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A minimal model for hepatic fatty acid balance during fasting: Application to PPAR alpha-deficient mice

Authors :
J. van Milgen
Anne Siegel
P. Blavy
Hervé Guillou
Florence Gondret
Pascal G.P. Martin
Ovidiu Radulescu
Sandrine Lagarrigue
Biological systems and models, bioinformatics and sequences (SYMBIOSE)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
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Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
Laboratoire de Pharmacologie et Toxicologie, UR66, INRA
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR)
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CNRS
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Systèmes d'élevage, nutrition animale et humaine (SENAH)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AGROCAMPUS OUEST
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Génétique Animale (GARen)
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Génétique fonctionnelle, agronomie et santé [IFR 140] (GFAS)
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AGROCAMPUS OUEST
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CentraleSupélec-Télécom Bretagne-Université de Rennes 1 (UR1)
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Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Source :
Journal of Theoretical Biology, Journal of Theoretical Biology, Elsevier, 2009, 261 (2), pp.266. ⟨10.1016/j.jtbi.2009.07.025⟩, Journal of Theoretical Biology, 2009, 261 (2), pp.266. ⟨10.1016/j.jtbi.2009.07.025⟩, Journal of Theoretical Biology, Elsevier, 2009, 261 (2), pp.266. 〈10.1016/j.jtbi.2009.07.025〉
Publication Year :
2009
Publisher :
HAL CCSD, 2009.

Abstract

The purpose of this study is to identify the hierarchy of importance amongst pathways involved in fatty acid (FA) metabolism and their regulators in the control of hepatic FA composition. A modeling approach was applied to experimental data obtained during fasting in PPAR α knockout (KO) mice and wild-type mice. A step-by-step procedure was used in which a very simple model was completed by additional pathways until the model fitted correctly the measured quantities of FA in the liver. The resulting model included FA uptake by the liver, FA oxidation, elongation and desaturation of FA, which were found active in both genotypes during fasting. From the model analysis we concluded that PPAR α had a strong effect on FA oxidation. There were no indications that this effect changes during the fasting period, and it was thus considered to be constant. In PPAR α KO mice, FA uptake was identified as the main pathway responsible for FA variation in the liver. The models showed that FA were oxidized at a constant and small rate, whereas desaturation of FA also occurred during fasting. The latter observation was rather unexpected, but was confirmed experimentally by the measurement of delta-6-desaturase mRNA using real-time quantitative PCR (QPCR). These results confirm that mathematical models can be a useful tool in identifying new biological hypotheses and nutritional routes in metabolism.

Subjects

Subjects :
Male
MESH: Oxidation-Reduction
obesity
Peroxisome proliferator-activated receptor
Adipose tissue
MESH : Genotype
chain
MESH : Fasting
Polymerase Chain Reaction
adipose-tissue
MESH : Knockout
MESH: Genotype
chemistry.chemical_compound
Mice
0302 clinical medicine
MESH : Inbred C57BL
Gene expression
MESH: Models
MESH : RNA
MESH: Animals
MESH: PPAR alpha
MESH : Fatty Acids
MESH : Polymerase Chain Reaction
MESH: Knockout
chemistry.chemical_classification
Mice, Knockout
0303 health sciences
MESH : Gene Expression Regulation
Applied Mathematics
Fatty Acids
MESH: Messenger
null mice
General Medicine
Fasting
MESH: Gene Expression Regulation
MESH: Fatty Acids
Real-time polymerase chain reaction
Liver
rat-liver peroxisomes
Modeling and Simulation
Knockout mouse
MESH : Models
General Agricultural and Biological Sciences
Systems biology
Oxidation-Reduction
Statistics and Probability
medicine.medical_specialty
MESH: Biological
Genotype
MESH : Messenger
oxidation
MESH : Male
MESH : PPAR alpha
MESH: Fasting
Biology
Linoleoyl-CoA Desaturase
Models, Biological
General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology
03 medical and health sciences
MESH: RNA
Internal medicine
MESH : Mice
medicine
Animals
PPAR alpha
mammals
RNA, Messenger
MESH: Mice
mouse
030304 developmental biology
MESH : Oxidation-Reduction
MESH: Linoleoyl-CoA Desaturase
General Immunology and Microbiology
Fatty acid metabolism
Modeling
Fatty acid
MESH : Liver
[ SDV.GEN.GA ] Life Sciences [q-bio]/Genetics/Animal genetics
MESH: Polymerase Chain Reaction
Metabolism
MESH : Biological
MESH: Inbred C57BL
gene-expression
MESH : Linoleoyl-CoA Desaturase
MESH: Male
Mice, Inbred C57BL
[SDV.GEN.GA]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Animal genetics
Endocrinology
chemistry
Gene Expression Regulation
MESH : Animals
metabolism
030217 neurology & neurosurgery
Knockout mice
MESH: Liver

Details

Language :
English
ISSN :
00225193 and 10958541
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Theoretical Biology, Journal of Theoretical Biology, Elsevier, 2009, 261 (2), pp.266. ⟨10.1016/j.jtbi.2009.07.025⟩, Journal of Theoretical Biology, 2009, 261 (2), pp.266. ⟨10.1016/j.jtbi.2009.07.025⟩, Journal of Theoretical Biology, Elsevier, 2009, 261 (2), pp.266. 〈10.1016/j.jtbi.2009.07.025〉
Accession number :
edsair.doi.dedup.....433537ed6fc4ce487d53a41a8de66c12
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2009.07.025⟩