Glycogen synthesis is vital, malstructure resulting in precipitation and accumulation into neurotoxic polyglucosan bodies (PBs). One well-understood mechanism of PB generation is glycogen branching enzyme deficiency (GBED). Less understood is Lafora disease (LD), resulting from absence of the glycogen phosphatase laforin or the E3 ubiquitin ligase malin, and accumulation of hyperphosphorylated PBs. LD afforded first insight that glycogen sphericity depends on more than adequate branching activity. Unexpectedly, deficiencies of the Linear Ubiquitin Chain Assembly Complex (LUBAC) components RBCK1 and HOIP result in PBs in muscle tissues. Here we analyzed nervous system phenotypes of mice lacking RBCK1 and find profuse PB accumulations in brain and spinal cord with extensive neurodegeneration and neurobehavioral deficits. Brain glycogen in these mice is characterized by long chains and hyperphosphorylation, similar to LD. Like in LD, glycogen synthase and branching enzyme are unaltered. Regional PB distribution mirrors LD and not GBED. Perisynaptic PB localization is unlike LD or GBED. The results indicate that RBCK1 is part of a system supplementing laforin-malin in regulating glycogen architecture including in unique neuronal locales.

Abstract Background and Aim Macrophages regulate metabolic homeostasis in health and disease. Macrophage colony-stimulating factor (CSF1)-dependent macrophages contribute to homeostatic control of the size of the liver. This study aimed to determine the systemic metabolic consequences of elevating circulating CSF1. Methods and Results Acute administration of a CSF1-Fc fusion protein led to monocytosis, increased resident tissue macrophages in the liver and all major organs, and liver growth. These effects were associated with increased hepatic glucose uptake and extensive mobilisation of body fat. The impacts of CSF1 on macrophage abundance, liver size and body composition were rapidly reversed to restore homeostasis. CSF1’s effects on metabolism were independent of several known endocrine regulators and did not impact the physiological fasting response. Analysis using implantable telemetry in metabolic cages revealed progressively reduced body temperature and physical activity with no change in diurnal food intake. Conclusion These results demonstrate the existence of a dynamic equilibrium between CSF1, the mononuclear phagocyte system, metabolic regulation and homeostatic control of liver:body weight ratio.

Abstract Objectives To examine the relationship between kidney hyperfiltration during adolescence and subsequent changes in estimated glomerular filtration rate (eGFR) and urinary albumin creatinine ratio (UACR) in a young cohort of participants with type 1 diabetes. Additionally, to explore urinary mitochondrial DNA:nuclear DNA ratio (mtDNA:nDNA) as a marker of metabolic stress and its association with early changes in kidney function. Methods Eighty adolescents were studied at baseline [mean (SD) age 14.2 (1.5) years; mean diabetes duration 6.7 (3.0) years] and followed up 9.2 (1.3) years later. Blood pressure, HbA1c, lipids, eGFR, UACR and heart rate variability were assessed at each visit. Urinary mtDNA:nDNA was measured by quantitative PCR (qPCR). Results Overall, 4.2% of participants had diabetic kidney disease (DKD) at follow-up. Hyperfiltration at baseline (>135 mL/min/1.73m2) was seen in 31% of adolescents and was associated with a decline in eGFR at follow-up when adjusted for sex, diabetes duration and HbA1c [hyperfiltration -1.46 (3.07) mL/min/1.73 m2/year vs non-hyperfiltration -0.51 (2.48) mL/min/1.73m2/year, P=0.02]. Participants with hyperfiltration also had higher odds of undergoing rapid eGFR decline (>3 mL/min/1.73m2/year) compared to those without hyperfiltration [OR 14.11, 95% CI (2.30-86.60), P=0.004]. Baseline urinary mtDNA:nDNA was significantly associated with both greater annual rate of eGFR decline and rapid eGFR decline in univariable but not multivariable modelling. Conclusion Hyperfiltration during adolescence is significantly associated with greater reduction in eGFR and higher risk of rapid eGFR decline after ∼9 years, following transition into young adulthood in type 1 diabetes. Urinary mtDNA:nDNA measured during adolescence may be a novel predictor of early changes in kidney function.

Abstract Polyglucosans are glycogen molecules with overlong chains, which are hyperphosphorylated in the neurodegenerative Lafora disease (LD). Brain polyglucosan bodies (PBs) cause fatal neurodegenerative diseases including Lafora disease and adult polyglucosan body disease (ABPD), for which treatments, biomarkers, and good understanding of their pathogenesis are currently missing. Mutations in the genes for the phosphatase laforin or the E3 ubiquitin ligase malin can cause LD. By depleting PTG, an activator of the glycogen chain-elongating enzyme glycogen synthase (GYS1), in laforin- and malin-deficient LD mice, we show that abnormal glycogen chain lengths and not hyperphosphorylation underlie polyglucosan formation, and that polyglucosan bodies induce neuroinflammation. We provide evidence indicating that a small pool of overactive GYS1 contributes to glycogen insolubility in LD and APBD. In contrast to previous findings, metabolomics experiments using in situ - fixed brains reveal only modest metabolic changes in laforin-deficient mice. These changes are not replicated in malin-deficient or APBD mice, and are not normalized in rescued LD mice. Finally, we identify a pool of metabolically volatile malto-oligoglucans as a polyglucosan body- and neuroinflammation-associated brain energy source, and promising candidate biomarkers for LD and APBD, including malto-oligoglucans and the neurodegeneration marker CHI3L1/YKL40.