Moderate exercise prevents insulin resistance and changes in adrenocortical morphology and function in rats fed a sucrose-enriched diet

Introducción: niveles elevados de glucocorticoides se asocian a las alteraciones somáticas y bioquímicas presentes en los pacientes y en animales con insulinorresistencia (IR). Hemos demostrado previamente que la IR inducida por una dieta rica en sacarosa (DRS) induce cambios morfológicos y funcionales a nivel adrenocortical y que estas alteraciones pueden evitarse mediante la administración simultánea de un agonista PPAR-γ. Objetivos: en el presente estudio evaluamos el impacto de un protocolo de ejercicio moderado sobre las alteraciones morfológicas y funcionales adrenocorticales asociadas con el desarrollo de IR inducida por una DRS administrada durante siete semanas.Metodología. Resultados: los animales (ratas Wistar macho adultas) tratados con la DRS (agregado de sacarosa al 30% en el agua de bebida) mostraron un incremento del peso corporal y de los panículos adiposos, así como de los niveles séricos de glucosa, insulina y triglicéridos. La respuesta glucémica a la administración de insulina i.p. se vio claramente menoscabada. Se observó una infiltración lipídica de la corteza adrenal, con aumento de la expresión de proteínas esteroidogénicas y marcadores de inflamación (IL-1β, TNF-α, iNOS, COX-2) y un incremento marcado de la corticosteronemia basal. El protocolo de ejercicio consistió en correr en una cinta continua adaptada especialmente durante un máximo de 7 min/día. Este ejercicio moderado previno la aparición de los cambios somáticos y bioquímicos característicos del estado de IR y la infiltración lipídica adrenocortical, revirtiendo además los cambios inflamatorios y normalizando la corticosteronemia. Conclusiones: nuestros resultados subrayan el rol deletéreo del consumo exagerado de carbohidratos simples conteniendo fructosa y sugieren que el ejercicio moderado podría tener efectos adicionales cuando se emplea en el tratamiento de la IR.Introduction: a sustained elevation of glucocorticoid production has been associated with the somatic and biochemical changes observed in insulin-resistant patients and in animal models of insulin resistance (IR) as well. We previously demonstrated that sucrose-induced IR affects adrenocortical morphology and function, and that these abnormalities could be prevented by the administration of an insulin-sensitizing PPAR-γ agonist. Objetives: in this study, we analyzed the impact of moderate exercise on changes in adrenocortical function and morphology associated with the development of IR, generated in male adult rats by the addition of 30% sucrose to the drinking water for 7 weeks. Methodology. Results: body and adipose tissue weights increased in sucrose-treated animals, who also displayed higher glycemic and insulinemic levels as well as hypertriglyceridemia. An altered glycemic response to an i.p. insulin test was also detected. Adrenal glands showed a neutral lipid infiltration and increased expression levels of StAR, CYP11A1, IL-1β, TNF-α, iNOS and COX-2. Furthermore, sucrose-treated animals exhibited higher basal corticosterone levels. Exercise training sessions consisted of running on an adapted motorized treadmill for up to 7 min/day. This moderate exercise protocol fully prevented the instauration of the IR-associated somatic and metabolic changes as well as the lipidic infiltration of the adrenal glands, and reversed the inflammatory changes and the increase in corticosterone output. Conclusions: our results underline the negative impact of high dietary fructose consumption, and suggest that moderate exercise could exert additional beneficial effects when employed as a therapeutic strategy in the management of IR.Fil: Martinez Calejman, Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Mercau, María Elisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Repetto, Esteban Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Astort, Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Arias, Pablo. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.médicas. Escuela de Cs.médicas. Cátedra de Fisiología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cymeryng, Cora Betriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Melatonin prevents early pituitary dysfunction induced by sucrose-rich diets

