BackgroundLow-risk limits recommended for alcohol consumption vary substantially across different national guidelines. To define thresholds associated with lowest risk for all-cause mortality and cardiovascular disease, we studied individual-participant data from 599 912 current drinkers without previous cardiovascular disease.MethodsWe did a combined analysis of individual-participant data from three large-scale data sources in 19 high-income countries (the Emerging Risk Factors Collaboration, EPIC-CVD, and the UK Biobank). We characterised dose–response associations and calculated hazard ratios (HRs) per 100 g per week of alcohol (12·5 units per week) across 83 prospective studies, adjusting at least for study or centre, age, sex, smoking, and diabetes. To be eligible for the analysis, participants had to have information recorded about their alcohol consumption amount and status (ie, non-drinker vs current drinker), plus age, sex, history of diabetes and smoking status, at least 1 year of follow-up after baseline, and no baseline history of cardiovascular disease. The main analyses focused on current drinkers, whose baseline alcohol consumption was categorised into eight predefined groups according to the amount in grams consumed per week. We assessed alcohol consumption in relation to all-cause mortality, total cardiovascular disease, and several cardiovascular disease subtypes. We corrected HRs for estimated long-term variability in alcohol consumption using 152 640 serial alcohol assessments obtained some years apart (median interval 5·6 years [5th–95th percentile 1·04–13·5]) from 71 011 participants from 37 studies.FindingsIn the 599 912 current drinkers included in the analysis, we recorded 40 310 deaths and 39 018 incident cardiovascular disease events during 5·4 million person-years of follow-up. For all-cause mortality, we recorded a positive and curvilinear association with the level of alcohol consumption, with the minimum mortality risk around or below 100 g per week. Alcohol consumption was roughly linearly associated with a higher risk of stroke (HR per 100 g per week higher consumption 1·14, 95% CI, 1·10–1·17), coronary disease excluding myocardial infarction (1·06, 1·00–1·11), heart failure (1·09, 1·03–1·15), fatal hypertensive disease (1·24, 1·15–1·33); and fatal aortic aneurysm (1·15, 1·03–1·28). By contrast, increased alcohol consumption was log-linearly associated with a lower risk of myocardial infarction (HR 0·94, 0·91–0·97). In comparison to those who reported drinking >0–≤100 g per week, those who reported drinking >100–≤200 g per week, >200–≤350 g per week, or >350 g per week had lower life expectancy at age 40 years of approximately 6 months, 1–2 years, or 4–5 years, respectively.InterpretationIn current drinkers of alcohol in high-income countries, the threshold for lowest risk of all-cause mortality was about 100 g/week. For cardiovascular disease subtypes other than myocardial infarction, there were no clear risk thresholds below which lower alcohol consumption stopped being associated with lower disease risk. These data support limits for alcohol consumption that are lower than those recommended in most current guidelines.FundingUK Medical Research Council, British Heart Foundation, National Institute for Health Research, European Union Framework 7, and European Research Council.

Abstract Dried blood spots (DBS) and dried milk spots (DMS) represent convenient matrices for collecting and storing human samples. However, the use of these sample types for researching lipid metabolism remains relatively poorly explored, and especially the efficiency of lipid extraction is unclear. A visual inspection of punched DBSs after standard extraction suggests that the samples remain largely intact. DMSs comprise a dense aggregate of milk fat globules on one side of the card, suggesting that the lipid fraction may be physically inaccessible. This led us to the hypotheses that decoagulating may facilitate lipid extraction from both DBSs and DMSs. We tested decoagulation using a mixture of strong chaeotropes (guanidine and thiourea) in both DBS and DMS in the context of high throughput lipidomics (96/384w plate). Extraction of lipids from DMSs was tested with established extractions and one novel solvent mixture in a high throughput format. We found that exposure of DBSs to chaeotropes facilitated collection of the lipid fraction but was ineffective for DMSs. The lipid fraction of DMSs was best isolated without water, using a mixture of xylene/methanol/isopropanol (1:2:4). We conclude that decoagulation is essential for efficient extraction of lipids from DBSs and that a non-aqueous procedure using a spectrum of solvents is the best procedure for extracting lipids from DMSs. These methods represent convenient steps that are compatible with the sample structure and type, and with high throughput lipidomics. Highlights The efficiency of lipid extractions on dried milk and dried blood spots was tested The number of lipid variables and the total signal strength were used as objective measures Decoagulation of dried blood spots improved extraction efficiency A mixture of xylene, methanol and isopropanol isolates the lipid fraction best from DMSs An aqueous extraction using dichloromethane was the most efficient method for isolating lipids from DBSs

