Hormone-sensitive lipase (HSL) is the rate-limiting enzyme in lipolysis. Stimulation of rat adipocytes with isoproterenol results in phosphorylation of HSL and a 50-fold increase in the rate of lipolysis. In this study, we used site-directed mutagenesis and two-dimensional phosphopeptide mapping to show that phosphorylation sites other than the previously identified Ser-563 are phosphorylated in HSL in response to isoproterenol stimulation of 32P-labeled rat adipocytes. Phosphorylation of HSL in adipocytes in response to isoproterenol and in vitro phosphorylation of HSL containing Ser --> Ala mutations in residues 563 and 565 (S563A, S565A) with protein kinase A (PKA), followed by tryptic phosphopeptide mapping resulted in two tryptic phosphopeptides. These tryptic phosphopeptides co-migrated with the phosphopeptides released by the same treatment of F654HPRRSSQGVLHMPLYSSPIVK675 phosphorylated with PKA. Analysis of the phosphorylation site mutants, S659A, S660A, and S659A,S660A disclosed that mutagenesis of both Ser-659 and Ser-660 was necessary to abolish the activation of HSL toward a triolein substrate after phosphorylation with PKA. Mutation of Ser-563 to alanine did not cause significant change of activation compared with wild-type HSL. Hence, our results demonstrate that in addition to the previously identified Ser-563, two other PKA phosphorylation sites, Ser-659 and Ser-660, are present in HSL and, furthermore, that Ser-659 and Ser-660 are the major activity controlling sites in vitro.

Monoglyceride lipase catalyzes the last step in the hydrolysis of stored triglycerides in the adipocyte and presumably also complements the action of lipoprotein lipase in degrading triglycerides from chylomicrons and very low density lipoproteins. Monoglyceride lipase was cloned from a mouse adipocyte cDNA library. The predicted amino acid sequence consisted of 302 amino acids, corresponding to a molecular weight of 33,218. The sequence showed no extensive homology to other known mammalian proteins, but a number of microbial proteins, including two bacterial lysophospholipases and a family of haloperoxidases, were found to be distantly related to this enzyme. By means of multiple sequence alignment and secondary structure prediction, the structural elements in monoglyceride lipase, as well as the putative catalytic triad, were identified. The residues of the proposed triad, Ser-122, in a GXSXG motif, Asp-239, and His-269, were confirmed by site-directed mutagenesis experiments. Northern blot analysis revealed that monoglyceride lipase is ubiquitously expressed among tissues, with a transcript size of about 4 kilobases.

The mobilization of fat stored in adipose tissue is mediated by hormone-sensitive lipase (HSL) and the recently characterized adipose triglyceride lipase (ATGL), yet their relative importance in lipolysis is unknown. We show that a novel potent inhibitor of HSL does not inhibit other lipases. The compound counteracted catecholamine-stimulated lipolysis in mouse adipocytes and had no effect on residual triglyceride hydrolysis and lipolysis in HSL-null mice. In human adipocytes, catecholamine- and natriuretic peptide–induced lipolysis were completely blunted by the HSL inhibitor. When fat cells were not stimulated, glycerol but not fatty acid release was inhibited. HSL and ATGL mRNA levels increased concomitantly during adipocyte differentiation. Abundance of the two transcripts in human adipose tissue was highly correlated in habitual dietary conditions and during a hypocaloric diet, suggesting common regulatory mechanisms for the two genes. Comparison of obese and nonobese subjects showed that obesity was associated with a decrease in catecholamine-induced lipolysis and HSL expression in mature fat cells and in differentiated preadipocytes. In conclusion, HSL is the major lipase for catecholamine- and natriuretic peptide–stimulated lipolysis, whereas ATGL mediates the hydrolysis of triglycerides during basal lipolysis. Decreased catecholamine-induced lipolysis and low HSL expression constitute a possibly primary defect in obesity.

