ABSTRACT Hepatic stellate cells (HSC) are non-parenchymal liver cells that produce extracellular matrix comprising fibrotic lesions in chronic liver diseases. Prior work demonstrated that mitochondrial pyruvate carrier (MPC) inhibitors suppress HSC activation and fibrosis in a mouse model of metabolic dysfunction-associated steatohepatitis (MASH). In the present study, pharmacologic or genetic inhibition of the MPC in HSC decreased expression of markers of activation in vitro . MPC knockdown also reduced the abundance of several intermediates of the TCA cycle, and diminished α-ketoglutarate played a key role in attenuating HSC activation by suppressing hypoxia inducible factor-1α signaling. On high fat diets, mice with HSC-specific MPC deletion exhibited reduced circulating transaminases, numbers of HSC, and hepatic expression of markers of HSC activation and inflammation compared to wild-type mice. These data suggest that MPC inhibition modulates HSC metabolism to attenuate activation and illuminate mechanisms by which MPC inhibitors could prove therapeutically beneficial for treating MASH.

Abstract The two major products of intestinal triacylglycerol digestion and lipoprotein lipolysis are monoacylglycerols (MAG) and fatty acids. In the gut, these products are taken up by enterocytes and packaged into perilipin-coated cytosolic lipid droplets and then secreted as chylomicrons. We observed that fat feeding or intragastric administration of triacylglycerol oil caused the enterocyte Golgi to fragment into submicron puncta dispersed throughout the cytosol. Further, this apparent Golgi dispersion was also observed in cultured fibroblasts after treatment with fat (cream) and pancreatic lipase, but not when treated with deactivated lipase. We therefore hypothesized that a hydrolytic fat product, specifically monoacylglycerols, fatty acids or a combination of these molecules can trigger Golgi fragmentation. Disruption of coatomer function is known to cause Golgi to fuse with the ER, and blocks perilipin 2 delivery to lipid droplets. Thus, we assessed the effects of MAG on coatomer distribution, Golgi structure and perilipin 2 localization. We found that MAG, but not fatty acids, dispersed coatomer from the Golgi, fragmented the Golgi and caused perilipin 2 to accumulate on cellular membranes. Thus, our findings suggest that monoacylglycerol production during digestion disperses the Golgi, possibly by altering coatomer function, which may regulate metabolite transport between the ER and Golgi.

Abstract Dysfunctional adipose tissue is believed to promote the development of hepatic steatosis and systemic insulin resistance, but many of the mechanisms involved are still unclear. Lipin 1 catalyzes the conversion of phosphatidic acid to diacylglycerol (DAG), the penultimate step of triglyceride synthesis, which is essential for lipid storage. Herein we found that adipose tissue LPIN1 expression is decreased in people with obesity compared to lean subjects and low LPIN1 expression correlated with multi-tissue insulin resistance and increased rates of hepatic de novo lipogenesis. Comprehensive metabolic and multi-omic phenotyping demonstrated that adipocyte-specific Lpin1-/- mice had a metabolically-unhealthy phenotype, including liver and skeletal muscle insulin resistance, hepatic steatosis, increased hepatic de novo lipogenesis, and transcriptomic signatures of nonalcoholic steatohepatitis that was exacerbated by high-fat diets. We conclude that adipocyte lipin 1-mediated lipid storage is vital for preserving adipose tissue and systemic metabolic health and its loss predisposes mice to nonalcoholic steatohepatitis.

ABSTRACT Objective Monoacylglycerol O-acyltransferase 1 ( Mogat1 ), a lipogenic enzyme that converts monoacylglycerol to diacylglycerol, is highly expressed in adipocytes and may regulate lipolysis by re-esterifying fatty acids released during times when lipolytic rates are low. However, the role of Mogat1 in regulating adipocyte fat storage during differentiation and diet-induced obesity is relatively understudied. Methods Here we generated adipocyte-specific Mogat1 knockout mice and subjected them to a high-fat diet to determine the effects of Mogat1 deficiency on diet-induced obesity. We also used Mogat1 floxed mice to develop preadipocyte cell lines wherein Mogat1 could be conditionally knocked out to study adipocyte differentiation in vitro . Results In preadipocytes, we found that Mogat1 knockout at the onset of preadipocyte differentiation prevented the accumulation of glycerolipids and reduced the differentiation capacity of preadipocytes. However, the loss of adipocyte Mogat1 did not affect weight gain or fat mass induced by high-fat diet in mice. Furthermore, loss of Mogat1 in adipocytes did not affect plasma lipid or glucose concentrations or insulin tolerance. Conclusions These data suggest Mogat1 may play a role in adipocyte differentiation in vitro but not adipose tissue expansion in response to nutrient overload in mice. STUDY IMPORTANCE What is already known? Adipose tissue expansion through adipocyte precursor cell differentiation is critical for proper lipid storage during nutrient overload. Monoacylglycerol O-acyltransferase 1 ( Mogat1 ), a lipogenic enzyme, is highly induced during adipocyte differentiation of human and mouse precursor cells and is reduced in patients with obesity and metabolic dysfunction. What does this study add? Mogat1 deletion during early adipocyte differentiation reduces differentiation capacity, adipogenic gene expression and lowers glycerolipid content of differentiated adipocytes. Adipocyte Mogat1 expression is dispensable for adiposity and metabolic outcomes high-fat fed mice and suggests compensation from other glycerolipid synthesis enzymes. How might these results change the direction of research? Understanding the molecular mechanisms of glycerolipid metabolism healthy adipose tissue expansion.

