Type 2 diabetes is regarded as inevitably progressive, with irreversible beta cell failure. The hypothesis was tested that both beta cell failure and insulin resistance can be reversed by dietary restriction of energy intake. Eleven people with type 2 diabetes (49.5 ± 2.5 years, BMI 33.6 ± 1.2 kg/m2, nine male and two female) were studied before and after 1, 4 and 8 weeks of a 2.5 MJ (600 kcal)/day diet. Basal hepatic glucose output, hepatic and peripheral insulin sensitivity and beta cell function were measured. Pancreas and liver triacylglycerol content was measured using three-point Dixon magnetic resonance imaging. An age-, sex- and weight-matched group of eight non-diabetic participants was studied. After 1 week of restricted energy intake, fasting plasma glucose normalised in the diabetic group (from 9.2 ± 0.4 to 5.9 ± 0.4 mmol/l; p = 0.003). Insulin suppression of hepatic glucose output improved from 43 ± 4% to 74 ± 5% (p = 0.003 vs baseline; controls 68 ± 5%). Hepatic triacylglycerol content fell from 12.8 ± 2.4% in the diabetic group to 2.9 ± 0.2% by week 8 (p = 0.003). The first-phase insulin response increased during the study period (0.19 ± 0.02 to 0.46 ± 0.07 nmol min−1 m−2; p < 0.001) and approached control values (0.62 ± 0.15 nmol min−1 m−2; p = 0.42). Maximal insulin response became supranormal at 8 weeks (1.37 ± 0.27 vs controls 1.15 ± 0.18 nmol min−1 m−2). Pancreatic triacylglycerol decreased from 8.0 ± 1.6% to 6.2 ± 1.1% (p = 0.03). Normalisation of both beta cell function and hepatic insulin sensitivity in type 2 diabetes was achieved by dietary energy restriction alone. This was associated with decreased pancreatic and liver triacylglycerol stores. The abnormalities underlying type 2 diabetes are reversible by reducing dietary energy intake.

The highly complex structure of the human brain is strongly shaped by genetic influences. Subcortical brain regions form circuits with cortical areas to coordinate movement, learning, memory and motivation, and altered circuits can lead to abnormal behaviour and disease. To investigate how common genetic variants affect the structure of these brain regions, here we conduct genome-wide association studies of the volumes of seven subcortical regions and the intracranial volume derived from magnetic resonance images of 30,717 individuals from 50 cohorts. We identify five novel genetic variants influencing the volumes of the putamen and caudate nucleus. We also find stronger evidence for three loci with previously established influences on hippocampal volume and intracranial volume. These variants show specific volumetric effects on brain structures rather than global effects across structures. The strongest effects were found for the putamen, where a novel intergenic locus with replicable influence on volume (rs945270; P = 1.08 × 10(-33); 0.52% variance explained) showed evidence of altering the expression of the KTN1 gene in both brain and blood tissue. Variants influencing putamen volume clustered near developmental genes that regulate apoptosis, axon guidance and vesicle transport. Identification of these genetic variants provides insight into the causes of variability in human brain development, and may help to determine mechanisms of neuropsychiatric dysfunction.