Type 2 diabetes is associated with obesity, ectopic lipid accumulation and low-grade inflammation. A dysfunctional gut microbiota has been suggested to participate in the pathogenesis of the disease. Green tea is rich in polyphenols and has previously been shown to exert beneficial metabolic effects. Lactobacillus plantarum has the ability to metabolize phenolic acids. The health promoting effect of whole green tea powder as a prebiotic compound has not been thoroughly investigated previously.C57BL/6J mice were fed a high-fat diet with or without a supplement of 4% green tea powder (GT), and offered drinking water supplemented with Lactobacillus plantarum DSM 15313 (Lp) or the combination of both (Lp + GT) for 22 weeks. Parameters related to obesity, glucose tolerance, lipid metabolism, hepatic steatosis and inflammation were examined. Small intestinal tissue and caecal content were collected for bacterial analysis.Mice in the Lp + GT group had significantly more Lactobacillus and higher diversity of bacteria in the intestine compared to both mice in the control and the GT group. Green tea strongly reduced the body fat content and hepatic triacylglycerol and cholesterol accumulation. The reduction was negatively correlated to the amount of Akkermansia and/or the total amount of bacteria in the small intestine. Markers of inflammation were reduced in the Lp + GT group compared to control. PLS analysis of correlations between the microbiota and the metabolic variables of the individual mice showed that relatively few components of the microbiota had high impact on the correlation model.Green tea powder in combination with a single strain of Lactobacillus plantarum was able to promote growth of Lactobacillus in the intestine and to attenuate high fat diet-induced inflammation. In addition, a component of the microbiota, Akkermansia, correlated negatively with several metabolic parameters known to be risk factors for the development of type 2 diabetes.

Abstract Hormone-sensitive lipase (HSL) is mainly present in the adipose tissue where it hydrolyses diacylglycerol. Although brain expression of HSL has been reported, its presence in different cellular compartments is uncertain, and its role in regulating brain lipid metabolism remains hitherto unexplored. We propose that HSL has a role in regulating the availability of bioactive lipids necessary for adequate neuronal function. Therefore, we tested the hypothesis that dampening HSL activity leads to brain dysfunction. We found HSL protein and activity throughout all the mouse brain, localised in neurons and especially enriched in synapses. HSL null mice were then analysed using a battery of behavioural tests. Relative to wild-type littermates, HSL null mice showed impaired short- and long-term memory, but preserved exploratory behaviours. Molecular analysis of the cortex and hippocampus showed increased expression of genes involved in glucose utilization in the hippocampus but not cortex of HSL null mice compared to controls. Lipidomics analyses indicated an impact of HSL deletion on the profile of bioactive lipids, including endocannabinoids and eicosanoids that are known to modulate neuronal activity, cerebral blood blow and inflammation processes. Accordingly, mild increases in expression of pro-inflammatory cytokines suggest low grade inflammation in HSL null mice compared to littermates. We conclude that HSL has a homeostatic role in maintaining pools of lipids that are needed for brain function. It remains to be tested, however, whether the recruitment of HSL for the synthesis of these lipids occurs during increased neuronal activity, or whether HSL participates in neuroinflammatory responses.

Obesity is a risk factor for cardio-metabolic and neurological disease. The contribution of gut microbiota to derangements of the gut-brain axis in the context of obesity has been acknowledged, particularly through physiology modulation by short-chain fatty acids (SCFAs). Thus, probiotic interventions and administration of SCFAs have been employed with the purpose of alleviating symptoms in both metabolic and neurological disease. We have tested the effects of four butyrate-producing bacteria from the Lachnospiraceae family on the development of metabolic syndrome and behavioural alterations in a mouse model of diet-induced obesity. Male mice were fed either a high-fat diet (HFD) or an ingredient-matched control diet for 2 months, and bacteria cultures or culture medium were given by gavage to HFD-fed mice every second day. Assessment of the mice through a battery of metabolic and behaviour tests revealed that one of the administered bacteria affords some degree of protection against the development of obesity and its complications.

Abstract Obesity is a risk factor for cardio-metabolic and neurological disease. The contribution of gut microbiota to derangements of the gut-brain axis in the context of obesity has been acknowledged, particularly through physiology modulation by short-chain fatty acids (SCFAs). Thus, probiotic interventions and administration of SCFAs have been employed with the purpose of alleviating symptoms in both metabolic and neurological disease. We investigated the effects of four butyrate-producing bacteria from the Lachnospiraceae family on the development of metabolic syndrome and behavioural alterations in a mouse model of diet-induced obesity. Male mice were fed either a high-fat diet (HFD) or an ingredient-matched control diet for 2 months, and bacteria cultures or culture medium were given by gavage to HFD-fed mice every second day. Mice were assessed through a battery of metabolic and behaviour tests, and fluxes through the gut barrier and blood-brain barrier were determined using Dextran-based tracers. One of the administered bacteria from the Coprococcus genus, which produces butyrate and formate, afforded some degree of protection against the development of obesity and its complications. Results from this study, however, are insufficient to support brain health benefits of the bacteria tested. None of the bacteria modulated permeability through the gut or blood-brain barriers. Our results suggest health benefits of a bacteria from Lachnospiraceae family, and encourage further exploration of its use as probiotic.