Nouveaux bénéfices santé de la vitamine A

[Nutrimuscle-Conseils]

Vitamin A regulates fibroblast growth factor 23 (FGF23)
Steffen Rausch Nutrition Available online 28 August 2020, 110988


Highlights
• Retinoic acid suppresses fibroblast growth factor 23 (FGF23) production.
• The effect is mediated by retinoic acid receptor (RAR).
• Dietary vitamin A, retinyl esters, mimick the retinoic acid effect on Fgf23.
• Isotretinoin, a vitamin A derivative used in the treatment of severe acne, also reduces Fgf23.

Objective
Renal phosphate and vitamin D metabolism is regulated by proteohormone fibroblast growth factor 23 (FGF23) which is secreted by bone cells. FGF23 inhibits phosphate reabsorption and the production of calcitriol, active vitamin D (1,25(OH)2D3). FGF23 generated by other cells exerts further paracrine effects in the liver, heart, and immune system. The FGF23 plasma concentration is positively associated with the onset and progression of kidney and cardiovascular diseases, disclosing FGF23 as a potential disease biomarker. The impact of vitamin A on FGF23 expression is controversially discussed. Vitamin A components, retinoids, are mainly effective through nuclear retinoic acid receptors (RAR) and exert different effects on bone.

Methods
Here, we studied the relevance of vitamin A for FGF23 production. Fgf23 transcripts were determined by qRT-PCR in UMR106 osteoblast-like cells and IDG-SW3 osteocytes. FGF23 protein in the cell culture supernatant was measured by ELISA.

Results
All-trans retinoic acid, retinyl acetate, RAR agonist TTNPB (4-[(E)-2-(5,6,7,8-Tetrahydro-5,5,8,8-tetramethyl-2-naphthalenyl)-1-propenyl]benzoic acid), and 13-cis-retinoic acid down-regulated Fgf23 gene expression in a dose-dependent manner in UMR106 cells. This effect was significantly attenuated by RAR antagonist AGN (4-[2-[5,6-Dihydro-5,5-dimethyl-8-(4-methylphenyl)-2-naphthalenyl]ethynyl]benzoic acid).

Conclusion
Our study discloses vitamin A as a potent suppressor of FGF23 production through RAR.

[Nutrimuscle-Conseils]

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

La vitamine A régule le facteur de croissance 23 des fibroblastes (FGF23)
Steffen Rausch Nutrition Disponible en ligne le 28 août 2020, 110988


Points forts
• L'acide rétinoïque supprime la production du facteur de croissance des fibroblastes 23 (FGF23).
• L'effet est médié par le récepteur de l'acide rétinoïque (RAR).
• La vitamine A alimentaire, les esters de rétinyle, imitent l'effet de l'acide rétinoïque sur Fgf23.
• L'isotrétinoïne, un dérivé de la vitamine A utilisé dans le traitement de l'acné sévère, réduit également la Fgf23.

Objectif
Le métabolisme du phosphate rénal et de la vitamine D est régulé par le facteur de croissance 23 des fibroblastes protéohormone (FGF23) qui est sécrété par les cellules osseuses. Le FGF23 inhibe la réabsorption du phosphate et la production de calcitriol, vitamine D active (1,25 (OH) 2D3). Le FGF23 généré par d'autres cellules exerce d'autres effets paracrines sur le foie, le cœur et le système immunitaire. La concentration plasmatique de FGF23 est positivement associée à l'apparition et à la progression des maladies rénales et cardiovasculaires, révélant le FGF23 comme un biomarqueur potentiel de la maladie. L'impact de la vitamine A sur l'expression du FGF23 est controversé. Les composants de la vitamine A, les rétinoïdes, sont principalement efficaces via les récepteurs nucléaires de l'acide rétinoïque (RAR) et exercent des effets différents sur les os.

Méthodes
Ici, nous avons étudié la pertinence de la vitamine A pour la production de FGF23. Les transcrits de Fgf23 ont été déterminés par qRT-PCR dans des cellules de type ostéoblaste UMR106 et des ostéocytes IDG-SW3. La protéine FGF23 dans le surnageant de culture cellulaire a été mesurée par ELISA.

Résultats
Acide tout-trans rétinoïque, acétate de rétinyle, agoniste RAR TTNPB (4 - [(E) -2- (5,6,7,8-tétrahydro-5,5,8,8-tétraméthyl-2-naphtalényl) -1- acide propényl] benzoïque) et l'acide 13-cis-rétinoïque a régulé à la baisse l'expression du gène Fgf23 de manière dose-dépendante dans les cellules UMR106. Cet effet a été significativement atténué par l'antagoniste de RAR AGN (acide 4- [2- [5,6-dihydro-5,5-diméthyl-8- (4-méthylphényl) -2-naphtalényl] éthynyl] benzoïque).

