Beige fat, which expresses the thermogenic protein UCP1, provides a defense against cold and obesity. Although a cold environment is the physiologic stimulus for inducing beige fat in mice and humans, the events that lead from the sensing of cold to the development of beige fat remain poorly understood. Here, we identify the efferent beige fat thermogenic circuit, consisting of eosinophils, type 2 cytokines interleukin (IL)-4/13, and alternatively activated macrophages. Genetic loss of eosinophils or IL-4/13 signaling impairs cold-induced biogenesis of beige fat. Mechanistically, macrophages recruited to cold-stressed subcutaneous white adipose tissue (scWAT) undergo alternative activation to induce tyrosine hydroxylase expression and catecholamine production, factors required for browning of scWAT. Conversely, administration of IL-4 to thermoneutral mice increases beige fat mass and thermogenic capacity to ameliorate pre-established obesity. Together, our findings have uncovered the efferent circuit controlling biogenesis of beige fat and provide support for its targeting to treat obesity.

In this article, we first designed and synthesized curcumin-based near-infrared (NIR) fluorescence imaging probes for detecting both soluble and insoluble amyloid beta (Aβ) species and then an inhibitor that could attenuate cross-linking of Aβ induced by copper. According to our previous results and the possible structural stereohindrance compatibility of the Aβ peptide and the hydrophobic/hydrophilic property of the Aβ13-20 (HHQKLVFF) fragment, NIR imaging probe CRANAD-58 was designed and synthesized. As expected CRANAD-58 showed significant fluorescence property changes upon mixing with both soluble and insoluble Aβ species in vitro. In vivo NIR imaging revealed that CRANAD-58 was capable of differentiating transgenic and wild-type mice as young as 4 months old, the age that lacks apparently visible Aβ plaques and Aβ is likely in its soluble forms. According to our limited studies on the interaction mechanism between CRANAD-58 and Aβ, we also designed CRANAD-17 to attenuate the cross-linking of Aβ42 induced by copper. It is well-known that the coordination of copper with imidazoles on Histidine-13 and 14 (H13, H14) of Aβ peptides could initialize covalent cross-linking of Aβ. In CRANAD-17, a curcumin scaffold was used as an anchoring moiety to usher the designed compound to the vicinity of H13 and H14 of Aβ, and imidazole rings were incorporated to compete with H13/H14 for copper binding. The results of SDS-PAGE gel and Western blot indicated that CRANAD-17 was capable of inhibiting Aβ42 cross-linking induced by copper. This raises a potential for CRANAD-17 to be considered for AD therapy.

Near-infrared fluorescence (NIRF) molecular imaging has been widely applied to monitoring therapy of cancer and other diseases in preclinical studies; however, this technology has not been applied successfully to monitoring therapy for Alzheimer's disease (AD). Although several NIRF probes for detecting amyloid beta (Aβ) species of AD have been reported, none of these probes has been used to monitor changes of Aβs during therapy. In this article, we demonstrated that CRANAD-3, a curcumin analog, is capable of detecting both soluble and insoluble Aβ species. In vivo imaging showed that the NIRF signal of CRANAD-3 from 4-mo-old transgenic AD (APP/PS1) mice was 2.29-fold higher than that from age-matched wild-type mice, indicating that CRANAD-3 is capable of detecting early molecular pathology. To verify the feasibility of CRANAD-3 for monitoring therapy, we first used the fast Aβ-lowering drug LY2811376, a well-characterized beta-amyloid cleaving enzyme-1 inhibitor, to treat APP/PS1 mice. Imaging data suggested that CRANAD-3 could monitor the decrease in Aβs after drug treatment. To validate the imaging capacity of CRANAD-3 further, we used it to monitor the therapeutic effect of CRANAD-17, a curcumin analog for inhibition of Aβ cross-linking. The imaging data indicated that the fluorescence signal in the CRANAD-17-treated group was significantly lower than that in the control group, and the result correlated with ELISA analysis of brain extraction and Aβ plaque counting. It was the first time, to our knowledge, that NIRF was used to monitor AD therapy, and we believe that our imaging technology has the potential to have a high impact on AD drug development.

