Glucocorticoids modulate glucose homeostasis, acting on metabolically active tissues such as liver, skeletal muscle, and adipose tissue. Intracellular regulation of glucocorticoid action in adipose tissue impacts metabolic responses to obesity. ATP-binding cassette family C member 1 (ABCC1) is a transmembrane glucocorticoid transporter known to limit the accumulation of exogenously administered corticosterone in adipose tissue. However, the role of ABCC1 in the regulation of endogenous glucocorticoid action and its impact on fuel metabolism has not been studied. Here, we investigate the impact of Abcc1 deficiency on glucocorticoid action and high-fat-diet (HFD)-induced obesity. In lean male mice, deficiency of Abcc1 increased endogenous corticosterone levels in skeletal muscle and adipose tissue but did not impact insulin sensitivity. In contrast, Abcc1 -deficient male mice on HFD displayed impaired glucose and insulin tolerance, and fasting hyperinsulinaemia, without alterations in tissue corticosterone levels. Proteomics and bulk RNA sequencing revealed that Abcc1 deficiency amplified the transcriptional response to an obesogenic diet in adipose tissue but not in skeletal muscle. Moreover, Abcc1 deficiency impairs key signalling pathways related to glucose metabolism in both skeletal muscle and adipose tissue, in particular those related to OXPHOS machinery and Glut4. Together, our results highlight a role for ABCC1 in regulating glucose homeostasis, demonstrating diet-dependent effects that are not associated with altered tissue glucocorticoid concentrations.

Glucocorticoids modulate glucose homeostasis, acting on metabolically active tissues such as liver, skeletal muscle, and adipose tissue. Intra-cellular regulation of glucocorticoid action in adipose tissue impacts metabolic responses to obesity. ATP-Binding Cassette Family C member 1 (ABCC1) is a transmembrane glucocorticoid transporter known to limit the accumulation of exogenously administered corticosterone in adipose tissue. However, the role of ABCC1 in the regulation of endogenous glucocorticoid action and its impact on fuel metabolism has not been studied. Here, we investigate the impact of Abcc1 deficiency on glucocorticoid action and high fat-diet (HFD)-induced obesity. In lean mice, deficiency of Abcc1 increased endogenous corticosterone levels in skeletal muscle and adipose tissue but did not impact insulin sensitivity. In contrast, Abcc1-deficient mice on HFD displayed impaired glucose and insulin tolerance, and fasting hyperinsulinemia, without alterations in tissue corticosterone levels. Proteomics and bulk RNA sequencing in adipose tissue and skeletal muscle revealed that Abcc1 deficiency amplified the transcriptional response to an obesogenic diet in adipose tissue. Moreover, the Abcc1 deficiency impairs key signalling pathways related to glucose metabolism in both skeletal muscle and adipose tissue, in particular those related to OXPHOS machinery and Glut4. Together, our results highlight a role for ABCC1 in regulating glucose homeostasis, demonstrating diet-dependent effects that are not associated with altered tissue glucocorticoid concentrations.

Abstract Corticosteroid binding globulin (CBG; SERPINA6 ) binds >85% of circulating glucocorticoids but its influence on their metabolic actions is unproven. Targeted proteolytic cleavage of CBG by neutrophil elastase (NE; ELANE ) significantly reduces CBG binding affinity, potentially increasing ‘free’ glucocorticoid levels at sites of inflammation. NE is inhibited by alpha-1-antitrypsin (AAT; SERPINA1 ). Using complementary approaches in mice and humans to manipulate NE or AAT, we show high-fat diet (HFD) increases the NE:AAT ratio specifically in murine visceral adipose tissue, an effect only observed in males. Notably, HFD-fed male mice lacking NE have reduced glucocorticoid levels and action specifically in visceral adipose tissue, with improved glucose tolerance and insulin sensitivity, independent of systemic changes in free glucocorticoids. The protective effect of NE deficiency is lost when the adrenals are removed. Moreover, human asymptomatic heterozygous carriers of deleterious mutations in SERPINA1 resulting in lower AAT levels have increased adipose tissue glucocorticoid levels and action. However, in contrast to mice, humans present with systemic increases in free circulating glucocorticoid levels, an effect independent of HPA axis activation. These findings show that NE and AAT regulate local tissue glucocorticoid bioavailability in vivo, providing crucial evidence of a mechanism linking inflammation and metabolism.