Exercise promotes longevity and ameliorates type 2 diabetes mellitus and insulin resistance. However, exercise also increases mitochondrial formation of presumably harmful reactive oxygen species (ROS). Antioxidants are widely used as supplements but whether they affect the health-promoting effects of exercise is unknown. We evaluated the effects of a combination of vitamin C (1000 mg/day) and vitamin E (400 IU/day) on insulin sensitivity as measured by glucose infusion rates (GIR) during a hyperinsulinemic, euglycemic clamp in previously untrained ( n = 19) and pretrained ( n = 20) healthy young men. Before and after a 4 week intervention of physical exercise, GIR was determined, and muscle biopsies for gene expression analyses as well as plasma samples were obtained to compare changes over baseline and potential influences of vitamins on exercise effects. Exercise increased parameters of insulin sensitivity (GIR and plasma adiponectin) only in the absence of antioxidants in both previously untrained ( P < 0.001) and pretrained ( P < 0.001) individuals. This was paralleled by increased expression of ROS-sensitive transcriptional regulators of insulin sensitivity and ROS defense capacity, peroxisome-proliferator-activated receptor gamma (PPARγ), and PPARγ coactivators PGC1α and PGC1β only in the absence of antioxidants ( P < 0.001 for all). Molecular mediators of endogenous ROS defense (superoxide dismutases 1 and 2; glutathione peroxidase) were also induced by exercise, and this effect too was blocked by antioxidant supplementation. Consistent with the concept of mitohormesis, exercise-induced oxidative stress ameliorates insulin resistance and causes an adaptive response promoting endogenous antioxidant defense capacity. Supplementation with antioxidants may preclude these health-promoting effects of exercise in humans.

Insulin resistance has a causal role in type 2 diabetes. Serum levels of retinol-binding protein 4 (RBP4), a protein secreted by adipocytes, are increased in insulin-resistant states. Experiments in mice suggest that elevated RBP4 levels cause insulin resistance. We sought to determine whether serum RBP4 levels correlate with insulin resistance and change after an intervention that improves insulin sensitivity. We also determined whether elevated serum RBP4 levels are associated with reduced expression of glucose transporter 4 (GLUT4) in adipocytes, an early pathological feature of insulin resistance.

Obesity induced in mice by high-fat feeding activates the protein kinase Cdk5 (cyclin-dependent kinase 5) in adipose tissues. This results in phosphorylation of the nuclear receptor PPARγ (peroxisome proliferator-activated receptor γ), a dominant regulator of adipogenesis and fat cell gene expression, at serine 273. This modification of PPARγ does not alter its adipogenic capacity, but leads to dysregulation of a large number of genes whose expression is altered in obesity, including a reduction in the expression of the insulin-sensitizing adipokine, adiponectin. The phosphorylation of PPARγ by Cdk5 is blocked by anti-diabetic PPARγ ligands, such as rosiglitazone and MRL24. This inhibition works both in vivo and in vitro, and is completely independent of classical receptor transcriptional agonism. Similarly, inhibition of PPARγ phosphorylation in obese patients by rosiglitazone is very tightly associated with the anti-diabetic effects of this drug. All these findings strongly suggest that Cdk5-mediated phosphorylation of PPARγ may be involved in the pathogenesis of insulin-resistance, and present an opportunity for development of an improved generation of anti-diabetic drugs through PPARγ. Thiazolidinedione antidiabetics such as rosiglitazone and pioglitazone are known to act through the nuclear receptor PPARγ, but some aspects of the mechanism of their insulin-sensitizing effect remain puzzling. Choi et al. now report that phosphorylation of PPARγ by Cdk5 is linked to obesity induced by high-fat feeding in mice. Several antidiabetic PPARγ ligands directly inhibit this action of Cdk5 on PPARγ, and thus support a more normal non-diabetic pattern of gene expression. In addition, inhibition of this PPARγ phosphorylation in humans by rosiglitazone is closely associated with its antidiabetic effects. This unusual pharmacology suggests a new model for a Cdk5–PPARγ link in the pathogenesis of obesity and diabetes, and for the therapeutic action of PPARγ ligands in these disorders as well as in metabolic syndrome, a combination of disorders that increases the risk of cardiovascular disease and diabetes. PPARγ ligands are used to control diabetes, but their anti-diabetic actions are puzzling. Here the authors show that phosphorylation of PPARγ by cyclin-dependent kinase 5 (Cdk5) in mice is linked to obesity induced by high-fat feeding, and that inhibition of the effect in humans by the drug rosiglitazone is closely associated with its anti-diabetic effects. Several anti-diabetic PPARγ ligands directly inhibit the effect, and thus support a more normal non-diabetic pattern of gene expression.