While physiological levels of glucocorticoids are required to ensure proper functions of the body, consistently high levels may engender several deleterious consequences. We have previously shown an increase in the activity of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis in rats fed sucrose-rich diets (SRD). The main goal of this study was to analyze the processes involved in the modulation of the pituitary production of ACTH by SRD, and to test melatonin as a possible therapeutic agent for the prevention of the HPA axis dysfunction. Male Wistar rats were fed standard chow and either SRD (30% sucrose in the drinking water) or plain water for three weeks. Melatonin was administered as subcutaneous pellets. Results showed that SRD treatment induced an increase in systemic ACTH and corticosterone levels and a decrease in melatonin levels. In the pituitary gland, we also detected an increase in the expression levels of proopiomelanocortin (POMC) that was accompanied by increased levels of: lipoperoxides, nitro-tyrosine modified proteins, catalase, heme oxygenase-1, interleukin-1β mRNA, and by an increase in the tissue number of inflammatory cells (F4/80 and Iba-1 positive cells). Melatonin treatment prevented all these systemic and pituitary changes as well as the increase in POMC expression induced by incubation of AtT-20 corticotrophs with conditioned media obtained from stimulated macrophages. In conclusion, stimulation of POMC/ACTH production in rats fed a SRD could involve the generation of oxidative stress and inflammation in the pituitary gland. Melatonin treatment prevented these effects and normalized the activity of the HPA axis.Fil: Mercau, María Elisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Calanni, Juan Salvador. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Aranda, Marcos Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Caldareri, Lilian Julia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Rosenstein, Ruth Estela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Repetto, Esteban Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Bioquímica Clínica; ArgentinaFil: Cymeryng, Cora Betriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Cellular mechanisms involved in the regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in a animal model of sucrose-induced insulin resistance