Abstract Fetal sex differences play an important role in the pathophysiology of several placenta-related pregnancy complications. We previously reported that the maternal circulating level of a polyamine metabolite was altered in a fetal sex-specific manner, and was associated with pre-eclampsia and fetal growth restriction. Here we show that placental polyamine metabolism is altered in these disorders and that polyamines influence widespread changes in gene expression by regulating the availability of acetyl-CoA which is necessary for histone acetylation. Sex differences in polyamine metabolism are associated with escape from X chromosome inactivation of the gene encoding the enzyme spermine synthase in female placentas, as evidenced by biallelic expression of the gene in female trophoblasts. Polyamine depletion in primary human trophoblasts impairs glycolysis and mitochondrial metabolism resulting in decreased availability of acetyl-CoA and global histone hypoacetylation, in a sex-dependent manner. Chromatin-immunoprecipitation sequencing and RNA–sequencing identifies downregulation of progesterone biosynthetic pathways as a key target and polyamine depletion reduced progesterone release in male trophoblasts. Collectively, these findings suggest that polyamines regulate placental endocrine function through metabolic regulation of gene expression, and that sex differences in polyamine metabolism due to XCI escape may buffer the effects of placental dysfunction in pregnancy disorders.

ABSTRACT Essential fatty acids (EFAs) and their derivatives, the long and very long chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFAs), are preferentially transported by the mother to the fetus. Failure to supply EFAs is strongly linked with stillbirth, fetal growth restriction, and impaired neurodevelopmental outcomes. However, dietary supplementation during pregnancy is unable to simply reverse these outcomes, suggesting imperfectly understood interactions between dietary EFA intake and the molecular mechanisms of maternal supply. Here we combine untargeted lipidomics with transcriptional profiling of healthy and genetically-manipulated murine models to understand the maternal adaptations required to provide LC-PUFAs to the developing fetus. We discovered a late pregnancy-specific, selective activation of the Liver X Receptor signalling pathway which dramatically increases maternal supply of LC-PUFAs within circulating phospholipids. Crucially, genetic ablation of this pathway in the mother reduced LC-PUFA accumulation by the fetus. Overall our work suggests new molecular strategies for improving maternal-fetal transfer of these important lipids.

Abstract Early-life factors, including nutrition, shape long-term health outcomes. Despite the essential role of lactation in maternal nutritional support, the influence of epigenetic factors on lactation and postnatal growth remains poorly understood. Zinc-finger protein 57 (ZFP57), is an epigenetic regulator of genomic imprinting, a process that directs gene expression based on parental origin, playing a vital role in mammalian prenatal growth. Here, we identify a novel function of ZFP57 in regulating the mammary gland, where it serves as a key modulator of postnatal resource control, independently of imprinted genes. ZFP57 influences multiple aspects of mammary gland function, including ductal branching and cellular homeostasis. Its absence leads to significant differential gene expression, related to alveologenesis, lactogenesis and milk synthesis, associated with delayed lactation and altered milk composition. This results in life-long impacts on offspring including the development of metabolic syndrome. Cross-fostering reveals intricate dynamics between mother and offspring during lactation. Pups raised by a dam of a different genotype than their birth mother exhibit exacerbated metabolic features in adulthood, providing additional insight into the programming of offspring long-term health by maternal context. This study deepens our understanding of the interplay between epigenetic factors, lactation, and postnatal resource control and identifies ZFP57 as a major regulator of both pre and postnatal resource control in mammals.

