Malfunction of the circadian clock has been linked to the pathogenesis of a variety of diseases. We show that mice lacking the core clock components Cryptochrome-1 (Cry1) and Cryptochrome-2 (Cry2) (Cry-null mice) show salt-sensitive hypertension due to abnormally high synthesis of the mineralocorticoid aldosterone by the adrenal gland. An extensive search for the underlying cause led us to identify type VI 3beta-hydroxyl-steroid dehydrogenase (Hsd3b6) as a new hypertension risk factor in mice. Hsd3b6 is expressed exclusively in aldosterone-producing cells and is under transcriptional control of the circadian clock. In Cry-null mice, Hsd3b6 messenger RNA and protein levels are constitutively high, leading to a marked increase in 3beta-hydroxysteroid dehydrogenase-isomerase (3beta-HSD) enzymatic activity and, as a consequence, enhanced aldosterone production. These data place Hsd3b6 in a pivotal position through which circadian clock malfunction is coupled to the development of hypertension. Translation of these findings to humans will require clinical examination of human HSD3B1 gene, which we found to be functionally similar to mouse Hsd3b6.

Testosterone is a final product of androgenic hormone biosynthesis, and Leydig cells are known to be the primary source of androgens. In the mammalian testis, two distinct populations of Leydig cells, the fetal and the adult Leydig cells, develop sequentially, and these two cell types differ both morphologically and functionally. It is well known that the adult Leydig cells maintain male reproductive function by producing testosterone. However, it has been controversial whether fetal Leydig cells can produce testosterone, and the synthetic pathway of testosterone in the fetal testis is not fully understood. In the present study, we generated transgenic mice in which enhanced green fluorescence protein was expressed under the control of a fetal Leydig cell-specific enhancer of the Ad4BP/SF-1 (Nr5a1) gene. The transgene construct was prepared by mutating the LIM homeodomain transcription factor (LHX9)-binding sequence in the promoter, which abolished promoter activity in the undifferentiated testicular cells. These transgenic mice were used to collect highly pure fetal Leydig cells. Gene expression and steroidogenic enzyme activities in the fetal Leydig cells as well as in the fetal Sertoli cells and adult Leydig cells were analyzed. Our results revealed that the fetal Leydig cells synthesize only androstenedione because they lack expression of Hsd17b3, and fetal Sertoli cells convert androstenedione to testosterone, whereas adult Leydig cells synthesize testosterone by themselves. The current study demonstrated that both Leydig and Sertoli cells are required for testosterone synthesis in the mouse fetal testis.

Abstract Canonically, hormones are produced in the endocrine organs and delivered to target tissues. However, for steroids, the concept of tissue intracrinology, whereby hormones are produced in the tissues where they exert their effect without release into circulation, has been proposed, but its role in physiology/disease remains unclear. The meibomian glands in the eyelids produce oil to prevent tear evaporation, which reduces with aging. Here, we demonstrate that (re)activation of local intracrine activity through nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + )-dependent circadian 3β-hydroxyl-steroid dehydrogenase (3β-HSD) activity ameliorates age-associated meibomian gland dysfunction and accompanying evaporative dry eye disease. Genetic ablation of 3β-HSD nullified local steroidogenesis and led to atrophy of the meibomian gland. Conversely, reactivation of 3β-HSD activity by boosting its coenzyme NAD + availability improved glandular cell proliferation and alleviated the dry eye disease phenotype. Both women and men express 3β-HSD in the meibomian gland. Enhancing local steroidogenesis may help combat age-associated meibomian gland dysfunction.