We report genome-wide ancient DNA from 44 ancient Near Easterners ranging in time between ~12,000 and 1,400 bc, from Natufian hunter–gatherers to Bronze Age farmers. We show that the earliest populations of the Near East derived around half their ancestry from a ‘Basal Eurasian’ lineage that had little if any Neanderthal admixture and that separated from other non-African lineages before their separation from each other. The first farmers of the southern Levant (Israel and Jordan) and Zagros Mountains (Iran) were strongly genetically differentiated, and each descended from local hunter–gatherers. By the time of the Bronze Age, these two populations and Anatolian-related farmers had mixed with each other and with the hunter–gatherers of Europe to greatly reduce genetic differentiation. The impact of the Near Eastern farmers extended beyond the Near East: farmers related to those of Anatolia spread westward into Europe; farmers related to those of the Levant spread southward into East Africa; farmers related to those of Iran spread northward into the Eurasian steppe; and people related to both the early farmers of Iran and to the pastoralists of the Eurasian steppe spread eastward into South Asia. Analysis of DNA from ancient individuals of the Near East documents the extreme substructure among the populations which transitioned to farming, a structure that was maintained throughout the transition from hunter–gatherer to farmer but that broke down over the next five thousand years. David Reich and colleagues report the genomic analysis of samples from 44 individuals who lived from around 12,000 to 1,400 BC in Near East regions, including modern Armenia, Turkey, Israel and Jordan. The analyses provide insights into demographics of the human populations that transitioned to farming.

Insulin signaling in adipose tissue plays an important role in lipid storage and regulation of glucose homeostasis. Using the Cre-loxP system, we created mice with fat-specific disruption of the insulin receptor gene (FIRKO mice). These mice have low fat mass, loss of the normal relationship between plasma leptin and body weight, and are protected against age-related and hypothalamic lesion-induced obesity, and obesity-related glucose intolerance. FIRKO mice also exhibit polarization of adipocytes into populations of large and small cells, which differ in expression of fatty acid synthase, C/EBP alpha, and SREBP-1. Thus, insulin signaling in adipocytes is critical for development of obesity and its associated metabolic abnormalities, and abrogation of insulin signaling in fat unmasks a heterogeneity in adipocyte response in terms of gene expression and triglyceride storage.

The association between obesity and impaired insulin sensitivity has long been recognized, although a subgroup of obese individuals seems to be protected from insulin resistance. In this study, we systematically studied differences in adipose tissue biology between insulin-sensitive (IS) and insulin-resistant (IR) individuals with morbid obesity. On the basis of glucose infusion rate during euglycemic hyperinsulinemic clamps, 60 individuals with a BMI of 45 ± 1.3 kg/m 2 were divided into an IS and IR group matched for age, sex, and body fat prior to elective surgery. We measured fat distribution, circulating adipokines, and parameters of inflammation, glucose, and lipid metabolism and characterized adipose tissue morphology, function, and mRNA expression in abdominal subcutaneous (sc) and omental fat. IS compared with IR obese individuals have significantly lower visceral fat area (138 ± 27 vs. 316 ± 91 cm 2 ), number of macrophages in omental adipose tissue (4.9 ± 0.8 vs. 13.2 ± 1.4%), mean omental adipocyte size (528 ± 76 vs. 715 ± 81 pl), circulating C-reactive protein, progranulin, chemerin, and retinol-binding protein-4 (all P values <0.05), and higher serum adiponectin (6.9 ± 3.4 vs. 3.4 ± 1.7 ng/ml) and omental adipocyte insulin sensitivity (all P values <0.01). The strongest predictors of insulin sensitivity by far were macrophage infiltration together with circulating adiponectin ( r 2 = 0.98, P < 0.0001). In conclusion, independently of total body fat mass, increased visceral fat accumulation and adipose tissue dysfunction are associated with IR obesity. This suggests that mechanisms beyond a positive caloric balance such as inflammation and adipokine release determine the pathological metabolic consequences in patients with obesity.

