Expression of genes related to mitochondrial function in Nellore cattle divergently ranked on residual feed intake

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Inhibition of diethylnitrosamine-initiated alcohol-promoted hepatic inflammation and precancerous lesions by flavonoid luteolin is associated with increased sirtuin 1 activity in mice

Chronic and excessive alcohol consumption is an established risk for hepatic inflammation and carcinogenesis. Luteolin is one of the most common flavonoids present in plants and has potential beneficial effects against cancer. In this study, we examined the effect and potential mechanisms of luteolin supplementation in a carcinogen initiated alcohol-promoted pre-neoplastic liver lesion mouse model. C57BL/6 mice were injected with diethylnitrosamine (DEN) [i.p. 25 mg/kg of body weight (BW)] at 14 days of age. At 8 weeks of age mice were group pair-fed with Lieber-DeCarli liquid control diet or alcoholic diet [ethanol (EtOH) diet, 27% total energy from ethanol] and supplemented with a dose of 30 mg luteolin/kg BW per day for 21 days. DEN-injected mice fed EtOH diet displayed a significant induction of pre-neoplastic lesions, a marker associated with presence of steatosis and inflammation. Dietary luteolin significantly reduced the severity and incidence of hepatic inflammatory foci and steatosis in DEN-injected mice fed EtOH diet, as well the presence of preneoplastic lesions. There was no difference on hepatic protein levels of sirtuin 1 (SIRT1) among all groups; however, luteolin supplementation significantly reversed alcohol-reduced SIRT1 activity assessed by the ratio of acetylated and total forkhead box protein O1 (FoXO1) and SIRT1 target proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1 alpha (PGC1α). Dietary intake of luteolin prevents alcohol promoted pre-neoplastic lesions, potentially mediated by SIRT1 signaling pathway.

Regulation of hepatic TRB3/Akt interaction induced by physical exercise and its effect on the hepatic glucose production in an insulin resistance state

To maintain euglycemia in healthy organisms, hepatic glucose production is increased during fasting and decreased during the postprandial period. This whole process is supported by insulin levels. These responses are associated with the insulin signaling pathway and the reduction in the activity of key gluconeogenic enzymes, resulting in a decrease of hepatic glucose production. On the other hand, defects in the liver insulin signaling pathway might promote inadequate suppression of gluconeogenesis, leading to hyperglycemia during fasting and after meals. The hepatocyte nuclear factor 4, the transcription cofactor PGC1-α, and the transcription factor Foxo1 have fundamental roles in regulating gluconeogenesis. The loss of insulin action is associated with the production of pro-inflammatory biomolecules in obesity conditions. Among the molecular mechanisms involved, we emphasize in this review the participation of TRB3 protein (a mammalian homolog of Drosophila tribbles), which is able to inhibit Akt activity and, thereby, maintain Foxo1 activity in the nucleus of hepatocytes, inducing hyperglycemia. In contrast, physical exercise has been shown as an important tool to reduce insulin resistance in the liver by reducing the inflammatory process, including the inhibition of TRB3 and, therefore, suppressing gluconeogenesis. The understanding of these new mechanisms by which physical exercise regulates glucose homeostasis has critical importance for the understanding and prevention of diabetes.

Dichotomous effects of VEGF-A on adipose tissue dysfunction

Obese fat pads are frequently undervascularized and hypoxic, leading to increased fibrosis, inflammation, and ultimately insulin resistance. We hypothesized that VEGF-A-induced stimulation of angiogenesis enables sustained and sufficient oxygen and nutrient exchange during fat mass expansion, thereby improving adipose tissue function. Using a doxycycline (Dox)-inducible adipocyte-specific VEGF-A overexpression model, we demonstrate that the local up-regulation of VEGF-A in adipocytes improves vascularization and causes a "browning" of white adipose tissue (AT), with massive up-regulation of UCP1 and PGC1 alpha. This is associated with an increase in energy expenditure and resistance to high fat diet-mediated metabolic insults. Similarly, inhibition of VEGF-A-induced activation of VEGFR2 during the early phase of high fat diet-induced weight gain, causes aggravated systemic insulin resistance. However, the same VEGF-A-VEGFR2 blockade in ob/ob mice leads to a reduced body-weight gain, an improvement in insulin sensitivity, a decrease in inflammatory factors, and increased incidence of adipocyte death. The consequences of modulation of angiogenic activity are therefore context dependent. Proangiogenic activity during adipose tissue expansion is beneficial, associated with potent protective effects on metabolism, whereas antiangiogenic action in the context of preexisting adipose tissue dysfunction leads to improvements in metabolism, an effect likely mediated by the ablation of dysfunctional proinflammatory adipocytes.

