.05 **, P < 0,01, analyse ANOVA unidirectionnelle. EF, Les données représentent les moyennes ± SEM de 5 souris. Les données sont représentatives de deux expériences indépendantes. *, P < 0.05 **, P < 0,01, analyse ANOVA unidirectionnelle.

Comme la combinaison du bézafibrate et du blocage de PD-1 a amélioré les valeurs d'OCR par rapport au blocage de PD-1 seul, nous avons étudié l'effet de cette combinaison sur d'autres paramètres d'activation mitochondriale. La population effectrice/mémoire des cellules CD8 + T (P3) dans n'importe quel groupe de traitement a montré des zones mitochondriales plus grandes, une intensité plus élevée de MitoTracker DeepRed et plus de ROS que les cellules CD8 + T naïves (P1) ou à mémoire centrale (P2) (Fig. .2D et E). Les niveaux cellulaires de MitoTracker DeepRed et ROS ont augmenté lorsque les cellules ont été traitées avec du bezafibrate associé à un anti-PD-L1 (Fig. 2E). Des résultats similaires ont été obtenus à partir de CD8 + TIL (Fig. 2F). Le blocage de PD-1 a réduit de manière significative divers paramètres d'activation mitochondriale dans la population P3 ainsi que dans TIL par rapport aux cellules non traitées (Fig. 2E et F). Cette réduction peut refléter le changement de dépendance aux voies métaboliques énergétiques de l'OXPHOS à la glycolyse par le blocage de PD-1. En effet, la monothérapie a amélioré la production d'énergie dépendante de la glycolyse plus que OXPHOS (Fig. 2B et C) et (19, 24). Au total, le traitement combiné au bézafibrate et au blocage de PD-1 a activé les mitochondries dans les CTL et augmenté le SRC mitochondrial, contribuant à l'amélioration de la survie des CTL dans ce groupe.

La thérapie combinée améliore la biogenèse mitochondriale et la FAO dans les cellules T

Étant donné que le traitement combiné au bézafibrate et anti-PD-L1 a amélioré les activités mitochondriales dans les cellules CD8 + T chez les souris porteuses de tumeurs MC38, nous avons utilisé l'analyse qPCR pour demander si la thérapie combinée affectait la transcription des gènes impliqués dans la biogenèse mitochondriale. Nous avons détecté une transcription accrue de PGC-1α et du facteur de transcription A–mitochondrial (TFAM), qui régulent tous deux la biogenèse mitochondriale. Transcription d'autres gènes associés aux mitochondries tels que l'Ubiquinol-Cytochrome C Reductase Core Protein I (Uqcrc1), NADH:sous-unité centrale S8 d'ubiquinone oxydoréductase (NDUSF8), et la sous-unité alpha de l'ATP synthase F1 (ATP5a1) a également augmenté dans les cellules CD8 + T des DLN de souris traitées avec le blocage combiné du bezafibrate et de PD-1 (réf. 25 Fig. 3A). Étant donné que la signalisation PPAR active également la voie FAO, nous avons évalué la transcription des enzymes impliquées dans la FAO (26). Comme le montre la figure 3B, l'expression de la carnitine palmitoyl transférase 1B (Cpt1b), acyl-CoA déshydrogénase à longue chaîne (LCAD), et acyl-CoA déshydrogénase à chaîne moyenne (MCAD) était significativement augmentée dans les cellules CD8 + T isolées des DLN après le traitement combiné par rapport aux cellules traitées avec le blocage de PD-1 seul. Nous avons observé que l'expression de la protéine Cpt1a, une autre enzyme de la FAO, était augmentée de manière significative par le traitement combiné au bezafibrate dans les cellules CD8 + T de la DLN et de la TIL (Fig. S4A et B supplémentaires). Ainsi, l'association bezafibrate et blocage PD-1 active la biogenèse mitochondriale et la FAO dans les cellules CD8 + T in vivo.