Diversas evidencias experimentales demostraron que el desarrollo de insulinorresistencia (IR) se acompaña de cambios en la actividad del eje hipotálamo-hipófiso_adrenal (HHA) que se traducen en variaciones en los niveles sanguíneos de glucocorticoides (GC), tanto en pacientes como en modelos animales de la enfermedad. En trabajos previos de nuestro laboratorio demostramos un aumento en los niveles de GC en animales tratados con una dieta rica en sacarosa (DRS) durante 7 semanas que se asoció con una respuesta adrenal disminuida en la prueba de estimulación con la hormona adrenocorticotropina (ACTH). Dado que la principal hormona reguladora de la secreción de GC es la ACTH, el objetivo central de este trabajo de tesis consistió en evaluar los efectos de la administración de DRS sobre la producción de ATCH en distintos estadios del dearrollo de IR y estudiar los mecanismos subyacentes a las alteraciones encontradas a nivel adenohipofisario. En ese marco, evaluamos los efectos del tratamiento antioxidante sobre cambios tempranos inducidos por el consumo de DRS y del ejercicio moderado como medida preventiva de los efectos de la exposición prolongada a la dieta. Los resultados obtenidos indicaron que en el modelo animal de IR por la administración de DRS, los animales presentaron cambios en la secreción de ACTH y corticosterona. En etapas tempranas del tratamiento (3 semanas) encontramos un aumento en la actividad del eje HHA, que fue previa a la detección de cambios en la insulinosensibilidad sistémica (evidente a partir de la séptima semana del inicio del consumo de DRS). Sin embargo, en animales tratados por períodos más prolongados (15 semanas) observamos una disminución de los niveles circulantes de ACTH y de corticosterona. Postulamos que la hiperactivación temprana del eje podría estar asociada con la generación de estrés oxidativo a nivel adenohipofisario, dado que el tratamiento antioxidante sistémico previno tanto el aumento de marcadores de este proceso como la hipersecreción de ACTH. La disminución en la actividad del eje HHA detectada en etapas más tardías del tratamiento podría ser consecuencia de la exposición crónica del tejido hipofisario al estrés oxidativo, inducido por concentraciones elevadas de ácidos grasos no esterificados (AGNE) circulantes, un efecto que podría ser medido por la inducción de autofagia. Demostramos que el ejercicio moderado previno la inducción de estos procesos y la inhibición de la secreción de ACTH en animales alimentados con DRS durante 15 semanas, además de evitar el incremento de AGNE. Finalmente, estudiamos con mayor profundidad estos procesos en células adenohipofisarias en cultivo evaluando el efecto de la incubación de células de la línea ArR-20 con ácido palmítico (C16:O) y con inductores de estrés oxidativo y autofagia. En suma, nuestros resultados indican que la administración de una DRS produce un incremento temprano en la expresión de Pomc y ACTH posiblemente mediada por la generación de estrés oxidativo tisular. Una exposición prolongada del tejido a niveles incrementados de nutrientes, como los ácidos grasos, adicionalmente induce el proceso autofágico, lo que lleva a una hipofunción de la glándula. Los GC afectan el metabolismo estimulando la movilización de las reservas energéticas. Sin embargo, un aumento sostenido de los niveles de estas hormonas podría contribuir al agravamiento de las características metabólicas del síndrome de IR, y precipitar la aparición de las complicaciones a largo plazo relacionadas con la enfermedad. En nuestro modelo, el estado de IR crónico se correlacionó con una inhibición de la actividad basal del eje HHA, lo que contribuiría al restablecimiento de la homeostasis metabólica. Sin embargo, también podría dar lugar a complicaciones adicionales, como la insuficiencia adrenal, afectando la respuesta del organismo frente a situaciones de estrés, lo que representaría otro factor de riesgo para los pacientes con IR.It has been previously described that insulin resistant (IR) individuals (humans and animals) have an altered function of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis (HPA), which translates into changes in their blood levels of glucocorticoids (GC). Previous studies from our group have shown that animals fed a sucrose-rich diet (SRD) for 7 weeks exhibit an increase in basal GC secretion, associated with an impairment os adrenal response to an exogenous ACTH challenge. Given that the adrenocorticotropic hormone (ACTH) secreted by the pituitary gland is the main regulator of adrenal function, the main goal of the present study was to analyse the effect of SRD consumption on ACTH production at different stages of the development of IR, and elucidate possible underlying mechanisms operating at pituitary level. In this context, we analyzed the effects of antioxidant treatment on the early changes induced by SRD consumption, and of moderate exercise as a preventive measure to counteract the effects of prolonged exposure to SRD. Our results indicate that in the experimental model of SRD-induced IR, animals present alterations in the production and blood levels of ACTH and corticosterone. In this sense, we observed that SRD treatment induces an early hyperactivation of the HPA axis (3rd week), which was prior to the observed changes in insulin sensitivity (only evident after 7 weeks os treatment). However, as treatment progresses, prolonges SRD-consumption (15 weeks) inhibits basal HPA activity, as evidenced by lower circulating ACTH and corticosterone levels. We propose that the early hyperactivation of the HPA axis found in SRD-treated animals could be associated with the generation of oxidative stress at pituitary level, given that systemic antioxidant treatment prevented the induction of these processes and also ACTH hypersecretion. The impairment in HPA activity induced by long-term SRD treatment (15 weeks), could ba a consequence of chronic overexposure of the pituitary tissue to increased levels of circulating non-esterified fatty acids (NEFA), which could trigger oxidative-stress induced autophagy in ACTH-producing cells. Our results show that moderate exercise prevented the induction of these cellular processes, as well as SRD-induced corticotroph dysfunction, while also normalizing NEFA levels. In order to confirm these results, we studied the underlying mechanisms in cultured corticotrophs by incubating ArT-20 cells in the presence of plamitic acid (C16:O), a main component of the NEFA fraction, or with oxidative stress and autophagy inductors. From these studies we concluded that oxidative stress generation and autophagy mediate POMC inhibition triggered by palmitic acid treatment. Taken together, our results show that SRD administration induces an early increase in Pomc expression and ACTH release, possibly mediated by an increase in oxidative stress at pituitary level. Chronic exposure of pituitary tissue to an increased concentration of nutrients (e.g. fatty acids, among others) additionally induces autophagy in corticotroph cells, which could lead to inhibition of ACTH production. Among other actions, GC affect metabolism by stimulating the mobilization of energy stores in order to cope with increased metabolic demands. However, a sustained increase in circulating GC levels could contribute to aggravate the clinical manifestations of metabolic syndrome. In our animal model, chronic IR correlated with inhibition of basal HPA axis activity, which could help to restore metabolic homeostasis. However, this could also lead to complications, such as adrenal insufficiency, that might affect the response to stressful stimuli, representing an additional risk for patients with IR.Fil:Mercau, María Elisa. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Nitric oxide sets off an antioxidant response in adrenal cells: Involvement of sGC and Nrf2 in HO-1 induction