OBJECTIVE Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is generally regarded as an irreversible chronic condition. Because a very low-calorie diet (VLCD) can bring about acute return to normal glucose control in some people with T2DM, this study tested the potential durability of this normalization. The underlying mechanisms were defined. RESEARCH DESIGN AND METHODS People with a T2DM duration of 0.5–23 years (n = 30) followed a VLCD for 8 weeks. All oral agents or insulins were stopped at baseline. Following a stepped return to isocaloric diet, a structured, individualized program of weight maintenance was provided. Glucose control, insulin sensitivity, insulin secretion, and hepatic and pancreas fat content were quantified at baseline, after return to isocaloric diet, and after 6 months to permit the primary comparison of change between post–weight loss and 6 months in responders. Responders were defined as achieving fasting blood glucose &lt;7 mmol/L after return to isocaloric diet. RESULTS Weight fell (98.0 ± 2.6 to 83.8 ± 2.4 kg) and remained stable over 6 months (84.7 ± 2.5 kg). Twelve of 30 participants achieved fasting plasma glucose &lt;7 mmol/L after return to isocaloric diet (responders), and 13 of 30 after 6 months. Responders had a shorter duration of diabetes and a higher initial fasting plasma insulin level. HbA1c fell from 7.1 ± 0.3 to 5.8 ± 0.2% (55 ± 4 to 40 ± 2 mmol/mol) in responders (P &lt; 0.001) and from 8.4 ± 0.3 to 8.0 ± 0.5% (68 ± 3 to 64 ± 5 mmol/mol) in nonresponders, remaining constant at 6 months (5.9 ± 0.2 and 7.8 ± 0.3% [41 ± 2 and 62 ± 3 mmol/mol], respectively). The responders were characterized by return of first-phase insulin response. CONCLUSIONS A robust and sustainable weight loss program achieved continuing remission of diabetes for at least 6 months in the 40% who responded to a VLCD by achieving fasting plasma glucose of &lt;7 mmol/L. T2DM is a potentially reversible condition.

The Diabetes Remission Clinical Trial reported return and persistence of non-diabetic blood glucose control in 46% of people with type 2 diabetes of up to 6 years duration. Detailed metabolic studies were performed on a subgroup (intervention, n = 64; control, n = 26). In the intervention group, liver fat content decreased (16.0% ± 1.3% to 3.1% ± 0.5%, p < 0.0001) immediately after weight loss. Similarly, plasma triglyceride and pancreas fat content decreased whether or not glucose control normalized. Recovery of first-phase insulin response (0.04[-0.05-0.32] to 0.11[0.0005-0.51] nmol/min/m2, p < 0.0001) defined those who returned to non-diabetic glucose control and this was durable at 12 months (0.11[0.005-0.81] nmol/min/m2, p = 0.0001). Responders were similar to non-responders at baseline but had shorter diabetes duration (2.7 ± 0.3 versus 3.8 ± 0.4 years; p = 0.02). This study demonstrates that β cell ability to recover long-term function persists after diagnosis, changing the previous paradigm of irreversible loss of β cell function in type 2 diabetes.

In a GWAS study of 32,438 adults, the authors discovered five novel loci for intracranial volume and confirmed two known signals. Variants for intracranial volume were also related to childhood and adult cognitive function and to Parkinson's disease, and enriched near genes involved in growth pathways, including PI3K-AKT signaling. Intracranial volume reflects the maximally attained brain size during development, and remains stable with loss of tissue in late life. It is highly heritable, but the underlying genes remain largely undetermined. In a genome-wide association study of 32,438 adults, we discovered five previously unknown loci for intracranial volume and confirmed two known signals. Four of the loci were also associated with adult human stature, but these remained associated with intracranial volume after adjusting for height. We found a high genetic correlation with child head circumference (ρgenetic = 0.748), which indicates a similar genetic background and allowed us to identify four additional loci through meta-analysis (Ncombined = 37,345). Variants for intracranial volume were also related to childhood and adult cognitive function, and Parkinson's disease, and were enriched near genes involved in growth pathways, including PI3K-AKT signaling. These findings identify the biological underpinnings of intracranial volume and their link to physiological and pathological traits.

Subcortical brain structures are integral to motion, consciousness, emotions and learning. We identified common genetic variation related to the volumes of the nucleus accumbens, amygdala, brainstem, caudate nucleus, globus pallidus, putamen and thalamus, using genome-wide association analyses in almost 40,000 individuals from CHARGE, ENIGMA and UK Biobank. We show that variability in subcortical volumes is heritable, and identify 48 significantly associated loci (40 novel at the time of analysis). Annotation of these loci by utilizing gene expression, methylation and neuropathological data identified 199 genes putatively implicated in neurodevelopment, synaptic signaling, axonal transport, apoptosis, inflammation/infection and susceptibility to neurological disorders. This set of genes is significantly enriched for Drosophila orthologs associated with neurodevelopmental phenotypes, suggesting evolutionarily conserved mechanisms. Our findings uncover novel biology and potential drug targets underlying brain development and disease. Genome-wide analysis identifies variants associated with the volume of seven different subcortical brain regions defined by magnetic resonance imaging. Implicated genes are involved in neurodevelopmental and synaptic signaling pathways.

