Summary Despite current recommendations on the management of pre‐operative anaemia, there is no pragmatic guidance for the diagnosis and management of anaemia and iron deficiency in surgical patients. A number of experienced researchers and clinicians took part in an expert workshop and developed the following consensus statement. After presentation of our own research data and local policies and procedures, appropriate relevant literature was reviewed and discussed. We developed a series of best‐practice and evidence‐based statements to advise on patient care with respect to anaemia and iron deficiency in the peri‐operative period. These statements include: a diagnostic approach for anaemia and iron deficiency in surgical patients; identification of patients appropriate for treatment; and advice on practical management and follow‐up. We urge anaesthetists and peri‐operative physicians to embrace these recommendations, and hospital administrators to enable implementation of these concepts by allocating adequate resources.

Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is involved in synaptic plasticity, neuronal differentiation and survival of neurons. Observations of decreased serum BDNF levels in patients with neuropsychiatric disorders have highlighted the potential of BDNF as a biomarker, but so far there have been no studies directly comparing blood BDNF levels to brain BDNF levels in different species. We examined blood, serum, plasma and brain-tissue BDNF levels in three different mammalian species: rat, pig, and mouse, using an ELISA method. As a control, we included an analysis of blood and brain tissue from conditional BDNF knockout mice and their wild-type littermates. Whereas BDNF could readily be measured in rat blood, plasma and brain tissue, it was undetectable in mouse blood. In pigs, whole-blood levels of BDNF could not be measured with a commercially available ELISA kit, but pig plasma BDNF levels (mean 994±186 pg/ml) were comparable to previously reported values in humans. We demonstrated positive correlations between whole-blood BDNF levels and hippocampal BDNF levels in rats (r2=0.44, p=0.025) and between plasma BDNF and hippocampal BDNF in pigs (r2=0.41, p=0.025). Moreover, we found a significant positive correlation between frontal cortex and hippocampal BDNF levels in mice (r2=0.81, p=0.0139). Our data support the view that measures of blood and plasma BDNF levels reflect brain-tissue BDNF levels.

SUMMARY Metformin is a blood glucose lowering medication with physiological effects that extend beyond its anti-diabetic indication. Recently, it was reported that metformin lowers body weight via induction of growth differentiation factor 15 (GDF15), which suppresses food intake by binding to the GDNF family receptor α-like (GFRAL) in the hindbrain. At the same time, we demonstrated that recombinant GDF15 suppresses voluntary exercise in a GFRAL-dependent fashion. Here, we corroborate that metformin increases circulating GDF15 in mice and humans, but that it does not reduce voluntary running activity in mice. Unexpectedly, we fail to confirm previous reports that the GDF15-GFRAL pathway is necessary for the weight-lowering effects of metformin. Instead, our studies in wild-type, GDF15 knockout and GFRAL knockout mice suggest that the GDF15-GFRAL pathway is dispensable for the effects of metformin on energy balance. The data presented here question whether metformin is a sufficiently strong stimulator of GDF15 to drive anorexia and weight loss and emphasize that additional work is needed to untangle the relationship among metformin, GDF15 and energy balance.

Abstract Ca 2+ /calmodulin-dependent protein kinase II alpha (CaMKIIα) is a major contributor to physiological and pathological glutamate-mediated Ca 2+ signals, and its involvement in various critical cellular pathways demands specific pharmacological strategies. We recently presented GHB ligands as the first small molecules selectively targeting the CaMKIIα hub, a domain primarily responsible for holoenzyme oligomerisation, with an emerging functional role. Here, we report that the GHB ligand, HOCPCA, improves sensorimotor function after experimental stroke in mice when administered at clinically relevant time and in combination with alteplase. We observed that hub modulation by HOCPCA results in differential effects on distinct CaMKII pools, ultimately alleviating aberrant CaMKII signalling after cerebral ischemia. As such, HOCPCA normalised cytosolic Thr286 autophosphorylation after ischemia in mice and downregulated the ischemia-specific expression of a constitutively active CaMKII kinase fragment. Previous studies suggest holoenzyme stabilisation as a potential mechanism, yet a causal link to in vivo findings requires further studies. HOCPCA’s selectivity and absence of effects on physiological CaMKII signalling highlight pharmacological modulation of the CaMKIIα hub domain as an attractive neuroprotective strategy.