Circulating levels of small molecules or metabolites are highly heritable, but the impact of genetic differences in metabolism on human health is not well understood. In this cross-platform, genome-wide meta-analysis of 174 metabolite levels across six cohorts including up to 86,507 participants (70% unpublished data), we identify 499 (362 novel) genome-wide significant associations (p<4.9x10-10) at 144 (94 novel) genomic regions. We show that inheritance of blood metabolite levels in the general population is characterized by pleiotropy, allelic heterogeneity, rare and common variants with large effects, non-linear associations, and enrichment for nonsynonymous variation in transporter and enzyme encoding genes. The majority of identified genes are known to be involved in biochemical processes regulating metabolite levels and to cause monogenic inborn errors of metabolism linked to specific metabolites, such as ASNS (rs17345286, MAF=0.27) and asparagine levels. We illustrate the influence of metabolite-associated variants on human health including a functional variant (rs17681684) in GLP2R associated with citrulline levels, impaired insulin secretion and type 2 diabetes risk. We link genetically-higher serine levels to a 95% reduction in the likelihood of developing macular telangiectasia type 2 [odds ratio (95% confidence interval) per standard deviation higher levels 0.05 (0.03-0.08; p=9.5x10-30)]. We further demonstrate the predictive value of genetic variants identified for serine or glycine levels for this rare and difficult to diagnose degenerative retinal disease [area under the receiver operating characteristic curve: 0.73 (95% confidence interval: 0.70-0.75)], for which low serine availability, through generation of deoxysphingolipids, has recently been shown to be causally relevant. These results show that integration of human genomic variation with circulating small molecule data obtained across different measurement platforms enables efficient discovery of genetic regulators of human metabolism and translation into clinical insights.

Parental exposure to pathogens can prime offspring immunity in diverse organisms. The mechanisms by which this heritable priming occurs are largely unknown. Here we report that the soil bacteria Pseudomonas vranovensis is a natural pathogen of the nematode Caenorhabditis elegans and that parental exposure of animals to P. vranovensis promotes offspring resistance to infection. Furthermore, we demonstrate a transgenerational enhancement of progeny survival when three consecutive generations of animals are exposed to P. vranovensis. By investigating the mechanisms by which animals heritably adapt to P. vranovensis infection, we found that parental infection by P. vranovensis results in increased expression of the cysteine synthases CYSL-1 and CYSL-2 and the regulator of hypoxia inducible factor RHY-1 in progeny and that these three genes are required for adaptation to P. vranovensis. To our knowledge, these observations represent the largest heritable increase in offspring survival in response to a pathogen infection reported in any organism to date and establish a new CYSL-1, CYSL-2, and RHY-1 dependent mechanism by which animals adapt to infection.

Providing a molecular characterisation of cardiometabolic syndrome (CMS) could improve our understanding of its pathogenesis and pathophysiology, and provide a step toward the development of better treatments. To this end, we performed a deep phenotyping analysis of 185 blood donors, 10 obese, and 10 lipodystrophy patients. We analysed transcriptomes and epigenomes of monocytes, neutrophils, macrophages and platelets. Additionally, plasma metabolites including lipids and biochemistry measurements were quantified. Multi-omics integration of this data allowed us to identify combinations of features related to patient status and to order the donor population according to their molecular similarity to patients. We also performed differential analyses on epigenomic, transcriptomic and plasma proteomic data collected from obese individuals before and six months after bariatric surgery. These analyses revealed a pattern of abnormal activation of immune cells in obese individuals and lipodystrophy patients, which was partially reverted six months after bariatric surgery.

ABSTRACT Maternal obesity during pregnancy has immediate and long-term detrimental effects on the offspring heart. In this study, we characterized the cardiac and circulatory lipid profiles in fetuses of diet-induced obese pregnant mice and established the changes in lipid abundance and fetal cardiac transcriptomics. We used untargeted and targeted lipidomics and transcriptomics to define changes in the serum and cardiac lipid composition and fatty acid metabolism in male and female fetuses. From these analyses we observed: (1) maternal obesity affects the maternal and fetal serum lipidome distinctly; (2) female heart lipidomes are more sensitive to maternal obesity than male fetuses; (3) changes in lipid supply might contribute to early expression of lipolytic genes in mouse hearts exposed to maternal obesity. These results highlight the existence of sexually dimorphic responses of the fetal heart to the same in utero obesogenic environment and identify lipids species that might mediate programming of cardiovascular health.

Abstract While the consequences of poor maternal diet on the offspring’s cardio-metabolic health have been studied in detail, the role of the father’s diet on the health of his offspring is poorly understood. We used a known mouse model to establish the impact of an isocaloric paternal low-protein high-carbohydrate diet on the offspring’s lipid metabolism. Detailed lipid profiles were acquired from F1 neonate (3 weeks), F1 adult (16 weeks) and F2 neonate male and female offspring, in serum, liver, brain, heart and abdominal adipose tissues by Mass Spectrometry and Nuclear Magnetic Resonance. Using a purpose-built computational tool for analysing lipid metabolism as a network, we characterised the number, type and abundance of lipid variables in and between tissues (Lipid Traffic Analysis), finding a variety of alterations associated with paternal diet. These elucidate a mechanism for the defective physiological behaviour of systems at risk of cardio-metabolic disease.