La thérapie combinée au bézafibrate améliore l'expression des gènes associés à la biogenèse mitochondriale et à la FAO dans les cellules CD8 + T in vivo. UNE et B, Des souris porteuses de MC38 ont été traitées avec de l'anti-PD-L1 et du bezafibrate selon le même calendrier que celui indiqué sur la figure supplémentaire S1A. Les souris ont été sacrifiées au jour 9, et les cellules CD8 + T isolées de DLN ont été regroupées à partir de 5 souris. PGC-1α, TFAM, Uqcrc1, NDUSF8, ATP5a1, Cpt1b, LCAD, et MCAD expression a été examinée par PCR quantitative (qPCR) dans les cellules DLN CD8 + T des groupes traités. Les données représentent les moyennes ± SEM de 3 puits en supposant que le groupe non traité = 1 dans l'analyse qPCR. L'expression dans chaque groupe a été comparée avec le groupe traité anti-PD-L1. *, P < 0.05 **, P < 0.01 ***, P < 0,001, analyse ANOVA unidirectionnelle.

La thérapie combinée améliore la survie et la prolifération des CTL réactifs aux tumeurs

Pour étudier l'effet de la thérapie combinée sur les CTL réactifs aux tumeurs, nous avons suivi notre stratégie précédente pour identifier les CTL réactifs aux tumeurs dans un modèle de tumeur de souris (20). En conséquence, des cellules CD45.1 + CD8 + T marquées par CellTrace ont été transférées dans des souris CD45.2 + CD8 -/-, et leur prolifération dans les DLN et les sites tumoraux a été examinée (Fig. 4A). Comme les tumeurs se développent plus rapidement chez les souris CD8 −/− que chez les souris de type sauvage, la tumeur a atteint le volume souhaité pour le début du traitement plus tôt (au jour 5) chez les souris CD8 −/− que chez les souris de type sauvage (au jour 7 ). Parmi les cellules CD45.1 + CD8 + T transférées, nous avons identifié la population cellulaire en prolifération en tant que cellules réactives aux tumeurs chez des souris portant des cellules tumorales MC38 (Fig. 4B). La fréquence et le nombre de cellules proliférantes CD45.1 + CD8 + T ont été significativement augmentés dans les DLN et au niveau des sites tumoraux des souris porteuses de tumeurs traitées avec le bezafibrate et l'anti-PD-L1 par rapport aux souris injectées avec l'anti-PD-L1 seul (Fig. .4B). La thérapie combinée bezafibrate et anti-PD-L1 a amélioré la masse mitochondriale, MitoTracker DeepRed, les ROS mitochondriales et les ROS cellulaires dans les CTL réactifs aux tumeurs de la DLN (Fig. S5A supplémentaire).