Conclusion
Notre étude révèle que la vitamine A est un puissant suppresseur de la production de FGF23 par RAR.

[Nutrimuscle-Conseils]

Vitamin A resolves lineage plasticity to orchestrate stem cell lineage choices
MATTHEW T. TIERNEY SCIENCE 8 Mar 2024 Vol 383, Issue 6687

Editor’s summary
Throughout life, adult stem cells fuel tissue rejuvenation. After injury, they broaden their regenerative repertoire to accelerate repair. In doing so, they enter a state of “lineage plasticity” and are able to express previous and new fates. Tierney et al. found that vitamin A restricts lineage plasticity and must be suppressed to switch fates in mouse hair follicle stem cells. Manipulating retinoid availability in skin and in culture allowed the authors to direct stem cells to heal wounds or to make hair. Learning how stem cells can be guided to make the right fate decisions has implications for regenerative medicine, wound repair, and cancer treatment. —Stella M. Hurtley

INTRODUCTION
Adult stem cells reside within specialized niches that tightly regulate the type and timing of tissue regeneration. And yet, barrier tissues, such as the skin, are exposed to a barrage of insults that can disrupt niche architecture. Relieved from their normal constraints, these stem cells can be mobilized to those wounded areas most in need. To obtain the flexibility required to cross these homeostatic boundaries, stem cells enter a transient state of lineage plasticity in which both prior and new cell fates are coexpressed. Proper execution of this fate switch is critical to restoring tissue health because failure to do so can lead to defective lineage selection and chronic wound repair.

RATIONALE
Despite a growing appreciation of the importance of lineage plasticity, the signaling pathways involved remain poorly understood. Skin epithelium is ideal for exploring this problem because hair follicle stem cells (HFSCs) act as the primary responders to re-epithelialization after scratches and abrasions. To contribute to repair, the stem cells must enter a lineage plastic state before taking up new residences in epidermal niches. Similarly to stem cell behavior in wounds, cultured mouse HFSCs grown in serum and growth factor–rich medium also exhibit analogous molecular signatures. These cultures provide a platform to pursue high-throughput functional approaches to elucidate the biology that underlies stem cell lineage plasticity.

RESULTS
By screening a library of small molecules for their ability to regulate lineage plasticity in mouse HFSCs, we identified all-trans retinoic acid (atRA) as a vitamin A metabolite essential to restoring their physiological identity in culture. These same effects were recapitulated in vivo in mouse skin, where atRA was produced locally as a stem cell niche component and was required to maintain lineage specification. Layering transcriptomic and chromatin landscaping data with retinoid-activated nuclear retinoic acid receptor–DNA interactions, we identified targets that affect this outcome. Included in this downstream regulatory network was pioneer factor SOX9, which is known to directly up-regulate key hair follicle genes while silencing epidermal fates. By resolving lineage plasticity alongside comprehensive media optimization, atRA enabled cultured HFSCs to collaborate with WNT (Wingless-related integration site) and BMP (bone morphogenetic protein) signals to effectively orchestrate the distinct lineages required to make hair follicles. A host of behaviors specific to stem cells, including the transition from quiescence to active self-renewal and their direction along orderly routes to differentiated fates, were accurately modeled in this culture platform. Studying the influence of atRA during wound healing using the laboratory mouse as a model system, we found that genetic, dietary, and topical interventions all confirmed atRA’s power in balancing stem cell contributions to epidermal repair and hair regrowth. The availability of atRA was inversely correlated with lineage plasticity, transiently reduced early in repair to allow for stem cell fate switching in the wound bed, and then later restored to fuel hair regeneration once the barrier had reformed.

CONCLUSION
Lineage plasticity has emerged as a crucial feature of the stem cell stress response. In this work, we found that local vitamin A metabolism acts as a potent upstream regulator of this state during skin re-epithelialization. In applying this knowledge to different settings, we learned that stem cells rely on atRA availability as an essential niche component to balance their contributions to distinct fate choices and lineages during homeostasis and repair. We also defined the minimal requirements needed to produce a suite of skin and hair cell types outside the body, offering potential opportunities to study their biology uncomplicated by the many variables still unaccounted for in the in vivo microenvironment. Given the widespread occurrence of lineage plasticity in normal tissues as well as nonhealing wounds and cancer, these findings may have substantial implications for a variety of applications in regenerative medicine.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

La vitamine A résout la plasticité de la lignée pour orchestrer les choix de lignée de cellules souches
MATTHEW T. TIERNEY SCIENCE 8 mars 2024 Vol 383, Numéro 6687

