In 2008 we published the first set of guidelines for standardizing research in autophagy. Since then, research on this topic has continued to accelerate, and many new scientists have entered the field. Our knowledge base and relevant new technologies have also been expanding. Accordingly, it is important to update these guidelines for monitoring autophagy in different organisms. Various reviews have described the range of assays that have been used for this purpose. Nevertheless, there continues to be confusion regarding acceptable methods to measure autophagy, especially in multicellular eukaryotes. A key point that needs to be emphasized is that there is a difference between measurements that monitor the numbers or volume of autophagic elements (e.g., autophagosomes or autolysosomes) at any stage of the autophagic process vs. those that measure flux through the autophagy pathway (i.e., the complete process); thus, a block in macroautophagy that results in autophagosome accumulation needs to be differentiated from stimuli that result in increased autophagic activity, defined as increased autophagy induction coupled with increased delivery to, and degradation within, lysosomes (in most higher eukaryotes and some protists such as Dictyostelium) or the vacuole (in plants and fungi). In other words, it is especially important that investigators new to the field understand that the appearance of more autophagosomes does not necessarily equate with more autophagy. In fact, in many cases, autophagosomes accumulate because of a block in trafficking to lysosomes without a concomitant change in autophagosome biogenesis, whereas an increase in autolysosomes may reflect a reduction in degradative activity. Here, we present a set of guidelines for the selection and interpretation of methods for use by investigators who aim to examine macroautophagy and related processes, as well as for reviewers who need to provide realistic and reasonable critiques of papers that are focused on these processes. These guidelines are not meant to be a formulaic set of rules, because the appropriate assays depend in part on the question being asked and the system being used. In addition, we emphasize that no individual assay is guaranteed to be the most appropriate one in every situation, and we strongly recommend the use of multiple assays to monitor autophagy. In these guidelines, we consider these various methods of assessing autophagy and what information can, or cannot, be obtained from them. Finally, by discussing the merits and limits of particular autophagy assays, we hope to encourage technical innovation in the field.

Abstract Glucocorticoids promote muscle atrophy by inducing a class of proteins called atrogenes, resulting in reductions in muscle size and strength. In this work, we evaluated whether a mouse model with pre-existing diet-induced obesity had altered glucocorticoid responsiveness. We observed that all animals treated with the synthetic glucocorticoid dexamethasone had reduced strength, but that obesity exacerbated this effect. These changes were concordant with more pronounced reductions in muscle size, particularly in Type II muscle fibers, and potentiated induction of atrogene expression in the obese mice relative to lean mice. Furthermore, we show that the reductions in lean mass do not fully account for the dexamethasone-induced insulin resistance observed in these mice. Together these data suggest that obesity potentiates glucocorticoid-induced muscle atrophy.

Abstract The mechanistic target of rapamycin (mTORC1) is a nutrient responsive protein kinase complex that helps co-ordinate anabolic processes across all tissues. There is evidence that signaling through mTORC1 in skeletal muscle may be a determinant of energy expenditure and aging and therefore components downstream of mTORC1 signaling may be potential targets for treating obesity and age-associated metabolic disease. Here, we generated mice with Ckmm-Cre driven ablation of Tsc1 , which confers constitutive activation of mTORC1 in skeletal muscle and performed unbiased transcriptional analyses to identify pathways and candidate genes that may explain how skeletal muscle mTORC1 activity regulates energy balance and aging. Activation of skeletal muscle mTORC1 produced a striking resistance to diet-and age-induced obesity without inducing systemic insulin resistance. We found that increases in energy expenditure following a high fat diet were mTORC1-dependent and that elevated energy expenditure caused by ablation of Tsc1 coincided with the upregulation of skeletal muscle-specific thermogenic mechanisms that involve sarcolipin-driven futile cycling of Ca 2+ through SERCA2. Additionally, we report that constitutive activation of mTORC1 in skeletal muscle reduces lifespan. These findings support the hypothesis that activation of mTORC1 and its downstream targets, specifically in skeletal muscle, may play a role in nutrient-dependent thermogenesis and aging.

Summary Almost all effective treatments for non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) involve reduction of adiposity, which suggests the metabolic axis between liver and adipose tissue is essential to NAFLD development. Since excessive dietary sugar intake may be an initiating factor for NAFLD, we have characterized the metabolic effects of liquid sucrose intake at concentrations relevant to typical human consumption in mice. We report that sucrose intake induces sexually dimorphic effects in liver, adipose tissue, and the microbiome; differences concordant with steatosis severity. We show that when steatosis is decoupled from impairments in insulin responsiveness, sex is a moderating factor that influences sucrose-driven lipid storage and the contribution of de novo fatty acid synthesis to the overall hepatic triglyceride pool. Our findings provide physiologic insight into how sex influences the regulation of adipose-liver crosstalk and highlight the importance of extrahepatic metabolism in the pathogenesis of diet-induced steatosis and NAFLD.