Le bézafibrate augmente le nombre de CTL effecteurs en améliorant leur capacité de survie et leur prolifération. UNERÉ, Des cellules CD45.1 + CD8 + T marquées par CellTrace ont été transférées dans des souris CD45.2 + CD8 -/-. Les souris ont été inoculées avec MC38 et le traitement a commencé 5 jours après l'inoculation de MC38. Les souris ont été sacrifiées au jour 9, et les lymphocytes T CD8 + CD45.1 + dans les DLN et les sites tumoraux ont été analysés. UNE, Un schéma de principe du programme expérimental. B, Des motifs FACS représentatifs colorés avec CD45.1 et CellTrace parmi la porte des cellules CD8 + CD45.1 + T sont présentés (à gauche). Les fréquences des cellules complètement proliférées (CTL tumoraux réactifs) ont été comparées entre les groupes (à droite). C, Les DLN ont été colorés avec de l'annexine V et de l'iodure de propidium (PI). Des profils FACS représentatifs de l'annexine V et de la coloration PI après gâchette sur CellTrace - CD45.1 + CD8 + cellules T sont présentés (gauche et milieu). La fréquence des cellules apoptotiques (annexine V + PI + ) a été comparée entre les groupes traités (à droite). RÉ, Les cellules CD8 + CD45.1 + T dans les TIL ont été colorées de manière intracellulaire avec Bcl2. Des profils FACS représentatifs de la coloration Bcl2 sont présentés (à gauche). La fréquence et le MFI des cellules Bcl2 + T parmi les cellules CD8 + T sont indiqués (à droite). E, Des souris porteuses de MC38 ont été traitées avec de l'anti-PD-L1 et du bezafibrate selon le même calendrier que celui indiqué sur la figure supplémentaire S1A. Les cellules DLN au jour 13 ont été colorées avec des anti-CD8, anti-CD62L, anti-CD44 et Ki67. Le nombre de cellules Ki67 + T dans les cellules CD8 + T est indiqué (à gauche). Profils FACS représentatifs de P1-P3 parmi les cellules CD8 + T colorées avec Ki67 chez des souris traitées avec anti-PD-L1 et bezafibrate (milieu). Le nombre de cellules Ki67 + T dans P1-P3 a été comparé entre les groupes traités. Les couleurs correspondent aux populations P1-P3 (à droite). BE, Les données représentent les moyennes ± SEM de quatre ou cinq souris. Les données sont représentatives de deux expériences indépendantes. *, P < 0.05 **, P < 0,01, analyse ANOVA unidirectionnelle.

Un nombre accru de CTL réactifs aux tumeurs améliore l'activité antitumorale dans la thérapie de blocage de PD-1, car la plupart des CTL bloqués par PD-1 subissent une différenciation terminale et une apoptose (27). L'augmentation du nombre de CTL réactifs aux tumeurs induite par le traitement par le bezafibrate peut être causée de deux manières : (1) le bezafibrate a inhibé la différenciation terminale et l'apoptose des cellules T effectrices ou (ii) le bezafibrate a favorisé la prolifération associée à la transition de naïf à effecteur T cellules. Pour tester la première possibilité, nous avons analysé les cellules T effectrices apoptotiques dans les CTL réactifs aux tumeurs par co-coloration avec de l'annexine V et de l'iodure de propidium (PI). Nous avons constaté que la thérapie combinée réduisait significativement le pourcentage de cellules apoptotiques (cellules annexine V + PI +) dans les CTL réactifs aux tumeurs par rapport à la thérapie avec anti-PD-L1 seul, indiquant que l'ajout de bezafibrate améliorait la survie des CTL réactifs aux tumeurs (Fig. 4C). Nous avons également utilisé la coloration à l'annexine V et PI pour analyser la population de cellules non réactives aux tumeurs (cellules CD8 + T élevées CellTrace), qui comprend plus de cellules vivantes que celles trouvées dans la population réactive aux tumeurs (Fig. S5B supplémentaire). Ces observations sont cohérentes avec les rapports précédents qui ont montré que lors du blocage de PD-1, les cellules effectrices dysfonctionnelles retrouvent leur fonction effectrice mais meurent par différenciation terminale (27). Nous avons constaté que le traitement combiné au bezafibrate augmentait significativement l'expression du facteur anti-apoptotique, Bcl2, dans les CTL réactifs aux tumeurs au niveau des sites tumoraux (Fig. 4D).

Ensuite, nous avons étudié la deuxième possibilité en déterminant l'expression de Ki67, un marqueur de la prolifération cellulaire, dans les cellules CD8 + T des DLN (Fig. 4E). Nous avons constaté que le nombre de cellules Ki67 + CD8 + T augmentait de manière significative après une thérapie combinée au bézafibrate (Fig. 4E). Le nombre de cellules T Ki67 + CD8 + a été augmenté dans les populations P3 et P2 par la thérapie combinée au bézafibrate (Fig. 4E). Ensemble, ces données suggèrent que le blocage du bézafibrate et de PD-1 en combinaison a augmenté le nombre de CTL réactifs aux tumeurs dans la DLN et au site tumoral en améliorant leur capacité de survie et leur prolifération.