Chronic, low-grade inflammation triggered by excess intake of dietary lipids has been proposed to contribute to the pathogenesis of metabolic disorders, such as obesity, insulin resistance, type 2 diabetes, and atherosclerosis. Although considerable evidence supports a causal association between inflammation and metabolic diseases, most tests of this link have been performed in cold-stressed mice that are housed below their thermoneutral zone. We report here that thermoneutral housing of mice has a profound effect on the development of metabolic inflammation, insulin resistance, and atherosclerosis. Mice housed at thermoneutrality develop metabolic inflammation in adipose tissue and in the vasculature at an accelerated rate. Unexpectedly, this increased inflammatory response contributes to the progression of atherosclerosis but not insulin resistance. These findings not only suggest that metabolic inflammation can be uncoupled from obesity-associated insulin resistance, but also point to how thermal stress might limit our ability to faithfully model human diseases in mice.

Abstract Microendoscopy enables minimally invasive investigations of organs even within small cavities. Conventional microendoscopy is limited by probe size and often restricted to a single excitation wavelength. We developed and characterized a multichannel microendoscope as thin as 360 µm and recorded functional cellular signals in-situ using custom written software for image processing. The endoscope had an effective resolution of 4.64 µm and resolved subcellular structures of neurons. The system enabled analysis of in-situ calcium responses in murine tracheal brush cells and kidney podocytes. Additionally, ratiometric redox responses were recorded in whole, explanted organs and pancreatic islet culture. The flexibility and simplicity of our approach for imaging a variety of tissues and organs paves the way for in-vivo, longitudinal studies with cellular resolution.

Mesocotyl plays a key role in the seedling emergence of maize; however, the mechanism of mesocotyl elongation is still unclear. Moreover, different maize inbred lines and cultivars have varied mesocotyl lengths positively correlated with deep sowing tolerance. In this study, we selected one inbred line with long mesocotyl (LM) and two maize inbred lines with short mesocotyl (SM1 and SM2) from more than 400 maize inbred lines. The mesocotyl length of the LM line was about three-fold longer than those of the SM1 and SM2 lines. Microstructure observation showed that the reason for short mesocotyl in the SM1 and SM2 lines was few cell numbers and short cell length, respectively. Subsequently, we used RNA-seq to investigate the mechanism of mesocotyl elongation by regulating cell number and cell length at the transcriptome level. Compared with the LM line, the SM1 line displayed stronger downregulation of

With advances in single-cell genomics, molecular signatures of cells comprising the brain vasculature are revealed in unprecedented detail[1][1],[2][2], yet the ageing-associated cell subtype transcriptomic changes which may contribute to neurovascular dysfunction in neurodegenerative diseases[3][3]–[7][4] remain elusive. Here, we performed single-cell transcriptomic profiling of brain endothelial cells (EC) in young adult and aged mice to characterize their ageing-associated genome-wide expression changes. We identified zonation-dependent transcriptomic changes in aged brain EC subtypes, with capillary ECs exhibiting the most transcriptomic alterations. Pathway enrichment analysis revealed altered immune/cytokine signaling in ECs of all vascular segments, while functional changes impacting the blood-brain barrier (BBB) and glucose/energy metabolism were most prominently implicated in ECs of the capillary bed – the primary site where ECs and other neurovascular unit (NVU) cell types closely interact and coordinate to regulate BBB and cerebral blood flow in health and diseased conditions[8][5]–[17][6]. Furthermore, an overrepresentation of Alzheimer’s disease (AD)-associated genes identified from GWAS studies was evident among the human orthologs of differentially expressed genes of aged capillary ECs but not other EC subtypes. Importantly, for numerous EC-enriched differentially expressed genes with important functional roles at the BBB and/or association with AD, we found concordant expression changes in human aged or AD brains. Finally, we demonstrated that treatment with exenatide, a glucagon-like peptide-1 receptor (GLP-1R) agonist, strongly reverses transcriptomic changes in ECs and largely reduces BBB leakage in the aged brain. Thus, our study provides insights into detailed transcriptomic alterations underlying brain EC ageing that are complex with subtype specificity yet amenable to pharmacological interventions. [1]: #ref-1 [2]: #ref-2 [3]: #ref-3 [4]: #ref-7 [5]: #ref-8 [6]: #ref-17