The myocardium is metabolically flexible and can use fatty acids, glucose, lactate/pyruvate, ketones, or amino acids to fuel mechanical work. However, impaired metabolic flexibility is associated with cardiac dysfunction in conditions including diabetes and heart failure. The mitochondrial pyruvate carrier (MPC) is required for pyruvate metabolism and is composed of a hetero-oligomer of two proteins known as MPC1 and MPC2. Interestingly, MPC1 and MPC2 expression is downregulated in failing human hearts and in a mouse model of heart failure. Mice with cardiac-specific deletion of MPC2 (CS-MPC2-/-) exhibited loss of both MPC2 and MPC1 proteins and reduced pyruvate-stimulated mitochondrial respiration. CS-MPC2-/- mice exhibited normal cardiac size and function at 6-weeks old, but progressively developed cardiac dilation and contractile dysfunction thereafter. Feeding CS-MPC2-/- mice a ketogenic diet (KD) completely prevented or reversed the cardiac remodeling and dysfunction. Other diets with higher fat content and enough carbohydrate to limit ketosis also improved heart failure in CS-MPC2-/- mice, but direct ketone body provisioning provided only minor improvements in cardiac remodeling. Finally, KD was also able to prevent further remodeling in an ischemic, pressure-overload mouse model of heart failure. In conclusion, loss of mitochondrial pyruvate utilization leads to dilated cardiomyopathy that can be corrected by a ketogenic diet.

ABSTRACT Objective Monoacylglycerol acyltransferase (MGAT) enzymes catalyze the synthesis of diacylglycerol from monoacylglycerol. Previous work has suggested the importance of MGAT activity in the development of obesity-related hepatic insulin resistance. Indeed, antisense oligonucleotide (ASO)-mediated knockdown of the gene encoding MGAT1, Mogat1 , reduced hepatic MGAT activity and improved glucose tolerance and insulin resistance in high fat diet (HFD) fed mice. However, recent work has suggested that some ASOs may have off-target effects on body weight and metabolic parameters via activation of the interferon alpha/beta receptor 1 (IFNAR-1) pathway. Methods Mice with whole-body Mogat1 knockout or a floxed allele for Mogat1 to allow for liver-specific Mogat1 -knockout (by either a liver-specific transgenic or adeno-associated virus-driven Cre recombinase) were generated. These mice were placed on a high fat diet and glucose metabolism and insulin sensitivity was assessed after 16 weeks on diet. In some experiments, mice were treated with control or Mogat1 or control ASOs in the presence or absence of IFNAR-1 neutralizing antibody. Results Genetic deletion of hepatic Mogat1 , either acutely or chronically, did not improve hepatic steatosis, glucose tolerance, or insulin sensitivity in HFD-fed mice. Furthermore, constitutive Mogat1 knockout in all tissues actually exacerbated HFD-induced weight gain, insulin resistance, and glucose intolerance on a HFD. Despite markedly reduced Mogat1 expression, liver MGAT activity was unaffected in all knockout mouse models. Mogat1 overexpression hepatocytes increased liver MGAT activity and TAG content in low-fat fed mice, but did not cause insulin resistance. Interestingly, Mogat1 ASO treatment improved glucose tolerance in both wild-type and Mogat1 null mice, suggesting an off target effect. Inhibition of IFNAR-1 did not block the effect of Mogat1 ASO on glucose homeostasis. Conclusion These results indicate that genetic loss of Mogat1 does not affect hepatic MGAT activity or metabolic homeostasis on HFD and show that Mogat1 ASOs improve glucose metabolism through effects independent of targeting Mogat1 or activation of IFNAR-1 signaling. Abstract Figure Highlights Mogat1 liver-specific KO or KD does not improve metabolism in HFD fed mice. Whole-body Mogat1-deletion impairs insulin tolerance in HFD fed mice. Mogat1 ASOs improves whole body metabolism independently of gene knockdown. Blockade of the INFR response does not prevent off-target effects of Mogat1 ASOs.