The oncoprotective role of food-derived polyphenol antioxidants has been described but the implicated mechanisms are not yet clear. In addition to polyphenols, phenolic acids, found at high concentrations in a number of plants, possess antioxidant action. The main phenolic acids found in foods are derivatives of 4-hydroxybenzoic acid and 4-hydroxycinnamic acid. This work concentrates on the antiproliferative action of caffeic acid, syringic acid, sinapic acid, protocatechuic acid, ferulic acid and 3,4-dihydroxy-phenylacetic acid (PAA) on T47D human breast cancer cells, testing their antioxidant activity and a number of possible mechanisms involved (interaction with membrane and intracellular receptors, nitric oxide production). The tested compounds showed a time-dependent and dose-dependent inhibitory effect on cell growth with the following potency: caffeic acid > ferulic acid = protocatechuic acid = PAA > sinapic acid = syringic acid. Caffeic acid and PAA were chosen for further analysis. The antioxidative activity of these phenolic acids in T47D cells does not coincide with their inhibitory effect on tumoral proliferation. No interaction was found with steroid and adrenergic receptors. PAA induced an inhibition of nitric oxide synthase, while caffeic acid competes for binding and results in an inhibition of aryl hydrocarbon receptor-induced CYP1A1 enzyme. Both agents induce apoptosis via the Fas/FasL system. Phenolic acids exert a direct antiproliferative action, evident at low concentrations, comparable with those found in biological fluids after ingestion of foods rich in phenolic acids. Furthermore, the direct interaction with the aryl hydrocarbon receptor, the nitric oxide synthase inhibition and their pro-apoptotic effect provide some insights into their biological mode of action.

Abstract Hedgehog (Hh) and transforming growth factor-β (TGF-β) family members are involved in numerous overlapping processes during embryonic development, hair cycle, and cancer. Herein, we show that TGF-β induces the expression of the Hh signaling molecules Gli1 and Gli2 in various human cell types, including normal fibroblasts and keratinocytes, as well as various cancer cell lines. Gli2 induction by TGF-β is rapid, independent from Hh receptor signaling, and requires a functional Smad pathway. Gli1 expression is subsequently activated in a Gli2-dependent manner. In transgenic mice overexpressing TGF-β1 in the skin, Gli1 and Gli2 expression is also elevated and depends on Smad3. In pancreatic adenocarcinoma cell lines resistant to Hh inhibition, pharmacologic blockade of TGF-β signaling leads to repression of cell proliferation accompanied with a reduction in Gli2 expression. We thus identify TGF-β as a potent transcriptional inducer of Gli transcription factors. Targeting the cooperation of Hh and TGF-β signaling may provide new therapeutic opportunities for cancer treatment. [Cancer Res 2007;67(14):6981–6]

Abstract Objective Adrenocortical hormone levels increase in obesity, potentially contributing to development of obesity-associated pathologies. Here we explored whether lipidomic remodeling of the adrenal gland could mediate altered adrenocortical steroidogenesis during obesity. Methods Lipidomic analysis was performed in adrenal glands using shotgun mass spectrometry (MS), and steroid profiling of sera by liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) from lean and obese mice. Gene expression analysis was performed in adrenal glands and adrenocortical cell populations. The role of Fatty Acid Desaturase 2 (FADS2) and arachidonic acid on steroid hormone production was studied in primary adrenal gland cell cultures. Results Adrenal glands of obese mice displayed a distinct lipidomic profile, encompassing longer and more unsaturated storage lipids and phospholipids compared to adrenal glands of lean mice. Arachidonoyl acyl chains were abundant in the adrenal gland phospholipidome and increased upon obesity. This was accompanied by increased Fads2 expression, the rate-limiting enzyme of arachidonic acid synthesis, and enhanced plasma adrenocortical hormone levels. Inhibition of FADS2 in primary adrenal gland cell cultures abolished steroidogenesis, which was restored by arachidonic acid supplementation. Conclusions Our data suggest that the FADS2 – arachidonic acid axis regulates adrenocortical hormone synthesis, while alterations in the content of arachidonoyl chains in the adrenal gland phopsholipidome could account for disturbed adrenocortical hormone production. Highlights The adrenal gland lipidome is remodeled in obesity. Arachidonoyl groups are abundant in the adrenal gland phospholipidome and increase in obesity. FADS2 is highly expressed in the adrenal gland and its expression is further increased in obesity. FADS2 inhibition blunts adrenocortical steroidogenesis in primary adrenal gland cell cultures, while arachidonic acid supplementation restores it.