Induction of microsomal heme oxygenase 1 (HO-1) activity is considered a cytoprotective mechanism in different cell types. In adrenal cells, HO-1 induction by ACTH exerts a modulatory effect on steroid production as well. As nitric oxide (NO) has been also regarded as an autocrine/paracrine modulator of adrenal steroidogenesis we sought to study the effects of NO on the induction of HO-1 and the mechanism involved. We hereby analyzed the time and dose-dependent effect of a NO-donor (DETA/NO) on HO-1 induction in a murine adrenocortical cell line. We showed that this effect is mainly exerted at a transcriptional level as it is inhibited by actinomycin D and HO-1 mRNA degradation rates were not affected by DETA/NO treatment. HO-1 induction by NO does not appear to involve the generation of oxidative stress as it was not affected by antioxidant treatment. We also demonstrated that NO-treatment results in the nuclear translocation of the nuclear factor-erythroid 2-related factor (Nrf2), an effect that is attenuated by transfecting the cells with a dominant negative isoform of Nrf2. We finally show that the effects of the NO-donor are reproduced by a permeable analog of cGMP and that a soluble guanylate cyclase specific inhibitor blocked both the induction of HO-1 by NO and the nuclear translocation of Nrf2.Fil: Astort, Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Mercau, María Elisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Giordanino, E. F.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Degese, María Sol. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. Laboratorio de Fisiología y Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Caldareri, Lilian Julia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Coso, Omar Adrian. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. Laboratorio de Fisiología y Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cymeryng, Cora Betriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Moderate exercise prevents functional remodeling of the anterior pituitary gland in diet-induced insulin resistance in rats: Role of oxidative stress and autophagy

A sustained elevation of glucocorticoid production, associated with the establishment of insulin resistance (IR) could addto the deleterious effects of the IR state. The aimofthis study is to analyze the consequences of long-term feeding with a sucrose-rich diet (SRD) on Pomc/ACTH production, define the underlying cellular processes, and determine the effects of moderate exercise (ME) on these parameters. Animals fedastandard chow withorwithout 30% sucrose in the drinking water were subjected to ME. Circulating hormone levels were determined, and pituitary tissues were processed and analyzed by immunobloting and quantitative real-time PCR. Parameters of oxidative stress (OxS), endoplasmic reticulum stress, and autophagy were also determined. Rats fed SRD developed a decrease in pituitary Pomc/ACTH expression levels, increased expression of antioxidant enzymes, and induction of endoplasmic reticulum stress and autophagy. ME prevented pituitary dysfunction as well as induction of antioxidant enzymes and autophagy. Reporter assays were performed in AtT-20 corticotroph cells incubated in the presence of palmitic acid. Pomc transcription was in hibited by palmitic acid-dependent induction of OxS and autophagy, as judged by the effect of activators and inhibitors of both processes. Long-term feeding with SRD triggers the generation of OxS and autophagy in the pituitary gland, which could lead to a decline in Pomc/ACTH/glucocorticoid production. These effects could be attributed to an increase in fatty acids availability to the pituitary gland. ME was able to prevent these alterations, suggesting additional beneficial effects of ME as a therapeutic strategy in the management of IR.Fil: Mercau, María Elisa. Virginia Tech University; Estados Unidos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Repetto, Esteban Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; ArgentinaFil: Perez, Matías N.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; ArgentinaFil: Martinez Calejman, Camila. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Sanchez Puch, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; ArgentinaFil: Finkielstein, Carla V.. Virginia Tech University; Estados UnidosFil: Cymeryng, Cora Betriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; Argentin

Role of CREB on heme oxygenase-1 induction in adrenal cells: Involvement of the PI3K pathway