Résumé de l'éditeur
Tout au long de la vie, les cellules souches adultes alimentent le rajeunissement des tissus. Après une blessure, ils élargissent leur répertoire régénérateur pour accélérer la réparation. Ce faisant, ils entrent dans un état de « plasticité lignagère » et sont capables d’exprimer des destins antérieurs et nouveaux. Tierney et coll. ont découvert que la vitamine A limite la plasticité de la lignée et doit être éliminée pour modifier le sort des cellules souches des follicules pileux de souris. La manipulation de la disponibilité des rétinoïdes dans la peau et en culture a permis aux auteurs d'orienter les cellules souches vers la cicatrisation des plaies ou la fabrication des cheveux. Apprendre comment les cellules souches peuvent être guidées pour prendre les bonnes décisions concernant leur sort a des implications pour la médecine régénérative, la réparation des plaies et le traitement du cancer. —Stella M. Hurtley

INTRODUCTION
Les cellules souches adultes résident dans des niches spécialisées qui régulent étroitement le type et le moment de la régénération des tissus. Et pourtant, les tissus barrières, comme la peau, sont exposés à un déluge d’attaques qui peuvent perturber l’architecture de niche. Libérées de leurs contraintes normales, ces cellules souches peuvent être mobilisées vers les zones lésées qui en ont le plus besoin. Pour atteindre la flexibilité nécessaire pour franchir ces frontières homéostatiques, les cellules souches entrent dans un état transitoire de plasticité de la lignée dans lequel le sort des cellules antérieures et nouvelles est coexprimé. Une bonne exécution de ce changement de destin est essentielle pour restaurer la santé des tissus, car si elle n’est pas effectuée, cela peut conduire à une sélection défectueuse de la lignée et à une réparation chronique des plaies.

RAISONNEMENT
Malgré une appréciation croissante de l’importance de la plasticité de la lignée, les voies de signalisation impliquées restent mal comprises. L’épithélium cutané est idéal pour explorer cette question, car les cellules souches du follicule pileux (HFSC) agissent comme principaux acteurs lors de la réépithélialisation après des égratignures et des abrasions. Pour contribuer à la réparation, les cellules souches doivent entrer dans un état plastique de lignée avant de s’installer dans de nouvelles niches épidermiques. Semblable au comportement des cellules souches dans les plaies, les HFSC de souris cultivées dans du sérum et un milieu riche en facteurs de croissance présentent également des signatures moléculaires analogues. Ces cultures fournissent une plate-forme pour poursuivre des approches fonctionnelles à haut débit afin d’élucider la biologie qui est à la base de la plasticité de la lignée des cellules souches.

RÉSULTATS
En criblant une bibliothèque de petites molécules pour leur capacité à réguler la plasticité de la lignée dans les HFSC de souris, nous avons identifié l'acide tout trans rétinoïque (atRA) comme métabolite de la vitamine A essentiel à la restauration de leur identité. physiologique en culture. Ces mêmes effets ont été récapitulés in vivo dans la peau de souris, où l'atRA était produit localement en tant que composant de niche de cellules souches et était nécessaire pour maintenir la spécification de la lignée. En superposant les données de disposition transcriptomique et de chromatine avec les interactions récepteur nucléaire-ADN de l'acide rétinoïque activé par les rétinoïdes, nous avons identifié des cibles qui affectent ce résultat. Ce réseau de régulation en aval comprenait le facteur pionnier SOX9, connu pour réguler directement à la hausse les gènes clés du follicule pileux tout en faisant taire le destin de l'épiderme. En résolvant la plasticité de la lignée ainsi qu'une optimisation complète des médias, atRA a permis aux HFSC cultivés de collaborer avec les signaux WNT (site d'intégration lié à Wingless) et BMP (protéine morphogénétique osseuse) pour orchestrer efficacement les lignées distinctes nécessaires à la production de follicules pileux. Une multitude de comportements spécifiques aux cellules souches, y compris la transition de la quiétude à l’auto-renouvellement actif et leur orientation le long de routes ordonnées vers des destins différenciés, ont été modélisés avec précision dans cette plateforme culturelle. En étudiant l'influence de l'atRA pendant la cicatrisation des plaies en utilisant la souris de laboratoire comme système modèle, nous avons constaté que les interventions génétiques, alimentaires et topiques confirmaient toutes le pouvoir de l'atRA à équilibrer les contributions des cellules souches. pour la réparation de l'épiderme et la repousse des cheveux. La disponibilité de l'atRA était inversement corrélée à la plasticité de la ligne et d’applications en médecine régénérative.