Visceral and subcutaneous adipose tissue display important metabolic differences that underlie the association of visceral obesity with obesity-related cardiovascular and metabolic alterations. Recently, visfatin was identified as an adipokine, which is predominantly secreted from visceral adipose tissue both in humans and mice. In this study, we examined whether visfatin plasma concentrations (using enzyme immunosorbent assay) and mRNA expression (using RT-PCR) in visceral and subcutaneous fat correlates with anthropometric and metabolic parameters in 189 subjects with a wide range of obesity, body fat distribution, insulin sensitivity, and glucose tolerance. Visfatin plasma concentration correlates positively with the visceral visfatin mRNA expression (r2 = 0.17, P &lt; 0.0001), BMI (r2 = 0.062, P = 0.004), percent body fat (r2 = 0.048, P = 0.01), and negatively with subcutaneous visfatin mRNA expression (r2 = 0.18, P &lt; 0.0001). However, in a subgroup of 73 individuals, in which visceral fat mass was calculated from computed tomography scans, there was no correlation between plasma visfatin concentrations and visceral fat mass. We found no significant correlation between visfatin plasma concentrations and parameters of insulin sensitivity, including fasting insulin, fasting plasma glucose concentrations, and the glucose infusion rate during the steady state of an euglycemic-hyperinsulinemic clamp independent of percent body fat. Visfatin gene expression was not different between visceral and subcutaneous adipose tissue in the entire study group nor in selected subgroups. We found a significant correlation between visceral visfatin gene expression and BMI (r2 = 0.06, P = 0.001) and percent body fat (measured using dual-energy X-ray absorptiometry) (r2 = 0.044, P = 0.004), whereas no significant association between BMI or percent body fat and subcutaneous visfatin mRNA expression existed (both P &gt;0.5). In conclusion, visfatin plasma concentrations and visceral visfatin mRNA expression correlated with measures of obesity but not with visceral fat mass or waist-to-hip ratio. In addition, we did not find differences in visfatin mRNA expression between visceral and subcutaneous adipose tissue in humans.

Adipose tissue inflammation may play a critical role in the pathogenesis of insulin resistance (IR). The present study examined the role of lymphocytes in adipose tissue inflammation and IR.In a mouse model of obesity-mediated IR, high-fat diet (HFD) induced IR already after 5 weeks, which was associated with a marked T-lymphocyte infiltration in visceral adipose tissue. In contrast, recruitment of macrophages was delayed with an increase of MAC3-positive staining and F4/80 mRNA expression after 10 weeks of HFD, suggesting a dissociation of macrophage invasion into adipose tissue and IR initiation. In patients with type 2 diabetes, lymphocyte content in adipose tissue biopsies significantly correlated with waist circumference, a marker of IR. Immunohistochemical staining of human adipose tissue revealed the presence of mainly CD4-positive lymphocytes as well as macrophage infiltration. Most macrophages were HLA-DR-positive, reflecting activation through IFNgamma, a cytokine released from CD4-positive lymphocytes.Proinflammatory T-lymphocytes are present in visceral adipose tissue and may contribute to local inflammatory cell activation before the appearance of macrophages, suggesting that these cells could play an important role in the initiation and perpetuation of adipose tissue inflammation as well as the development of IR.

