Sirtuins are NAD-dependent protein deacetylases that connect metabolism and aging. In mammals, there are seven sirtuins (SIRT1-7), three of which are associated with mitochondria. Here, we show that SIRT5 localizes in the mitochondrial matrix and interacts with carbamoyl phosphate synthetase 1 (CPS1), an enzyme, catalyzing the initial step of the urea cycle for ammonia detoxification and disposal. SIRT5 deacetylates CPS1 and upregulates its activity. During fasting, NAD in liver mitochondria increases, thereby triggering SIRT5 deacetylation of CPS1 and adaptation to the increase in amino acid catabolism. Indeed, SIRT5 KO mice fail to upregulate CPS1 activity and show elevated blood ammonia during fasting. Similar effects occur during long-term calorie restriction or a high protein diet. These findings demonstrate SIRT5 plays a pivotal role in ammonia detoxification and disposal by activating CPS1.

ABSTRACT Vertebrate limb formation has been known to be initiated by a factor(s) secreted from the lateral plate mesoderm. In this report, we provide evidence that a member of the fibroblast growth factor (FGF) family, FGF10, emanates from the prospective limb mesoderm to serve as an endogenous initiator for limb bud formation. Fgf10 expression in the prospective limb mesenchyme precedes Fgf8 expression in the nascent apical ectoderm. Ectopic application of FGF10 to the chick embryonic flank can induce Fgf8 expression in the adjacent ectoderm, resulting in the formation of an additional complete limb. Expression of Fgf10 persists in the mesenchyme of the established limb bud and appears to interact with Fgf8 in the apical ectoderm and Sonic hedgehog in the zone of polarizing activity. These results suggest that FGF10 is a key mesenchymal factor involved in the initial budding as well as the continuous outgrowth of vertebrate limbs.

There has been uncertainty regarding the benefit of glycemic control with antidiabetic agents in prevention of diabetic macrovascular disease. Further development of novel antidiabetic agents is essential for overcoming the burden of diabetic macrovascular disease. The renal sodium glucose co-transporter 2 (SGLT2) inhibitor is a novel antihyperglycemic agent for treatment of type 2 diabetes. This work was performed to determine whether empagliflozin, a novel SGLT2 inhibitor, can ameliorate cardiovascular injury and cognitive decline in db/db mouse, a model of obesity and type 2 diabetes. (1) Short-term experiment: The first experiment was performed to examine the effect of 7 days of empagliflozin treatment on urinary glucose excretion and urinary electrolyte excretion in db/db mice. (2) Long-term experiment: The second experiment was undertaken to examine the effect of 10 weeks of empagliflozin treatment on cardiovascular injury, vascular dysfunction, cognitive decline, and renal injury in db/db mice. (1) Short-term experiment: Empagliflozin administration significantly increased urinary glucose excretion, urine volume, and urinary sodium excretion in db/db mice on day 1, but did not increase these parameters from day 2. However, blood glucose levels in db/db mice were continuously decreased by empagliflozin throughout 7 days of the treatment. (2) Long-term experiment: Empagliflozin treatment caused sustained decrease in blood glucose in db/db mice throughout 10 weeks of the treatment and significantly slowed the progression of type 2 diabetes. Empagliflozin significantly ameliorated cardiac interstitial fibrosis, pericoronary arterial fibrosis, coronary arterial thickening, cardiac macrophage infiltration, and the impairment of vascular dilating function in db/db mice, and these beneficial effects of empagliflozin were associated with attenuation of oxidative stress in cardiovascular tissue of db/db mice. Furthermore, empagliflozin significantly prevented the impairment of cognitive function in db/db mice, which was associated with the attenuation of cerebral oxidative stress and the increase in cerebral brain-derived neurotrophic factor. Empagliflozin ameliorated albuminuria, and glomerular injury in db/db mice. Glycemic control with empagliflozin significantly ameliorated cardiovascular injury and remodeling, vascular dysfunction, and cognitive decline in obese and type 2 diabetic mice. Thus, empagliflozin seems to be potentially a promising therapeutic agent for diabetic macrovascular disease and cognitive decline.

