Peroxisomes: Biology and Importance in Toxicology and Medicine

749 Pages·1993·12.038 MB·English

by  G. Gordon Gibson, Brian G. Lake

Cover
Page i
Peroxisomes: Biology and Importance in Toxicology and Medicine
Page ii
This page intentionally left blank.
Page iii
Peroxisomes: Biology and Importance in Toxicology and 
Medicine 
Edited by 
Gordon Gibson 
and 
Brian Lake 

Taylor & Francis 
London ● Washington, DC  
1993
Page iv
UK Taylor & Francis Ltd, 4 John St., London WC1N 2ET 
USA Taylor & Francis Inc., 1900 Frost Rd., Suite 101, Bristol, PA 
19007 
This edition published in the Taylor & Francis e­Library, 2003. 
© Taylor & Francis Ltd. 1993 
All rights reserved. No part of this publication may be 
reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted, in any 
form or by any means, electronic, electrostatic, magnetic tape, 
mechanical, photocopying, recording or otherwise, without the 
prior permission of the copyright owner. 
British Library Cataloguing in Publication Data 
are available on request from the British Library 
ISBN 0­203­48151­8 Master e­book ISBN 
ISBN 0­203­21165­0 (OEB Format) 
ISBN 07484­0053­2 (Print Edition)  
Library of Congress Cataloging­in­Publication Data 
are available on request 
Cover design by Amanda Barragry
Page v
Contents 
   Preface   ix
   Contributors   xiii
1. Peroxisome biogenesis

G.M.Small 1
2. Metabolic role of mammalian peroxisomes

G.P.Mannaerts and P.P.Van Veldhoven 19
3. Peroxisomal disorders

R.J.A.Wanders, P.G.Barth, R.B.H.Schutgens and J.M.Tager 63
4. The molecular mechanism of peroxisome proliferator action

S.Green, I.Issemann and J.D.Tugwood 99
5. Peroxisome proliferators as cytochrome P450 inducers

G.G.Gibson, E.Chinje, O.Sabzevari, P.Kentish and D.F.V.Lewis 119
6. Peroxisome proliferation—lipid metabolism and receptors 

D.R.Bell and C.R.Elcombe 137
7. Molecular mechanisms involved in induction of peroxisomal β­oxidation enzymes by hypolipidaemic agents

T.Osumi, J.­K.Wen, S.Taketani and T.Hashimoto  149
8. Molecular basis of gene regulation by peroxisome proliferators

N.Latruffe, M.Bugaut, P.Bournot, M.Bentejac, L.C.Ramirez and M.Cherkaoui Malki 173
9. Molecular evolution of the urate oxidase encoding gene and its functional significance

A.V.Yeldandi and V.Yeldandi 205
Page vi
10. Possible role of CoASH esters on xenobiotic­induced peroxisomal proliferation and non­genotoxic carcinogenesis 

M.Bronfman 217
11. Modulation of peroxisomal biogenesis and lipid metabolising enzymes by dietary factors

T.Flatmark and E.N.Christiansen 247
12. Proliferation of peroxisomes and mitochondria and modulation of lipid metabolizing enzymes by hypolipidaemic, non­β­oxidizable fatty 
  acids (3­thia fatty acids)  
R.K.Berge, H.Kryvi, N.Aarsaether, A.Aarsland and J.Skorve 277
13. Cultured hepatocytes: a useful in vitro system to investigate effects induced by peroxisome proliferators and their species specificity

F.Bieri 299
14. Structure­activity relationships for chemically induced peroxisome proliferation in mammalian liver 

B.G.Lake and D.F.V.Lewis 313
15. Tetrazole substituted acetophenone peroxisome proliferators: structure­activity relationships and effects on hepatic lipid metabolism 

P.I.Eacho, P.S.Foxworthy and D.K.Herron 343
16. Structural requirements for peroxisome proliferation by phenoxyacetic and fatty acid analogues in primary cultures of rat hepatocytes 

D.R.Feller and U.Intrasuksri 373
17. Ultrastructural and biochemical aspects of peroxisome proliferation and biogenesis in different mammalian species

H.D.Fahimi, E.Baumgart, K.Beier, J.Pill, F.Hartig and A.Völkl 395
18. Toxicological studies in primates with three fibrates