Abstract Endogenous steroid hormones, especially glucocorticoids and mineralocorticoids, are essential for life regulating numerous physiological and pathological processes. These hormones derive from the adrenal cortex, and drastic or sustained changes in their circulatory levels affect multiple organ systems. Although a role for hypoxia pathway proteins (HPP) in steroidogenesis has been suggested, knowledge on the true impact of the HIFs (Hypoxia Inducible Factors) and oxygen sensors (HIF-prolyl hydroxylase domain-containing enzymes; PHDs) in the adrenocortical cells of vertebrates is scant. By creating a unique set of transgenic mouse lines, we reveal a prominent role for HIF1α in the synthesis of virtually all steroids under steady state conditions. Specifically, mice deficient in HIF1α in a part of the adrenocortical cells displayed enhanced levels of enzymes responsible for steroidogenesis and a cognate increase in circulatory steroid levels. These changes resulted in cytokine alterations and changes in the profile of circulatory mature hematopoietic cells. Conversely, HIF1α overexpression due to combined PHD2 and PHD3 deficiency in the adrenal cortex resulted in the opposite phenotype of insufficient steroid production due to impaired transcription of necessary enzymes. Based on these results, we propose HIF1α to be a central and vital regulator of steroidogenesis as its modulation in adrenocortical cells dramatically impacts hormone synthesis with systemic consequences. Additionally, these mice can have potential clinical significances as they may serve as essential tools to understand the pathophysiology of hormone modulations in a number of diseases associated with metabolic syndrome, auto-immunity or even cancer.

Abstract The hypothalamus-pituitary-adrenal (HPA) axis is activated in response to inflammation leading to increased production of anti-inflammatory glucocorticoids by the adrenal cortex, thereby representing an endogenous feedback loop. However, severe inflammation reduces the responsiveness of the adrenal gland to adrenocorticotropic hormone (ACTH) although the underlying mechanisms are poorly understood. Here, we show by transcriptomic, proteomic and metabolomic analyses that LPS-induced systemic inflammation triggers profound metabolic changes in steroidogenic adrenocortical cells, including downregulation of the TCA cycle and oxidative phosphorylation. Inflammation disrupts the TCA cycle at the level of succinate dehydrogenase (SDH) leading to succinate accumulation and disturbed steroidogenesis. Mechanistically, IL-1β reduces SDHB expression through upregulation of DNA methyltransferase 1 (DNMT1) and methylation of the SDHB promoter. Consequently, increased succinate levels impair oxidative phosphorylation and ATP synthesis, leading to reduced steroidogenesis. Together, we demonstrate that the IL-1β-DNMT1-SDHB-succinate axis disrupts steroidogenesis. Our findings not only provide a mechanistic explanation for the adrenal dysfunction in severe inflammation but also a potential target for therapeutic intervention.

Background Hypoxia is a critical physiological and pathological condition known to influence various cellular processes, including steroidogenesis. While previous studies, including our own, have highlighted the regulatory effects of Hypoxia-Inducible Factor 1α (HIF1α) on steroid production, the specific molecular mechanisms remain poorly understood. This study investigates the role of hypoxia and HIF1α in steroid biosynthesis across multiple experimental models during acute exposure to low oxygen levels. Methods To assess the extent to which acute hypoxia modulates steroidogenesis, we employed several approaches, including the Y1 adrenocortical cell line, an ex vivo adrenal gland explant model, and a conditional HIF1α-deficient mouse line in the adrenal cortex. We focused on various regulatory patterns that may critically suppress steroidogenesis. Results In Y1 cells and adrenal gland explants, hypoxia induced the upregulation of specific microRNAs, leading to the suppression of mRNA levels of key steroidogenic enzymes and reduced steroid hormone production. The hypoxia/HIF1α-dependent induction of these microRNAs and the consequent modulation of steroid production were confirmed in vivo. Notably, using our conditional HIF1α-deficient mouse line, we found that the increase in miRNA expression under hypoxic conditions is directly dependent on HIF1α. Furthermore, the regulation of steroidogenic enzymes (e.g., StAR and Cyp11a1) and steroid production occurred at the level of protein translation, revealing an unexpected layer of control under hypoxic conditions in vivo. Conclusions These findings elucidate the molecular mechanisms underlying acute hypoxia-induced changes in steroid biosynthesis and may also be useful in developing new strategies for various steroid hormone pathologies.

Shotgun lipidomics enables an extensive analysis of lipids from tissues and fluids. Each specimen requires appropriate extraction and processing procedures to ensure good coverage and reproducible quantification of the lipidome. Adipose tissue (AT) has become a research focus with regard to its involvement in obesity-related pathologies. However, the quantification of the AT lipidome is particularly challenging due to the predominance of triacylglycerides, which elicit high ion suppression of the remaining lipid classes. We present a new and validated method for shotgun lipidomics of AT, which tailors the lipid extraction procedure to the target specimen and features high reproducibility with a linear dynamic range of at least 4 orders of magnitude for all lipid classes. Utilizing this method, we observed tissue-specific and diet-related differences in three AT types (brown, gonadal, inguinal subcutaneous) from lean and obese mice. Brown AT exhibited a distinct lipidomic profile with the greatest lipid class diversity and responded to high-fat diet by altering its lipid composition, which shifted towards that of white AT. Moreover, diet-induced obesity promoted an overall remodelling of the lipidome, where all three AT types featured a significant increase in longer and more unsaturated triacylglyceride and phospholipid species. The here presented method facilitates reproducible systematic lipidomic profiling of AT and could be integrated with further -omics approaches used in (pre-)clinical research, in order to advance the understanding of the molecular metabolic dynamics involved in the pathogenesis of obesity-associated disorders.