Le bézafibrate améliore la capacité de survie des in vitro–CTL stimulés

Pour analyser le mécanisme par lequel la signalisation PPAR inhibe l'apoptose, nous avons étudié l'effet du bezafibrate sur la capacité de survie des cellules CD8 + T in vitro. Les cellules CD8 + T naïves ont été stimulées comme le montre la figure 5A et développées jusqu'au jour 13 en présence de contrôle de bezafibrate ou de solvant (DMSO). L'effet du bezafibrate sur la longévité des lymphocytes T a été testé dans un système de mort cellulaire induite par une suractivation. Après restimulation avec anti-CD3 et anti-CD28 au jour 13, le traitement au bézafibrate a significativement réduit le nombre de cellules apoptotiques (Fig. 5B). L'OCR basal et l'ECAR n'ont pas été modifiés par le traitement au bézafibrate au jour 13, mais le SRC et le rapport OCR/ECAR ont été significativement augmentés dans le groupe traité au bézafibrate, indiquant à nouveau que le bézafibrate a augmenté la capacité de survie des CTL (Fig. 5C). Nous avons confirmé que le bézafibrate augmentait significativement l'expression de Bcl2, Birc3, et API5 gènes impliqués dans la voie d'inhibition de l'apoptose (Fig. 5D). We further performed GeneChip analysis to identify or differentiate gene-expression signatures between solvent control and bezafibrate-treated CD8 + T cells on day 13 (Supplementary Fig. S6A and S6B). KEGG pathway analysis demonstrated that bezafibrate-treated cells on day 13 displayed differential changes among genes involved in various pathways such as PPAR signaling, fatty acid metabolism, AMPK signaling, cytokine–cytokine receptor interaction, chemokine signaling pathway, complement and coagulation cascades, natural killer cell–mediated toxicity, and metabolism (Supplementary Fig. S6C and S6D).

Bezafibrate attenuates overactivation-induced apoptosis of CTLs in vitro. UNE, Naïve CD8 + T cells (CD44 − CD8 + T cells) were isolated from the spleen of C57BL/6 mice and stimulated with anti-CD3 and anti-CD28 coated beads in presence of IL2 and bezafibrate on days 0 and 3. Cells were expanded in the presence of IL2 and bezafibrate until day 13 and used in the following experiments. B, T cells were restimulated on day 13 in the presence of bezafibrate for 24 hours. Annexin V and PI were used to stain live (annexin V − PI − ) and apoptotic cells (annexin V + PI + ). Representative FACS profiles of annexin V and PI staining are given (left). Frequency of live and apoptotic cells was compared between treated groups. C, OCR of day 13 cells was measured by the Seahorse XF e 96 analyzer (left top). SRC were calculated (bottom left). OCR/ECAR ratio was measured (bottom right). RÉ, Bcl2, Birc3, et API5 expression was examined by quantitative PCR (qPCR) on day 13. E, Estimated downstream factors of the PGC-1α/PPAR axis including Bcl2, Cpt1a, and CREB are shown based on the STRING database and literature. FG, Cpt1a (F) and pCREB (g) expression was determined by western blotting (left) and qPCR (right) using T cells on day 13. B, , F, et G, Data represent the means ± SEM of 3 wells. Data are representative of two independent experiments. **, P < 0.01 ***, P < 0.001, two-tailed Student t test. C, Data represent the means ± SEM of 6 wells. *, P < 0.05, two-tailed Student t test.

