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Several non digestible but fermentable dietary carbohydrates (oligofructose) are able to modify the metabolism of lipids. End-products of carbohydrate fermentation are mostly represented by a limited number of carboxylic acids, especially short chain fatty acids such as acetate, propionate and butyrate.
In order to evaluate a putative direct effect propionate on lipid metabolism, hepatocytes from feds rats were cultured and the incubated for 3h in the presence of both 14C-labelled precursors of lipid synthesis (glucose, acetate, or palmitate) and different concentrations of propionate (mimicking the concentration measured in the serum of the portal vein of rat after a 4 week treatment with 10% oligofructose). The addition of 0.3 or 06 mM propionate in the medium did not influence the ability of the cell to esterify fatty acids (palmitate) and to synthesize lipids from glucose. On the other hand, propionate significantly decreased lipid synthesis when acetate was used as lipogenic precursor (by about 56% and 83% in the presence of propionate 0.3 and 0.6mM, respectively). The composition of the lipid fraction extracted was determined by thin layer chromatography (TLC) and showed that triglycerides, phospholipids and cholesterol, measured after 10 min incubation, was reduced by 80% with hepatocytes were incubated in the presence of propionate 0.6mM. the kinetics parameters of the entry of acetate into the cells had the following charactistics : Km of 5.2 mM and Vmax of 3.4 nmol/min per mg of protein, suggesting a carrier with properties similar to those of monocarbosylate transporter (MCT). The presence of propionate in the medium resulted in a competitive inhibition, with a constant Ki for propionate evaluated to 0.11 mM. Experiments performed at 4°C and 37°C suggest that the inhibition by propionate occurs on a protein-dependent transport different from the one carrying lactate.
Propionate long-term effect on lipid metabolism was also investigated. Cultured hepatocytes, pre-incubated during 44h with different concentrations of propionate, exhibited a lower synthesis of triglycerides and phospholipids when acetate and glucose were used as precursors. An effect of propionate an lipogenic gene expression could be evoked as a mechanism, since fatty acid synthase mRNA content was reduced by about 50% after 44h treatment, in the presence of 0.6 mM propionate as compared to control (incubates with 0.9% NaCl).
Our results thus suggest that propionate, reaching the liver through the portal vein, could be a mediator in the regulation of fatty acid metabolism by non digestible fermentable fiber or carbohydrate. It may decrease fatty acid synthesis by inhibiting 1) acetate transport in hepactocytes, thus decreasing the availability of acetate as putative lipogenic substrate and 2) decrease, after long-term exposure, the lipogenic capacity, through an effect dependent on lipogenic enzyme gene expression (to be confirmed) Plusieurs fibres et glucides non digestibles, comme l’oligofructose sont capables de moduler le métabolisme des lipides. Une caractéristique commune à ces substrats st qu’ils sont fermenté par les bactéries de la flore colique en acides carboxyliques à chaîne courte (ACCC), notamment de l’acétate, du propionate et du butyrate.
Dans le but d’évaluer l’effet direct du propionate sur la synthèse des lipides (TAG, cholestérol, PL), les hépatocytes de rats nourris en culture primaire ont été incubés (3h) en présence des substrats marqués au 14C (glucose, acétate et palmitate) et de propionate aux concentrations mesurées dans la veine porte de rat avant et après un traitement de plusieurs semaines avec 10% d’oligofructose. L’addition de 0.3 ou 0.6 mM de propionate au milieu n’influence pas la capacité cellulaire d’estérification des acides gras (palmitate) ni la capacité de synthétiser les lipides à partir de glucose. Mais le propionate diminue d’une manière significative la synthèse des lipides à partir d’acétate (diminution de 56% et 83% en présence de 0.3 et 0.6 mM, respectivement). La composition de la fraction de lipides extraite a été déterminée par chromatographie sur couche mince (CCM), et montre que la synthèse des TAG, des PL et de cholestérol est diminuée dans les mêmes proportions. L’incorporation de l’acétate dans les cellules, mesurée après 10 minutes d’incubation, est réduite de 80% en présence de 0.6mM de propionate. Les paramètres cinétiques de l’entré d’acétate dans les hépatocytes en culture ont été calculés – Km=5.2mM et Vmax=3.4 nmol/min/mg de protéines – et les données expérimentales suggèrent un transport medié par une famille de protéines, les « monocarboxylate transporters » (MCTs). Ces expériences à 4°C et 37°C nous suggèrent que l’inhibition competitive de l’entré de l’acétate par le propionate (Ki =0.11) a lieu ay niveau d’une MCT, différence de celle qui internalise le lactate.
L’effet à long terme du propionate sur le métabolsime de slipides a aussi été étudié. Les hépatocytes en culture primaire ont subi une pré-incubation de 44h en présence de différentes concentrations de propionate et l’incorporation des différents précurseurs de la lipogenèse marqués au 14C a été mesurée. Ces expériences ont montré une moindre incorporation de l’acétate et du glucose dans les TAG et les PL ? Nous avons aussi mis en évidence une dimintuion de la quantité d’ARNm da le fatty acid synthase (FAS), enzyme clé de la voie de la lipogenèse, dans les hépatocytes après pré-incubation en présence de 0.6 mM de propionate par rapport au contrôle, ce qui suggère un effet sur l’expression des gènes des enzymes lipogéniques.
nos résultats suggèrent que le propionate, qui arrive au foie par la veine porte, joue un rôle dans le régulation du métabolisme des acides gras par son action sur 1) le transport de l’acétate et donc sa disponibilité comme précurseur de la synthèse des lipides et 2) l’expression des gènes de la lipogenèse, constituant ainsi un médiateur potentiel de l’effet hypolipémiant et anti steotogénique des glucides ou fibres non digestibles fermentescibles

Rats --- Lipids --- Carboxylic Acids

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Catalysis. --- Formaldehyde. --- Carboxylic acids.

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Citric acid --- Carboxylic acids --- Synthesis.

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Propionic acid --- Carboxylic acids. --- Indole. --- Derivatives.

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Carboxylic acids --- Analysis. --- Acids --- Chemistry, Technical --- Research, Industrial --- Chemistry --- Research