White matter hyperintensities (WMH) of presumed vascular origin are a common finding in brain magnetic resonance imaging of older individuals and contribute to cognitive and functional decline. It is unknown how WMH form, although white matter degeneration is characterized pathologically by demyelination, axonal loss, and rarefaction, often attributed to ischemia. Changes within normal-appearing white matter (NAWM) in subjects with WMH have also been reported but have not yet been fully characterized. Here, we describe the in vivo imaging signatures of both NAWM and WMH in a large group of community-dwelling older people of similar age using biomarkers derived from magnetic resonance imaging that collectively reflect white matter integrity, myelination, and brain water content. Fractional anisotropy (FA) and magnetization transfer ratio (MTR) were significantly lower, whereas mean diffusivity (MD) and longitudinal relaxation time (T1) were significantly higher, in WMH than NAWM (p < 0.0001), with MD providing the largest difference between NAWM and WMH. Receiver operating characteristic analysis on each biomarker showed that MD differentiated best between NAWM and WMH, identifying 94.6% of the lesions using a threshold of 0.747 × 10(-9) m(2)s(-1) (area under curve, 0.982; 95% CI, 0.975-0.989). Furthermore, the level of deterioration of NAWM was strongly associated with the severity of WMH, with MD and T1 increasing and FA and MTR decreasing in NAWM with increasing WMH score, a relationship that was sustained regardless of distance from the WMH. These multimodal imaging data indicate that WMH have reduced structural integrity compared with surrounding NAWM, and MD provides the best discriminator between the 2 tissue classes even within the mild range of WMH severity, whereas FA, MTR, and T1 only start reflecting significant changes in tissue microstructure as WMH become more severe.

Abstract We analysed the genomic architecture of neuroanatomical diversity using magnetic resonance imaging and single nucleotide polymorphism (SNP) data from >26,000 individuals from the UK Biobank project and 5 other projects that had previously participated in the ENIGMA consortium. Our results confirm the polygenic architecture of neuroanatomical diversity, with SNPs capturing from 40% to 54% of regional brain volume variance. Chromosomal length correlated with the amount of phenotypic variance captured, r∼0.64 on average, suggesting that at a global scale causal variants are homogeneously distributed across the genome. At a local scale, SNPs within genes (∼51%) captured ∼1.5 times more genetic variance than the rest; and SNPs with low minor allele frequency (MAF) captured less variance than the rest: the 40% of SNPs with MAF<5% captured <1/4th of the genetic variance. We also observed extensive pleiotropy across regions, with an average genetic correlation of r G ∼0.45. Genetic correlations were similar to phenotypic and environmental correlations, however, genetic correlations were often larger than phenotypic correlations for the left/right volumes of the same region. The heritability of differences in left/right volumes was generally not statistically significant, suggesting an important influence of environmental causes in the variability of brain asymmetry. Our code is available at https://github.com/neuroanatomy/genomic-architecture .

Subcortical brain structures are integral to motion, consciousness, emotions, and learning. We identified common genetic variation related to the volumes of nucleus accumbens, amygdala, brainstem, caudate nucleus, globus pallidus, putamen, and thalamus, using genome-wide association analyses in over 40,000 individuals from CHARGE, ENIGMA and the UK-Biobank. We show that variability in subcortical volumes is heritable, and identify 25 significantly associated loci (20 novel). Annotation of these loci utilizing gene expression, methylation, and neuropathological data identified 62 candidate genes implicated in neurodevelopment, synaptic signaling, axonal transport, apoptosis, and susceptibility to neurological disorders. This set of genes is significantly enriched for Drosophila orthologs associated with neurodevelopmental phenotypes, suggesting evolutionarily conserved mechanisms. Our findings uncover novel biology and potential drug targets underlying brain development and disease.