Epigallocatechin gallate (EGCG) affects glucose metabolism and enhances fitness and life span in Drosophila melanogaster

In this study, we tested whether a standardized epigallocatechin-3-gallate (EGCG) rich green tea extract (comprising > 90% EGCG) affects fitness and lifespan as well as parameters of glucose metabolism and energy homeostasis in the fruit fly, Drosophila melanogaster. Following the application of the green tea extract a significant increase in the mean lifespan (+ 3.3 days) and the 50% survival (+ 4.3 days) as well as improved fitness was detected. These effects went along an increased expression of Spargel, the homolog of mammalian PGC1α, which has been reported to affect lifespan in flies. Intriguingly, in flies, treatment with the green tea extract decreased glucose concentrations, which were accompanied by an inhibition of α-amylase and α-glucosidase activity. Computational docking analysis proved the potential of EGCG to dock into the substrate binding pocket of α-amylase and to a greater extent into α-glucosidase. Furthermore, we demonstrate that EGCG downregulates insulin-like peptide 5 and phosphoenolpyruvate carboxykinase, major regulators of glucose metabolism, as well as the Drosophila homolog of leptin, unpaired 2. We propose that a decrease in glucose metabolism in connection with an upregulated expression of Spargel contribute to the better fitness and the extended lifespan in EGCG-treated flies.

Genome-wide association study reveals greater polygenic loading for schizophrenia in cases with a family history of illness

Genome-wide association studies (GWAS) of schizophrenia have yielded more than 100 common susceptibility variants, and strongly support a substantial polygenic contribution of a large number of small allelic effects. It has been hypothesized that familial schizophrenia is largely a consequence of inherited rather than environmental factors. We investigated the extent to which familiality of schizophrenia is associated with enrichment for common risk variants detectable in a large GWAS. We analyzed single nucleotide polymorphism (SNP) data for cases reporting a family history of psychotic illness (N = 978), cases reporting no such family history (N = 4,503), and unscreened controls (N = 8,285) from the Psychiatric Genomics Consortium (PGC1) study of schizophrenia. We used a multinomial logistic regression approach with model-fitting to detect allelic effects specific to either family history subgroup. We also considered a polygenic model, in which we tested whether family history positive subjects carried more schizophrenia risk alleles than family history negative subjects, on average. Several individual SNPs attained suggestive but not genome-wide significant association with either family history subgroup. Comparison of genome-wide polygenic risk scores based on GWAS summary statistics indicated a significant enrichment for SNP effects among family history positive compared to family history negative cases (Nagelkerke's R(2 ) = 0.0021; P = 0.00331; P-value threshold <0.4). Estimates of variability in disease liability attributable to the aggregate effect of genome-wide SNPs were significantly greater for family history positive compared to family history negative cases (0.32 and 0.22, respectively; P = 0.031). We found suggestive evidence of allelic effects detectable in large GWAS of schizophrenia that might be specific to particular family history subgroups. However, consideration of a polygenic risk score indicated a significant enrichment among family history positive cases for common allelic effects. Familial illness might, therefore, represent a more heritable form of schizophrenia, as suggested by previous epidemiological studies.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Rapamycin reverses age-related increases in mitochondrial ROS production at complex I, oxidative stress, accumulation of mtDNA fragments inside nuclear DNA, and lipofuscin level, and increases autophagy, in the liver of middle-aged mice

Rapamycin consistently increases longevity in mice although the mechanism of action of this drug is unknown. In the present investigation we studied the effect of rapamycin on mitochondrial oxidative stress at the same dose that is known to increase longevity in mice (14 mg of rapamycin/kg of diet). Middle aged mice (16 months old) showed significant age-related increases in mitochondrial ROS production at complex I, accumulation of mtDNA fragments inside nuclear DNA, mitochondrial protein lipoxidation, and lipofuscin accumulation compared to young animals (4 months old) in the liver. After 7 weeks of dietary treatment all those increases were totally or partially (lipofuscin) abolished by rapamycin, middle aged rapamycin-treated animals showing similar levels in those parameters to young animals. The decrease in mitochondrial ROS production was due to qualitative instead of quantitative changes in complex I. The decrease in mitochondrial protein lipoxidation was not due to decreases in the amount of highly oxidizable unsaturated fatty acids. Rapamycin also decreased the amount of RAPTOR (of mTOR complex) and increased the amounts of the PGC1-α and ATG13 proteins. The results are consistent with the possibility that rapamycin increases longevity in mice at least in part by lowering mitochondrial ROS production and increasing autophagy, decreasing the derived final forms of damage accumulated with age which are responsible for increased longevity. The decrease in lipofuscin accumulation induced by rapamycin adds to previous information suggesting that the increase in longevity induced by this drug can be due to a decrease in the rate of aging. © 2016 Elsevier Inc.