M.J.Tucker and T.C.Orton 425
19. Structure­, enantiomer­ and species­specific effects of fibrate analogues on peroxisome proliferation and increased activity of 
  mitochondrial α­glycerophosphate dehydrogenase  
B.R.Holloway and J.M.Thorp 449
Page vii
20. Metabolism of di­(2­ethylhexyl) phthalate (DEHP) and di­(2­ethylhexyl) adipate (DEHA) and their relationship to peroxisome 
  proliferation in different species  
J.C.Lhuguenot and M.C.Cornu 465
21. Extrahepatic peroxisome proliferation and the extrahepatic effects of peroxisome proliferators

R.H.Hinton and S.C.Price 487
22. Biological aspects of peroxisome proliferator­induced liver tumours in the rat

M.S.Rao and J.K.Reddy 513
23. Genotoxicity studies of peroxisome proliferators

J.D.Budroe and G.M.Williams 525
24. Production of 8­hydroxydeoxyguanosine in rodent liver by the administration of peroxisome proliferators

A.Takagi, K.Sai, T.Umemura, R.Hasegawa and Y.Kurokawa 569
25. Role of oxidative stress and enhanced cell replication in the hepatocarcinogenicity of peroxisome proliferators

B.G.Lake 595
26. Hyperplastic responses to peroxisome proliferators

J.A.Styles 619
27. Hepatic changes associated with peroxisome proliferation

P.Grasso 639
28. Peroxisome proliferators as initiators and promoters of rodent hepatocarcinogensis

J.A.Popp and R.C.Cattley 653
29. Are peroxisome proliferators tumour promoters in rat liver?

B.Grasl­Kraupp, W.Huber and R.Schulte­Hermann  667
30. Risk assessment of chemicals inducing peroxisome proliferation

W.T.Stott and N.C.Hawkins 695
Page viii
This page intentionally left blank.
Page ix
Preface 
Peroxisomes (or ‘microbodies’) are single membrane­limited cytoplasmic organelles present in cells of animals, plants, fungi and protozoa.  Studies by De Duve and 
coworkers demonstrated that rat liver peroxisomes contain both hydrogen peroxide generating oxidase enzymes and catalase. Later studies by Lazarow and De Duve 
demonstrated that liver peroxisomes, like mitochondria, contain a complete fatty acid β­oxidation cycle, whereas Hess and coworkers first reported that clofibrate, a 
hypolipidaemic drug, could produce hepatic peroxisome proliferation in the rat. Since these pioneering studies, much effort has been devoted to elucidating the 
biochemical properties of these organelles and their response to chemicals and other stimuli. 
The various chapters contained in this volume cover all aspects of the structure, function, regulation and response to chemicals of mammalian peroxisomes. The 
biogenesis of peroxisomes in various species is considered by Small, whereas the metabolic role of peroxisomes is described by Mannaerts and Van Veldhoven. 
Peroxisome disorders in man are reviewed by Wanders and coworkers. 
Several chapters consider the mechanism of initiation of peroxisome proliferation in hepatocytes together with aspects of the molecular biology of peroxisomes and 
peroxisomal enzymes. Green and coworkers describe the molecular mechanism of peroxisome proliferator action which appears to involve one or more peroxisome 
proliferator­activated receptors. The mechanism of initiation of peroxisome proliferation, together with the interaction with lipid metabolism and receptors is covered by 
Bell and Elcombe. Rodent liver peroxisome proliferators are known to induce cytochrome P450 isoenzymes in the CYP4A subfamily and the relationship of this 
phenomenon to the mechanism of peroxisome proliferation is discussed by Gibson and coworkers. The molecular basis of gene regulation by peroxisome proliferators 
is also reviewed by Latruffe and coworkers, whereas Osumi and coworkers describe in­depth studies on the regulatory sequence of the acyl­CoA oxidase gene. The 
molecular evolution and functional significance of the urate oxidase gene is reviewed by Yeldandi and Yeldandi. Many peroxisome proliferators or their subsequent 
metabolites contain a free carboxyl group and hence may form coenzyme A esters. The synthesis of such esters and their possible role in peroxisome proliferation and 
the hepatic effects of peroxisome proliferation is