In addition to the well-known function of ACTH as the main regulator of adrenal steroidogenesis, we have previously demonstrated its effect on the transcriptional stimulation of HO-1 expression, a component of the cellular antioxidant defense system. In agreement, we hereby demonstrate that, in adrenocortical Y1 cells, HO-1 induction correlates with a significant prevention of the generation of reactive oxygen species induced by H2O2/Fe2+. ACTH/cAMP-dependent activation of redox-imbalanced related factors such as NRF2 or NFκB and the participation of MAPKs in this mechanism was, however, discarded based on results with specific inhibitors and reporter plasmids. We suggest the involvement of CREB in HO-1 induction by ACTH/cAMP, as transfection of cells with a dominant-negative isoform of CREB (DN-CREB-M1) decreased, while overexpression of CREB increased HO-1 protein levels. Sequence screening of the murine HO-1 promoter revealed CRE-like sites located at −146 and −37 of the transcription start site and ChIP studies indicated that this region recruits phosphorylated CREB (pCREB) upon cAMP stimulation in Y1 cells. In agreement, H89 (PKA inhibitor) or cotransfection with DN-CREB-M1 prevented the 8Br-cAMP-dependent increase in luciferase activity in cells transfected with pHO-1[−295/+74].LUC. ACTH and cAMP treatment induced the activation of the PI3K/Akt signaling pathway in a PKA-independent mechanism. Inhibition of this pathway prevented the cAMP-dependent increase in HO-1 protein levels and luciferase activity in cells transfected with pHO-1[−295/+74].LUC. Finally, here we show a crosstalk between the cAMP/PKA and PI3K pathways that affects the binding of p-CREB to its cognate element in the murine promoter of the Hmox1 gene.Fil: Astort, Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Repetto, Esteban Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Rocha Viegas, Luciana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Mercau, María Elisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Sanchez Puch, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Finkielstein, C. V.. Polytechnic Institute and State University; Estados UnidosFil: Pecci, Adali. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Cymeryng, Cora Betriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Involvement of PI3K/Akt and p38 MAPK in the induction of COX-2 expression by bacterial lipopolysaccharide in murine adrenocortical cells

Previous studies from our laboratory demonstrated the involvement of COX-2 in the stimulation of steroid production by LPS in murine adrenocortical Y1 cells, as well as in the adrenal cortex of male Wistar rats. In this paper we analyzed signaling pathways involved in the induction of this key regulatory enzyme in adrenocortical cells and demonstrated that LPS triggers an increase in COX-2 mRNA levels by mechanisms involving the stimulation of reactive oxygen species (ROS) generation and the activation of p38 MAPK and Akt, in addition to the previously demonstrated increase in NFκB activity. In this sense we showed that: (1) inhibition of p38 MAPK or PI3K/Akt (pharmacological or molecular) prevented the increase in COX-2 protein levels by LPS, (2) LPS induced p38 MAPK and Akt phosphorylation, (3) antioxidant treatment blocked the effect of LPS on p38 MAPK phosphorylation and in COX-2 protein levels, (4) PI3K inhibition with LY294002 prevented p38 MAPK phosphorylation and, (5) the activity of an NFκB reporter was decreased by p38 MAPK or PI3K inhibition. These results suggest that activation of both p38 MAPK and PI3K/Akt pathways promote the stimulation of NFκB activity and that PI3K/Akt activity might regulate both p38 MAPK and NFκB signaling pathways. In summary, in this study we showed that in adrenal cells, LPS induces COX-2 expression by activating p38 MAPK and PI3K/Akt signaling pathways and that both pathways converge in the modulation of NFκB transcriptional activity.Fil: Mercau, María Elisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; ArgentinaFil: Astort, Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; ArgentinaFil: Giordanino, E. F.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; ArgentinaFil: Martinez Calejman, Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; ArgentinaFil: Sanchez, R.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; ArgentinaFil: Caldareri, Lilian Julia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; ArgentinaFil: Repetto, Esteban Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; ArgentinaFil: Coso, Omar Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular; ArgentinaFil: Cymeryng, Cora Betriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; Argentin

