Neurostéroïdes neuroprotecteurs : métabolisme, dosage et effets dans les maladies neurogégénératives
Institution:
Paris, CNAMDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Dehydroepiandrosterone (DHEA) is produced in the human brain and metabolised to 7[alpha]- and 7[bêta]-hydroxy-DHEA by the cytochrome P4507B1 (CYP7B1). Since the DHEA levels in humans decrease with aging, it was considered that a relation between DHEA and neuroprotection was possible. However, the DHEA levels were reported much higher in the brain of patients with Alzheimer's disease (AD) than in age matched controls. It is also known that the 7-hydroxylation of DHEA is the major metabolic route in the brain. We studied the enzymatic properties of the human CYP7B1. To that end, we used recombinant human CYP7B1 and several C-labelled 2[bêta]-hydroxysteroid substrates such as pregnenolone, DHEA, epiandrosterone, 5[alpha]-androstane-3[bêta], 17[bêta]-diol and estrone. The metabolites are identified by GC/MS. The major product was the 7[alpha]-hydroxy derivatives and the small amounts of the 7[bêta]-hydroxy derivative were also characterized. Identical Km for 7[alpha]- and 7[bêta]-hydroxylation indicated that 7[bêta]-hydroxylation was a minor side reaction catalysed by th enzyme. The DHEA 7[alpha]-hydroxylation was inhibited by estrone and estradiol (mixed type inhibition) and by the [bêta]-amyloid peptides (non-competitive inhibition). We have also measured and compared the levels of DHEA and its metabolites such as DHEAS, 7[alpha]-hydroxy-DHEA, 7[bêta]-hydroxy-DHEA and 16[alpha]-hydroxy-DHEA in the cerebrospinal fluid (CSF) of patients with AD, vascular dementia (VD) and the age matched controls. DHEA was increased and DHEAS was decreased in both diseased patients. The ratios of DHEA/7-hydroxy-DHEA, 7[bêta]-hydroxy-DHEA/DHEA and DHEAS/DHEA were significantly different between the patients and the controls. We also observed that the 7[alpha]-hydroxy-DHEA/7[bêta]-hydroxy-DHEA ratio differed significantly between the AD and the VD. Our results indicate that the increased DHEA in neurodegenerative diseases is not neuroprotective and suggest that the sulfotransferase and the enzyme responsible for the 7-hydroxylation of DHEA are either present in lower levels or transfered by polymorphism into less efficient enzymes.
Abstract FR:
La déhydroépiandrostérone (DHEA) est produite dans le cerveau humain et métabolisée en 7[alpha]- et 7[bêta]-hydroxy-DHEA par le cytochrome P4507B1 (CYP7B1). Le taux de la DHEA chez l'homme diminue avec l'âge, et on considère donc qu'il existe une relation entre la DHEA et la neuroprotection. Cependant, le taux de la DHEA mesuré dans le cerveau de sujets atteints de la maladie d'Alzheimer est plus élevé que chez des contrôles du même âge. On sait aussi que la 7-hydroxylation est la voie principale du métabolisme de la DHEA dans le cerveau. Nous avons donc étudié les propriétés enzymatiques du CYP7B1 humain. Pour cela, nous avons utilisé le CYP7B1 humain recombinant et plusieurs 3[bêta]-hydroxystéroïdes marqués au 14C, dont la prégnénolone, la DHEA, l'épiandrostérone, le 5[alpha]-androstane-3[bêta], 17[bêta]-diol et l'estrone. Les métabolites ont été identifiés par la GC/MS. Les dérivés 7[alpha]-hydroxylés sont produits en quantité majoritaire, et les dérivés 7[bêta]-hydroxylés sont également produits en quantité minoritaire. Les KM de leurs productions sont identiques, la 7[bêta]-hydroxylation est une réaction accessoire de la 7[alpha]-hydroxylation. La 7[alpha]-hydroxylation de la DHEA est inhibée par l'estrone et l'estradiol (inhibition mixte) et par des peptides amyloïdes [bêta] (inhibition non-compétitive). Nous avons également mesuré et comparé les taux de la DHEA et ses dérivés (la DHEAS, la 7[alpha]-hydroxy-DHEA, la 7[bêta]-hydroxy-DHEA et la 16[alpha]-hydroxy-DHEA) dans le liquide céphalo-rachidien (LCR) de patients atteints de la maladie d'Alzheimer (MA) ou de la démence vasculaire (DV) et les contrôles du même âge. La DHEA est augmentée et la DHEAS est diminuée dans les deux pathologies. Les rapports de DHEA/7-hydroxy-DHEA, 7[bêta]-hydroxy-DHEA/DHEA et DHEAS/DHEA montrent une différence significative entre les deux pathologies et les contrôles. Nous avons également noté que le rapport 7[alpha]-hydroxy-DHEA/7[bêta]-hydroxy-DHEA est plus élevé chez les patients de MA et que chez les DV. Les résultats indiquent que la DHEA augmentée dans les cerveaux des patients n'est pas neuroprotective, et suggèrent que la sulfotransférase et l'enzyme responsable pour la 7-hydroxylation de la DHEA soient moins présentes chez les malades ou qu'elles soient formées par le polymorphisme en enzymes moins efficaces.