We focused on upregulated genes involved in preventing apoptosis and analyzed the protein interactome using the STRING database. We found that Bcl2 may be stabilized by interacting with Cpt1, which is also induced by PPAR signaling (ref. 28 Fig. 5E). PPAR regulates cyclic AMP response element binding (CREB), which enhances the expression of PGC-1α in a feed-forward way (refs. 29–32 Fig. 5E). Indeed, both protein and mRNA of Cpt1a and CREB1 were upregulated in bezafibrate-treated CD8 + T cells on day 13 (Fig. 5F and G).

Bezafibrate promotes proliferation of in vitro–stimulated naïve CD8 + T cells

Notre in vivo data suggest that enhanced proliferation of CTLs driven by the bezafibrate combination treatment contributes to increasing the number of effector killer T cells (Fig. 4E). To validate the effect of bezafibrate on T-cell proliferation, we stimulated naïve CD8 + T cells with anti-CD3 and anti-CD28 in the presence of bezafibrate or solvent (DMSO) control. As shown in Fig. 6A, in vitro–stimulated naïve CD8 + T cells in the presence of bezafibrate incorporated more 3 H-thymidine than those without bezafibrate. The enhancement of proliferation by bezafibrate treatment was confirmed by the dye dilution experiment (Supplementary Fig. S7A). Because bezafibrate treatment improved mitochondrial activities in vivo, we also investigated whether enhanced CTL proliferation in vitro by bezafibrate is accompanied by mitochondrial activation. As shown in Fig. 6B, both OCR and ECAR were significantly increased, indicating that CTL reached a higher energy state with bezafibrate treatment. Although ATP turnover and glycolytic capacity were upregulated, SRC was decreased in the bezafibrate-treated group (Fig. 6C). As bezafibrate treatment enhanced OCR values, we investigated its effect on other mitochondrial activation parameters. We found that bezafibrate-treated cells possess larger mitochondrial areas, higher intensity of MitoTrackerDeepRed, and more ROS than DMSO-treated cells, proving that mitochondria are activated during T-cell priming (Supplementary Fig. S7B). These data suggest that the effect of PPAR signaling on T-cell priming (day 2) is more associated with proliferation (anabolic pathway) than with longevity (catabolic pathway). Thus, PPAR signaling enhances proliferation during the early (priming) phase and inhibits apoptosis during the effector phase of the T cells.

Bezafibrate enhances proliferation of naïve CD8 + T cells in the priming phase in vitro. UNE, Naïve CD8 + T cells were isolated from the spleen of C57BL/6 mice, stimulated with anti-CD3 and anti-CD28–coated beads with bezafibrate for 2 days and used in the following experiments. T-cell proliferation was measured by 3 H-thymidine incorporation assays. Data represent the means ± SEM of 3 wells. B, OCR (left) and ECAR (middle) of day 2 cells were measured with the Seahorse XF e 96 analyzer. Basal OCR and ECAR values are plotted (right). C, Basal respiration, ATP turnover, basal ECAR, glycolytic capacity, glycolytic reserve, and SRC were calculated based on the data in B. B et C, Data represent the means ± SEM of 6 wells (B et C). Data are representative of two independent experiments. *, P < 0.05 **, P < 0.01 ***, P < 0.001, two-tailed Student t test.


Lectures complémentaires

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An excellent collection of articles on the enzymes of prokaryotes and eukaryotes and their regulation.

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An early reuiew, but basic to more recent deuelopments.

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Fatty acid metabolism and its longitudinal relationship with the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in major depression: Associations with prospective antidepressant response

Background: Metabolism of dietary fatty acids (FAs), and its relationship with the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA)-axis, have been found to be altered in major depressive disorder (MDD). Moreover, indications exist that these factors are associated with antidepressant-response. If we better understand these associations, we might identify novel targets for add-on therapy to increase antidepressant-response, and/or early indicators to improve response prediction.

Objectif: To determine whether alterations in FA-metabolism, and their relationship with the HPA-axis, are associated with prospective response to the antidepressant paroxetine in MDD.