Abstract The timing of food intake is a novel dietary component that can impact health. Time-restricted feeding (TRF), a form of intermittent fasting, manipulates food timing. During pregnancy, one may experience disruptions to food intake for diverse reasons (e.g. nausea and vomiting of pregnancy, food insecurity, desire to manage gestational weight gain, disordered eating behaviors, changes in taste and food preferences, etc) and therefore may experience periods of intentional or unintentional fasting similar to TRF protocols. Because interest in TRF is gaining popularity and feeding may be interrupted in those who are pregnant, it is important to understand the long-term effects of TRF during pregnancy on the resultant offspring. Using a mouse model, we tested the effects of gestational exposure to early TRF (eTRF) over the life course of both male and female offspring. Offspring body composition was similar between experimental groups in both males and females from weaning (day 21) to adulthood (day 70), with minor increases in food intake in eTRF females and improved glucose tolerance in males. After 10 weeks of high fat, high sucrose diet feeding, male eTRF offspring were more sensitive to insulin but developed glucose intolerance with impaired insulin secretion. As such, gestational eTRF causes sex-specific deleterious effects on glucose homeostasis after chronic high fat, high sucrose diet feeding in male offspring. Further studies are needed to determine the effect gestational eTRF has on the male pancreas as well as to elucidate the mechanisms that protect females from this metabolic dysfunction.

Abstract Human milk is the recommended nutrient source for newborns. The mammary gland comprises multiple cell types including epithelial cells and adipocytes. The contributions of mammary adipocytes to breast milk composition and the intersections between mammary nutrient sensing and milk lipids are not fully understood. A major nutrient sensor in most tissues is the mechanistic target of rapamycin 1 (mTORC1). To assess the role of excess nutrient sensing on mammary gland structure, function, milk composition, and offspring weights, we used an Adiponectin-Cre driven Tsc1 knockout model of adipocyte mTORC1 hyperactivation. Our results show that the knockout dams have higher milk fat contributing to higher milk caloric density and heavier offspring weight during lactation. Additionally, milk of knockout dams displayed a lower percentage of saturated fatty acids, higher percentage of monounsaturated fatty acids, and a lower milk ω6: ω3 ratio driven by increases in docosahexaenoic acid (DHA). Mammary gland gene expression analyses identified changes in eicosanoid metabolism, adaptive immune function, and contractile gene expression. Together, these results suggest a novel role of adipocyte mTORC1 in mammary gland function and morphology, milk composition, and offspring growth.

Objective: To determine the effects of glucocorticoid-induced metabolic dysfunction in the presence of diet-induced obesity. Methods: C57BL/6J adult male lean and diet-induced obese mice were given dexamethasone for different durations and levels of hepatic steatosis, insulin resistance and lipolysis were determined. Results: Obese mice given dexamethasone had significant, synergistic effects on insulin resistance and markers of lipolysis, as well as hepatic steatosis. This was associated with synergistic transactivation of the lipolytic enzyme ATGL. Conclusions: The combination of chronically elevated glucocorticoids and obesity leads to exacerbations in metabolic dysfunction. Our findings suggest lipolysis may be a key player in glucocorticoid-induced insulin resistance and fatty liver in individuals with obesity.

Abstract Genetically diverse outbred mice allow for the study of genetic variation in the context of high dietary and environmental control. Using a machine learning approach we investigated clinical and morphometric factors that associate with serum cholesterol levels in 840 genetically unique mice of both sexes, and on both a control chow and high fat high sucrose diet. We find expected elevations of cholesterol in male mice, those with elevated serum triglycerides and/or fed a high fat high sucrose diet. The third strongest predictor was serum calcium which correlated with serum cholesterol across both diets and sexes (r=0.39-0.48). This is in-line with several human cohort studies which show associations between calcium and cholesterol, and calcium as an independent predictor of cardiovascular events.

ABSTRACT The ketogenic diet (KD) has garnered considerable attention due to its potential benefits in weight loss, health improvement, and performance enhancement. However, the phenotypic responses to KD vary widely between individuals. Skeletal muscle is a major contributor to ketone body (KB) catabolism, however, the regulation of ketolysis is not well understood. In this study, we evaluated how mTORC1 activation and a ketogenic diet modify ketone body disposal in muscle Tsc1 knockout (KO) mice, inbred A/J mice, and Diversity Outbred (DO) mice. Muscle Tsc1 KO mice demonstrated enhanced ketone body clearance. Contrary to expectations, KD feeding in A/J mice did not improve KB disposal, and in most strains disposal was reduced. Transcriptional analysis revealed reduced expression of important ketolytic genes in KD-fed A/J mice, suggesting impaired KB catabolism. Diversity Outbred (DO) mice displayed variable responses to KD, with most mice showing worsened KB disposal. Exploratory analysis on these data suggest potential correlations between KB disposal and cholesterol levels as well as weight gain on a KD. Our findings suggest that ketone body disposal may be regulated by both nutritional and genetic factors and these relationships may help explain interindividual variability in responses to ketogenic diets.

Integrated mining of public transcriptomic and ChIP-Seq datasets has the potential to illuminate facets of mammalian cellular signaling pathways not yet explored in the research literature. Here, we designed a web knowledgebase, the Signaling Pathways Project (SPP), which incorporates stable community classifications of the four major categories of signaling pathway node (receptors, enzymes, transcription factors and co-nodes) and their cognate bioactive small molecules (BSMs). We then mapped over 10,000 public transcriptomic or cistromic experiments to their relevant signaling pathway node, BSM or biosample of study. To provide for prediction of pathway node-target transcriptional regulatory relationships, we generated consensus ‘omics signatures, or consensomes, based on measures of significant differential expression of genomic targets across all underlying transcriptomic experiments. To expose the SPP knowledgebase to researchers, a web browser interface accommodates a variety of routine data mining strategies. Consensomes were validated using alignment with literature-based knowledge, gene target-level integration of transcriptomic and ChIP-Seq data points, and in bench experiments that confirmed previously uncharacterized node-gene target regulatory relationships. SPP is freely accessible at .