Abstract Growing evidence supports that pharmacological application of growth differentiation factor 15 (GDF15) suppresses appetite but also promotes sickness-like behaviors in rodents via GDNF family receptor α-like (GFRAL)-dependent mechanisms 1,2 . Conversely, the endogenous regulation and secretion of GDF15 and its physiological effects on energy homeostasis and behavior remain elusive. Here we show, in four independent studies that prolonged, moderate- to high-intensity endurance exercise substantially increases circulating GDF15, in a time-dependent and reversible fashion, to peak levels otherwise only observed in pathophysiological conditions. This exercise-induced increase can be recapitulated in mice following forced treadmill running and is accompanied by increased Gdf15 expression in the liver, skeletal muscle, and heart muscle. Compared to other metabolic stressors, like fasting, acute high-fat diet feeding, severe caloric excess and temperature changes, exercise has a greater impact on circulating GDF15 levels. However, whereas pharmacological GDF15 inhibits appetite and suppresses wheel running activity via GFRAL, in response to exercise, the physiological induction of GDF15 does not. In summary, exercise-induced circulating GDF15 correlates with the duration of endurance exercise. However, higher GDF15 levels after exercise are not sufficient to evoke canonical pharmacological GDF15 effects on appetite or responsible for exercise aversion/fatigue. Thus, the physiological effects of GDF15 as an exerkine remain elusive.

Summary We show that both pharmacological and non-pharmacological treatments of depression activate TrkB receptors—a well-established target of antidepressants—by inducing a physiological response coupled to sedation. Several rapid-acting antidepressants trigger TrkB signaling by evoking a state associated with electroencephalographic slow-wave activity, behavioral immobility, reduced cerebral glucose utilization, and lowered body temperature. Remarkably, antidepressant-induced TrkB signaling was not compromised in animals exhibiting reduced activity-dependent release of BDNF but was diminished by maintaining animals in warm ambient temperature. Most importantly, prevention of the hypothermic response attenuated the behavioral effects produced by rapid-acting antidepressant nitrous oxide. Our results suggest that the phenomenon underlying TrkB transactivation—changes in energy expenditure and thermoregulation—is essential, but not sufficient, for antidepressant responses. Indeed, regardless of differential clinical and pharmacodynamic properties, all drugs that disrupt energy metabolism and induce hypothermia activated TrkB. This study challenges pharmacology-centric hypotheses regarding antidepressant effects and highlight the role of complex changes in bioenergetics and thermoregulation. Highlights Rapid-acting antidepressants evoke homeostatic emergence of slow-wave sleep during which TrkB signaling becomes regulated. Non-antidepressant metabolic inhibitors and diverse sedatives activate TrkB signaling. Reduction in body temperature determined the ability of antidepressants to transactivate TrkB. Drug-induced TrkB signaling was blunted by maintenance of normothermic body temperature. Warm ambient temperature after nitrous oxide exposure blocked the antidepressant-like effects. Graphical abstract

ABSTRACT Ca 2+ /calmodulin-dependent protein kinase II alpha (CaMKIIα) is an abundant neuronal signaling protein involved in synaptic plasticity and memory formation 1,2 . The central hub domain regulates the activity of CaMKIIα by organizing the holoenzyme complex into functional oligomers 3-6 . Recent findings have suggested that the hub is also an allosteric determinant of kinase activity 7 , and is thus an emerging target for therapies to correct CaMKIIα dysregulation 8,9 . However, pharmacological modulation of the hub domain has never been demonstrated. Here we show that stabilization of the CaMKIIα hub domain confers neuroprotection. By combining photoaffinity labeling and chemical proteomics using small molecule analogs of the natural metabolite γ-hydroxybutyrate (GHB) 10 we reveal that CaMKIIα is the selective target for GHB. We further find that these GHB analogs bind to the hub interior by solving a 2.2 Å crystal structure of CaMKIIα with bound ligand. Using differential scanning fluorimetry, we show that binding of ligands to the hub interior increases the thermal stability of hub oligomers in a concentration-dependent manner. Moreover, we demonstrate the functional significance of this hub stabilization by showing substantial neuroprotective effects in cellular excitotoxicity assays and in a mouse model of cerebral ischemia. Together, our results reveal that CaMKIIα hub stabilization is the mechanism by which GHB provides endogenous neuroprotection and that small-molecule CaMKIIα-selective ligands have therapeutic potential.

Abstract GDF15 (growth differentiation factor 15) is a stress-induced cytokine. Although the exact physiological function of GDF15 is not yet fully comprehended, the significant elevation of circulating GDF15 levels during gestation suggests a potential role for this hormone in pregnancy. This is corroborated by genetic association studies in which GDF15 and the GDF15 receptor, GDNF Family Receptor Alpha Like (GFRAL) have been linked to morning sickness and hyperemesis gravidarum (HG) in humans. Here, we studied GDF15 biology during pregnancy in mice, rats, macaques, and humans. In contrast to macaques and humans, mice and rats exhibited an underwhelming induction in plasma GDF15 levels in response to pregnancy (∼75-fold increase in macaques vs. ∼2-fold increase in rodents). The changes in circulating GDF15 levels were corroborated by the magnitude of Gdf15 mRNA and GDF15 protein expression in placentae from mice, rats, and macaques. These species-specific findings may help guide future studies focusing on GDF15 in pregnancy and on the evaluation of pharmacological strategies to interfere with GDF15-GFRAL signaling to treat severe nausea and HG.