Sirtuins are NAD-dependent deacetylases that are highly conserved from bacteria to human and SIR2 was originally shown to extend lifespan in budding yeast ([Imai et al., 2000][1]; [Kaeberlein et al., 1999][2]). Since then, sirtuins have been shown to also regulate longevity in other lower organisms

Abstract Adipose tissue resident macrophages have important roles in the maintenance of tissue homeostasis and regulate insulin sensitivity for example by secreting pro-inflammatory or anti-inflammatory cytokines. Here, we show that M2-like macrophages in adipose tissue regulate systemic glucose homeostasis by inhibiting adipocyte progenitor proliferation via the CD206/TGFβ signaling pathway. We show that adipose tissue CD206 + cells are primarily M2-like macrophages, and ablation of CD206 + M2-like macrophages improves systemic insulin sensitivity, which was associated with an increased number of smaller adipocytes. Mice genetically engineered to have reduced numbers of CD206 + M2-like macrophages show a down-regulation of TGFβ signaling in adipose tissue, together with up-regulated proliferation and differentiation of adipocyte progenitors. Our findings indicate that CD206 + M2-like macrophages in adipose tissues create a microenvironment that inhibits growth and differentiation of adipocyte progenitors and, thereby, control adiposity and systemic insulin sensitivity.

Overexpression of the NAD+ biosynthetic enzyme NMNAT1 leads to preservation of injured axons. While increased NAD+ or decreased NMN levels are thought to be critical to this process, the mechanism(s) of this axon protection remain obscure. Using steady-state and flux analysis of NAD+ metabolites in healthy and injured mouse dorsal root ganglion axons, we find that rather than altering NAD+ synthesis, NMNAT1 instead blocks the injury-induced, SARM1-dependent NAD+ consumption that is central to axon degeneration.

Mitochondria and glycogen are co-distributed in skeletal muscles to regulate the metabolic status. Mitochondria are also redox centers that regulate the muscle function during exercise. However, the pathophysiological relationship between the mitochondrial redox status and glycogen metabolism in the muscle remains unclear. In the present study, we examined the pathological effects of mitochondrial dysfunction induced by mitochondrial superoxide dismutase (SOD2) depletion on glycogen metabolism. We found that muscle glycogen was significantly accumulated in association with motor dysfunction in mice with a muscle-specific SOD2 deficiency. Muscle glycogen phosphorylase (GP-M) activity, which is a key enzyme for glycogen degradation at times when energy is needed (e.g., during exercise), was significantly decreased in the mutant muscle. Moreover, the GP-M activity on normal muscle sections decreased after treatment with paraquat, a superoxide generator. In contrast, treatment with antioxidants reversed the GP-M activity and motor disturbance of the mutant mice, indicating that GP-M activity was reversibly regulated by the redox balance. These results demonstrate that the maintenance of the mitochondrial redox balance regulates glycogen metabolism via GP-M activity.

Abstract Maintenance of bone homeostasis and the balance between bone resorption and formation are crucial for maintaining skeletal integrity. This study sought to investigate the role of salt-inducible kinase 3 (SIK3), a key regulator in cellular energy metabolism, during the differentiation of osteoclasts. Despite osteoclasts being high energy-consuming cells essential for breaking down mineralized bone tissue, the specific function of SIK3 in this process remains unclear. To address this issue, we generated osteoclast-specific SIK3 conditional knockout mice and assessed the impact of SIK3 deletion on bone homeostasis. Our findings revealed that SIK3 conditional knockout mice exhibited increased bone mass and an osteopetrosis phenotype, suggesting a pivotal role for SIK3 in bone resorption. Moreover, we assessed the impact of pterosin B, a SIK3 inhibitor, on osteoclast differentiation. The treatment with pterosin B inhibited osteoclast differentiation, reduced the numbers of multinucleated osteoclasts, and suppressed resorption activity in vitro. Gene expression analysis demonstrated that SIK3 deletion and pterosin B treatment influence a common set of genes involved in osteoclast differentiation and bone resorption. Furthermore, pterosin B treatment altered intracellular metabolism, particularly affecting key metabolic pathways, such as the tricarboxylic acid cycle and oxidative phosphorylation. These results provide valuable insights into the involvement of SIK3 in osteoclast differentiation and the molecular mechanisms underlying osteoclast function and bone diseases.