High glucose-induced changes in steroid production in adrenal cells

Background: Increased activity of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis, resulting in enhanced adrenocorticotropin (ACTH) and serum glucocorticoid levels, has been described in patients with diabetes mellitus and in animal models of this disease; however, altered steroid production by adrenocortical cells could result from local changes triggered by increased reactive oxygen species (ROS), induced in turn by chronic hyperglycaemia. Experiments were designed (1) to analyse the effects of incubating murine adrenocortical cells in hyperglycaemic media on the generation of oxidative stress, on steroid synthesis and on its modulation by the activity of haeme oxygenase (HO); and (2) to evaluate the effect of antioxidant treatment on these parameters. Methods: Y1 cells were incubated for 7 days with either normal or high glucose (HG, 30 mmol/L) concentrations, with or without antioxidant treatment. Parameters of oxidative stress and expression levels of haeme oxygenase-1 (HO-1), nitrite levels, L-arginine uptake and progesterone production were determined. Results: HG augmented ROS and lipoperoxide production, decreasing glutathione (GSH) levels and increasing antioxidant enzymes and HO-1 expression. Basal progesterone production was reduced, while a higher response to ACTH was observed in HG-treated cells. The increase in HO-1 expression and the effects on basal steroid production were abolished by antioxidant treatment. Inhibition of HO activity increased basal and ACTH-stimulated steroid release. Similar results were obtained by HO-1 gene silencing while the opposite effect was observed in Y1 cells overexpressing HO-1. Conclusions: HG induces oxidative stress and affects steroid production in adrenal cells; the involvement of HO activity in the modulation of steroidogenesis in Y1 cells is postulated.Fil: Astort, Francisco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Repetto, Esteban Martín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Martinez Calejman, Camila. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Cipelli, J. M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; ArgentinaFil: Sanchez, Rocio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Di Gruccio, Juan M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Mercau, María Elisa. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Pignataro, Omar Pedro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Arias, Pablo. Universidad Complutense de Madrid. Facultad de Medicina. Departamento de Fisiología; España. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cymeryng, Cora Betriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Insulin sensitization with a peroxisome proliferator-activated receptor γ agonist prevents adrenocortical lipid infiltration and secretory changes induced by a high-sucrose diet

It has been hypothesized that deviations in glucocorticoid secretion and/or action may contribute to somatic and biochemical changes observed in patients with and animal models of insulin resistance (IR). In this study, we analyzed changes in rat adrenocortical function and morphology associated with the development of IR, generated in male adult rats by the addition of 30% sucrose to the drinking water. Caloric intake, body and adipose tissue weights, and biochemical parameters associated with IR were determined. Expression levels of Star, Cyp11A1, Mc2r, Pparγ (Pparg), and Cd36 were evaluated by real-time PCR, histochemical analysis of the adrenal cortex was performed using Masson's trichrome and Sudan III staining, and corticosterone levels were measured by RIA. After 7 weeks of sucrose administration, higher serum glucose, insulin, and triglyceride levels and an altered glycemic response to an i.p. insulin test were detected. Adrenal glands showed a neutral lipid infiltration. An increase in Star, Cyp11A1, Mc2r, Pparg and Cd36 and a decrease in Mc2r levels were also found. Furthermore, sucrose-treated animals exhibited higher basal corticosterone levels and a blunted response to ACTH injection. Noteworthy, the adrenocortical (functional and histological) abnormalities were prevented in sucrose-treated rats by the simultaneous administration of an insulin-sensitizing PPARγ agonist. In conclusion, sucrose-induced IR affects adrenocortical morphology and function possibly via the generation of adipokines or lipid metabolites within the adrenal gland. These abnormalities are prevented by the administration of a PPARγ agonist by mechanisms involving both extra- and intra-adrenal effects.Fil: Martinez Calejman, Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Di Gruccio, Juan M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Mercau, María Elisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Repetto, Esteban Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Astort, Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Sánchez, Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Pandolfi, Matias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; ArgentinaFil: Berg, Gabriela Alicia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Shreier, Laura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Bioquímica Clínica; ArgentinaFil: Arias, Pablo. Universidad Nacional de Rosario; ArgentinaFil: Cymeryng, Cora Betriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin