Abstract

 To understand how light might entrain a mammalian circadian clock, we examined the effects of light on mPer1, a sequence homolog of Drosophila per, that exhibits robust rhythmic expression in the SCN. mPer1 is rapidly induced by short duration exposure to light at levels sufficient to reset the clock, and dose–response curves reveal that mPer1 induction shows both reciprocity and a strong correlation with phase shifting of the overt rhythm. Thus, in both the phasing of dark expression and the response to light mPer1 is most similar to the Neurospora clock gene frq. Within the SCN there appears to be localization of the induction phenomenon, consistent with the localization of both light-sensitive and light-insensitive oscillators in this circadian center.

There are two main stimuli that entrain the circadian rhythm, the light-dark cycle (LD) and restricted feeding (RF). Light-induced entrainment requires induction of the Per1 and Per2 genes in the suprachiasmatic nucleus (SCN), the locus of a main oscillator. In this experiment, we determined whether RF resets the expression of circadian clock genes in the mouse liver with or without participation of the SCN.Mice were allowed access to food for 4 h during the daytime (7 h advance of feeding time) under LD or constant darkness (DD). The peaks of mPer1, mPer2, D-site-binding protein (Dbp) and cholesterol 7alpha-hydroxylase (Cyp7A) mRNA in the liver were advanced 6-12 h after 6 days of RF, whereas those in SCN were unaffected. The advance of mPer expression in the liver by RF was still observed in SCN-lesioned mice. A 7 h advance in the LD cycle advanced the peaks of clock gene expression in both the liver and SCN, whereas, a shift in the LD did not move the phase of the liver clock when the shift was carried out under a fixed RF schedule during the night-time.These results suggest that restricted feeding strongly entrained the expression of circadian clock genes in the liver without the participation of an SCN clock function.

Abstract Microbiota-derived short-chain fatty acids (SCFAs) and organic acids produced by the fermentation of non-digestible fibre can communicate from the microbiome to host tissues and modulate homeostasis in mammals. The microbiome has circadian rhythmicity and helps the host circadian clock function. We investigated the effect of SCFA or fibre-containing diets on circadian clock phase adjustment in mouse peripheral tissues (liver, kidney, and submandibular gland). Initially, caecal SCFA concentrations, particularly acetate and butyrate, induced significant day-night differences at high concentrations during the active period, which were correlated with lower caecal pH. By monitoring luciferase activity correlated with the clock gene Period2 in vivo , we found that oral administration of mixed SCFA (acetate, butyrate, and propionate) and an organic acid (lactate), or single administration of each SCFA or lactate for three days, caused phase changes in the peripheral clocks with stimulation timing dependency. However, this effect was not detected in cultured fibroblasts or cultured liver slices with SCFA applied to the culture medium, suggesting SCFA-induced indirect modulation of circadian clocks in vivo . Finally, cellobiose-containing diets facilitated SCFA production and refeeding-induced peripheral clock entrainment. SCFA oral gavage and prebiotic supplementation can facilitate peripheral clock adjustment, suggesting prebiotics as novel therapeutic candidates for misalignment.

Abstract Background The effect of differences in daily physical activity patterns on blood lipids has not been determined. This study examines the effects of the differences in free-living daily physical activity patterns (amount and intensity) on blood lipid levels in older adults. Methods This cross-sectional study included 51 older participants (71.8 ± 0.6 years, men = 8, women = 43). A triaxial accelerometer was used to assess physical activity patterns. The time from awakening to bedtime for each participant was used for group classification based on the amount (number of steps) and intensity (moderate-to-vigorous physical activity, MVPA) of physical activity. The morning step group (M Step) was defined as those who took more steps in the morning, and the afternoon step group (A Step) was defined as those who took more steps in the afternoon. The same method was used for MVPA (morning MVPA: M MVPA; afternoon MVPA: A MVPA). Blood samples were collected at the start of the study to determine blood lipid levels. Results Number of steps taken showed a trend toward lower low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) levels in the M Step group compared with the A Step group. The LDL/high-density lipoprotein (HDL) ratio was significantly lower in the M Step group than the A Step group ( p < 0.05). The M MVPA group also had higher HDL-C levels and significantly lower LDL/HDL ratios than the A MVPA group (p < 0.05). Conclusions These results suggest that compared with afternoon physical activity, daily morning physical activity (amount and intensity) is more effective in improving blood lipid levels.

Muscle quality is explained by the ratio between muscle size and strength. Conventionally, muscle size is evaluated without considering the composition of contractile and non-contractile tissues in muscle, hence the influence of non-contractile tissues on muscle quality is not fully understood, especially within aging muscle. This study investigated the differences in intramuscular non-contractile tissues between different age and sex groups, and investigated their influence on muscle quality.

Abstract It is widely said that healthy intestinal environment takes essential role for better mental condition. One of the known dietary nutrients which maintains intestinal environment is the dietary fiber. Recent study showed that maintaining intestinal environment by dietary fiber succeeded to alleviate the psychiatric disorder symptoms in animals. However, such effects have only been reported with soluble fiber, which is highly fermentable and promotes short-chain fatty acid (SCFA) production, and not with insoluble fiber. Therefore, we aimed to verify whether insoluble fiber, such as cellulose, can alter emotion via changes in the gut. We divided mice into two groups and fed either standard diet (SD, contains both insoluble and soluble dietary fibers) or cellulose rich diet (CRD, contains cellulose alone as the dietary fibers). The CRD-fed mice displayed 1) the increased the anxiety-like behavior accompanied with 2) the modified amygdalar dopamine signaling. We further found the decreased intestinal SCFA levels along with intestinal permeability, dysmotility and hypersensitivity in CRD-fed mice. These behavioral and physiological effect of CRD has been completely abolished in vagotomized mice, indicating the direct link between intestinal environment exacerbation to the emotion through gut-brain axis. Additionally, the opioid antagonist abolished the CRD-induced anxiety, suggesting the involvement of opioidergic system to the anxiety which may evoked by increased amygdalar dopamine levels. Altogether, our findings suggest that consumption of cellulose alone as the dietary fiber may evoke intestinal abnormalities which fires the vagus nerve then opiodergic system and amygdalar dopamine upregulation, resulting in the enhancement of anxiety. Graphical Abstract: Possible mechanism of CRD-induced anxiety unveiled by current study Our study clarified that long-consumption of cellulose-rich food (CRD) will lead decrease of SCFAs which may cause the intestinal disability, including decreased motility and increased intestinal permeability as well as upregulation of TRPA1 and SGLT1. These physiological modifications resulted as the intestinal hypersensitivity, which possibly overstimulate the vagal transmission which may activate endogenous opioidergic systems such as enkephalin (Enk) at the nucleus tractus solitarii (NTS). The activation of opioidergic system may suppress the GABAergic neuron in ventral tegmental area (VTA), resulting in the excess release of dopamine and further receptor modification in amygdala (Amyg), which might in the end cause the characteristic anxiety. The figure was created with BioRender.com .