Exploring the role of miR-34a in regulating adipose inflammation during obesity

Background: Obesity is not a new disease, with roots that can be traced back to 400 BC. However, with the staggering increase in individuals that are overweight and obese since the 1980s, now over a quarter of individuals in Europe and the Americas are classed as obese. This presents a global health problem that needs to be addressed with novel therapies. It is now well accepted that obesity is a chronic, low-grade inflammatory condition that could predispose individuals to a number of comorbidities. Obesity is associated with cardiovascular diseases (CVDs) and type 2 diabetes (T2D) as part of “the metabolic syndrome,” and as first identified by Dr Vauge, central distribution of white adipose tissue (WAT) is an important risk factor in the development of these diseases. Subsequently, visceral WAT (vWAT) was shown to be an important factor in this association with CVDs and T2D, and increasing inflammation. As the obese WAT expands, mainly through hypertrophy, there is an increase in inflammation that recruits numerous immune cells to the tissue that further exacerbate this inflammation, causing local and systemic inflammatory and metabolic effects. One of the main types of immune cell involved in this pathogenic process is pro-inflammatory M1 adipose tissue macrophages (ATMs). MicroRNAs (miRNAs) are a species of small RNAs that post-transcriptionally regulate gene expression by targeting gene mRNA, causing its degradation or translational repression. These miRNAs are promiscuous, regulating numerous genes and pathways involved in a disease, making them useful therapeutic targets, but also difficult to study. miR-34a has been shown to increase in the serum, liver, pancreas, and subcutaneous (sc)WAT of patients with obesity, non- alcoholic fatty liver disease (NAFLD) and T2D. Additionally, miR-34a has been shown to regulate a number of metabolic and inflammatory genes in numerous cell types, including those in macrophages. However, the role of miR-34a in regulating vWAT metabolism and inflammation is poorly understood. Hypothesis: miR-34a is dysregulated in the adipose tissue during obesity, causing dysregulation of metabolic and inflammatory pathways in adipocytes and ATMs that contribute to adipose inflammation and obesity’s comorbidities, particularly T2D. Method/Results: The role of miR-34a in adipose inflammation was investigated using a murine miR-34a-/- diet-induced obesity model, and primary in vitro models of adipocyte differentiation and inflammatory bone marrow-derived macrophages (BMDMs). miR-34a was shown to be ubiquitously expressed throughout the murine epididymal (e)WAT of obese high-fat diet (HFD)-fed WT mice and ob/ob mice, as well as omental WAT from patients with obesity. Additionally, miR-34a transcripts were increased in the liver and brown adipose tissue (BAT) of ob/ob and HFD-fed WT mice, compared to WT controls. When miR-34a-/- mice were fed HFD ad libitum for 24 weeks they were significantly heavier than their WT counterparts by the end of the study. Ex vivo examinations showed that miR-34a-/- eWAT had a smaller adipocyte area on chow, which significantly increased to WT levels during HFD-feeding. Additionally, miR-34a-/- eWAT showed basal increases in cholesterol and fatty acid metabolism genes Cd36, Hmgcr, Lxrα, Pgc1α, and Fasn. miR-34a-/- iBAT showed basal reductions in Cebpα and Cebpβ, with increased Pgc1α expression during HFD- feeding. The miR-34a-/- liver additionally showed increased basal transcript expression of Pgc1α, suggesting miR-34a may broadly regulate PGC1α. Accompanying the ex vivo changes in cholesterol and fatty acid metabolism genes, in vitro miR-34a-/- white adipocytes showed increased lipid content. An F4/80high macrophage population was identified in HFD-fed miR-34a-/- eWAT, with increased Il-10 transcripts and serum IL-5 protein. Following these ex vivo observations, BMDMs from WT mice upregulated miR-34a expression in response to TNFα stimulation. Additionally, miR-34a-/- BMDMs showed an ablated CXCL1 response to TNFα. Conclusion: These findings suggest miR-34a has a multi-factorial role in controlling a susceptibility to obesity, by regulating inflammatory and metabolic pathways, potentially through regulation of PGC1α.