Height is a highly heritable, classic polygenic trait with approximately 700 common associated variants identified through genome-wide association studies so far. Here, we report 83 height-associated coding variants with lower minor-allele frequencies (in the range of 0.1–4.8%) and effects of up to 2 centimetres per allele (such as those in IHH, STC2, AR and CRISPLD2), greater than ten times the average effect of common variants. In functional follow-up studies, rare height-increasing alleles of STC2 (giving an increase of 1–2 centimetres per allele) compromised proteolytic inhibition of PAPP-A and increased cleavage of IGFBP-4 in vitro, resulting in higher bioavailability of insulin-like growth factors. These 83 height-associated variants overlap genes that are mutated in monogenic growth disorders and highlight new biological candidates (such as ADAMTS3, IL11RA and NOX4) and pathways (such as proteoglycan and glycosaminoglycan synthesis) involved in growth. Our results demonstrate that sufficiently large sample sizes can uncover rare and low-frequency variants of moderate-to-large effect associated with polygenic human phenotypes, and that these variants implicate relevant genes and pathways. Data from over 700,000 individuals reveal the identity of 83 sequence variants that affect human height, implicating new candidate genes and pathways as being involved in growth. As a highly heritable polygenic trait, human height has provided a model for the genetic analysis of complex traits. So far about 700 common genetic variants have been linked to height through genome-wide association studies, but the role of low-frequency and rare variants has not been systematically explored. Guillaume Lettre, Joel Hirschhorn and colleagues in the GIANT Consortium now report their analysis of coding regions in the genomes of 711,418 individuals. They identify 120 loci newly associated with height, including 32 rare and 51 low-frequency coding variants. They highlight 83 candidate genes with low-frequency height-associated variants and implicate biological pathways with known roles in growth disorders as well as new candidates. Their analyses provide insights into the genomic architecture of human height.

Background Liraglutide 3·0 mg was shown to reduce bodyweight and improve glucose metabolism after the 56-week period of this trial, one of four trials in the SCALE programme. In the 3-year assessment of the SCALE Obesity and Prediabetes trial we aimed to evaluate the proportion of individuals with prediabetes who were diagnosed with type 2 diabetes. Methods In this randomised, double-blind, placebo-controlled trial, adults with prediabetes and a body-mass index of at least 30 kg/m2, or at least 27 kg/m2 with comorbidities, were randomised 2:1, using a telephone or web-based system, to once-daily subcutaneous liraglutide 3·0 mg or matched placebo, as an adjunct to a reduced-calorie diet and increased physical activity. Time to diabetes onset by 160 weeks was the primary outcome, evaluated in all randomised treated individuals with at least one post-baseline assessment. The trial was conducted at 191 clinical research sites in 27 countries and is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01272219. Findings The study ran between June 1, 2011, and March 2, 2015. We randomly assigned 2254 patients to receive liraglutide (n=1505) or placebo (n=749). 1128 (50%) participants completed the study up to week 160, after withdrawal of 714 (47%) participants in the liraglutide group and 412 (55%) participants in the placebo group. By week 160, 26 (2%) of 1472 individuals in the liraglutide group versus 46 (6%) of 738 in the placebo group were diagnosed with diabetes while on treatment. The mean time from randomisation to diagnosis was 99 (SD 47) weeks for the 26 individuals in the liraglutide group versus 87 (47) weeks for the 46 individuals in the placebo group. Taking the different diagnosis frequencies between the treatment groups into account, the time to onset of diabetes over 160 weeks among all randomised individuals was 2·7 times longer with liraglutide than with placebo (95% CI 1·9 to 3·9, p<0·0001), corresponding with a hazard ratio of 0·21 (95% CI 0·13–0·34). Liraglutide induced greater weight loss than placebo at week 160 (–6·1 [SD 7·3] vs −1·9% [6·3]; estimated treatment difference −4·3%, 95% CI −4·9 to −3·7, p<0·0001). Serious adverse events were reported by 227 (15%) of 1501 randomised treated individuals in the liraglutide group versus 96 (13%) of 747 individuals in the placebo group. Interpretation In this trial, we provide results for 3 years of treatment, with the limitation that withdrawn individuals were not followed up after discontinuation. Liraglutide 3·0 mg might provide health benefits in terms of reduced risk of diabetes in individuals with obesity and prediabetes. Funding Novo Nordisk, Denmark.