Concevoir: We first compared 70 initially unmedicated MDD-patients with 51 age- and gender-matched controls at study-entry, regarding salivary cortisol and erythrocyte membrane FAs [omega-3 docosahexaenoic acid (DHA), eicosapentaenoic acid (EPA), FA-chain length, -unsaturation and -peroxidizability]. Subsequently, we treated patients with 6 weeks 20mg/day selective serotonin reuptake inhibitor paroxetine. After 6 weeks, we continued this treatment in responders (i.e. showing ≥50% decrease in Hamilton depression rating scale-score), and randomized non-responders to a 6-week, double-blind, placebo-controlled dose-escalation up to 50mg/day. We repeated cortisol and FA-measures in patients after 6 and 12 weeks.

Results: Compared to controls, patients showed higher FA-chain length, FA-unsaturation and FA-peroxidation, and more negative relationships of FA-unsaturation and FA-peroxidation with cortisol. Moreover, these negative relationships were associated with paroxetine nonresponse. Nonresponse was also associated with low DHA, which was related to low fatty fish intake. Furthermore, early responders showed initial low FA-chain length, FA-peroxidation and EPA that increased during the study, while non-responders exhibited opposite patterns.

Conclusion : FA-metabolism alterations, and their relationship with cortisol, are associated with prospective paroxetine response in MDD, and may therefore form an early indicator of treatment effectiveness. Moreover, dietary fatty fish intake may improve antidepressant response through an effect on FA-metabolism.

Mots clés: Cortisol Docosahexaenoic acid Eicosapentaenoic acid Fatty acids Major depressive disorder Paroxetine Prognosis Serotonin uptake inhibitors n-3 PUFA.


Informations sur l'auteur

Affiliations

Department of Dairy Technology, University of Veterinary and Animal Sciences, Lahore, Punjab, Pakistan

Imran Taj Khan, Muhammad Nadeem & Rahman Ullah

Institute of Home and Food Sciences, Faculty of Life Sciences, Government College University, Faisalabad, Punjab, Pakistan

Muhammad Imran & Muhammad Kamran Khan

Planning and Development Division, Pakistan Agricultural Research Council, Islamabad, Pakistan

Postharvest Research Center, Ayub Agricultural Research Institute, Faisalabad, Punjab, Pakistan

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Contributions

MN conceptualized and provided the technical assistance ITK, RU and AD performed the study and guided in the data collection MI and MKK helped to analyze the data and MA helped in drafting the manuscript. “It’s also confirmed that all the authors read and approved the final manuscript”.

Auteur correspondant


5. Conclusions and perspectives

Organic synthesis also has a lot to offer to the biomedical evaluation of Zanthoxylum alkamides. Current studies have focused primarily on the compounds that are easiest to isolate and purify from natural sources in significant quantities. Accordingly, the biological activities of the less prevalent members, such as the lanyuamides, qinbunamides, and zanthoamides, are not properly explored. Chemical synthesis is required to fill in this gap by providing access to larger quantities of these underrepresented alkamides. Moreover, the collection of synthetic analogues available for structure–activity relationship studies (see Section 3.6) is still relatively limited and lacking in compounds that recapitulate the desired biological activities without suffering the same sensitivities to light, heat, and hydroxylated solvents. Indeed, the discovery of a small molecule that demonstrates a similar activity profile to hydroxy-α-sanshool (2) against various ion channels but is more resilient would serve as a powerful molecular probe to elucidate the biomolecular mechanisms underlying the differences between pain, tickling, and itching. Similarly, the encouraging results observed with the ZP-amides and qinbunamides in potentiating NGF-induced neurite outgrowth necessitate a larger structure–activity relationship analysis using other Zanthoxylum alkamides and synthetic derivatives with the hopes of finding more active compounds and discovering the specific biomolecular target(s). One hope is that this review will spur interest in the synthetic organic chemistry community to channel some effort toward synthesizing these compounds and analogs thereof with the goal of gaining a better understanding of the various biological activities outlined herein.