Summary

 Resveratrol is a natural compound that affects energy metabolism and mitochondrial function and serves as a calorie restriction mimetic, at least in animal models of obesity. Here, we treated 11 healthy, obese men with placebo and 150 mg/day resveratrol (resVida) in a randomized double-blind crossover study for 30 days. Resveratrol significantly reduced sleeping and resting metabolic rate. In muscle, resveratrol activated AMPK, increased SIRT1 and PGC-1α protein levels, increased citrate synthase activity without change in mitochondrial content, and improved muscle mitochondrial respiration on a fatty acid-derived substrate. Furthermore, resveratrol elevated intramyocellular lipid levels and decreased intrahepatic lipid content, circulating glucose, triglycerides, alanine-aminotransferase, and inflammation markers. Systolic blood pressure dropped and HOMA index improved after resveratrol. In the postprandial state, adipose tissue lipolysis and plasma fatty acid and glycerol decreased. In conclusion, we demonstrate that 30 days of resveratrol supplementation induces metabolic changes in obese humans, mimicking the effects of calorie restriction.

In recent years, it has been shown that humans have active brown adipose tissue (BAT) depots, raising the question of whether activation and recruitment of BAT can be a target to counterbalance the current obesity pandemic. Here, we show that a 10-day cold acclimation protocol in humans increases BAT activity in parallel with an increase in nonshivering thermogenesis (NST). No sex differences in BAT presence and activity were found either before or after cold acclimation. Respiration measurements in permeabilized fibers and isolated mitochondria revealed no significant contribution of skeletal muscle mitochondrial uncoupling to the increased NST. Based on cell-specific markers and on uncoupling protein-1 (characteristic of both BAT and beige/brite cells), this study did not show “browning” of abdominal subcutaneous white adipose tissue upon cold acclimation. The observed physiological acclimation is in line with the subjective changes in temperature sensation; upon cold acclimation, the subjects judged the environment warmer, felt more comfortable in the cold, and reported less shivering. The combined results suggest that a variable indoor environment with frequent cold exposures might be an acceptable and economic manner to increase energy expenditure and may contribute to counteracting the current obesity epidemic.

A small clinical trial shows that short-term cold acclimation to moderately-cold temperature improves the glucose homeostasis of individuals with type 2 diabetes, without an appreciable activation of their brown adipose tissue. Cold exposure may be a potential therapy for diabetes by increasing brown adipose tissue (BAT) mass and activity. Here we report that 10 d of cold acclimation (14–15 °C) increased peripheral insulin sensitivity by ∼43% in eight type 2 diabetes subjects. Basal skeletal muscle GLUT4 translocation markedly increased, without effects on insulin signaling or AMP-activated protein kinase (AMPK) activation and only a minor increase in BAT glucose uptake.

OBJECTIVE—A lower in vivo mitochondrial function has been reported in both type 2 diabetic patients and first-degree relatives of type 2 diabetic patients. The nature of this reduction is unknown. Here, we tested the hypothesis that a lower intrinsic mitochondrial respiratory capacity may underlie lower in vivo mitochondrial function observed in diabetic patients. RESEARCH DESIGN AND METHODS—Ten overweight diabetic patients, 12 first-degree relatives, and 16 control subjects, all men, matched for age and BMI, participated in this study. Insulin sensitivity was measured with a hyperinsulinemic-euglycemic clamp. Ex vivo intrinsic mitochondrial respiratory capacity was determined in permeabilized skinned muscle fibers using high-resolution respirometry and normalized for mitochondrial content. In vivo mitochondrial function was determined by measuring phosphocreatine recovery half-time after exercise using 31P-magnetic resonance spectroscopy. RESULTS—Insulin-stimulated glucose disposal was lower in diabetic patients compared with control subjects (11.2 ± 2.8 vs. 28.9 ± 3.7 μmol · kg−1 fat-free mass · min−1, respectively; P = 0.003), with intermediate values for first-degree relatives (22.1 ± 3.4 μmol · kg−1 fat-free mass · min−1). In vivo mitochondrial function was 25% lower in diabetic patients (P = 0.034) and 23% lower in first-degree relatives, but the latter did not reach statistical significance (P = 0.08). Interestingly, ADP-stimulated basal respiration was 35% lower in diabetic patients (P = 0.031), and fluoro-carbonyl cyanide phenylhydrazone–driven maximal mitochondrial respiratory capacity was 31% lower in diabetic patients (P = 0.05) compared with control subjects with intermediate values for first-degree relatives. CONCLUSIONS—A reduced basal ADP-stimulated and maximal mitochondrial respiratory capacity underlies the reduction in in vivo mitochondrial function, independent of mitochondrial content. A reduced capacity at both the level of the electron transport chain and phosphorylation system underlies this impaired mitochondrial capacity.

Recruitment of brown adipose tissue (BAT) has emerged as a potential tool to combat obesity and associated metabolic complications. Short-term cold acclimation has been shown not only to enhance the presence and activity of BAT in lean humans but also to improve the metabolic profile of skeletal muscle to benefit glucose uptake in patients with type 2 diabetes. Here we examined whether short-term cold acclimation also induced such adaptations in 10 metabolically healthy obese male subjects. A 10-day cold acclimation period resulted in increased cold-induced glucose uptake in BAT, as assessed by [18F]fluorodeoxyglucose positron emission tomography/computed tomography. BAT activity was negatively related to age, with a similar trend for body fat percentage. In addition, cold-induced glucose uptake in BAT was positively related to glucose uptake in visceral white adipose tissue, although glucose uptake in visceral and subcutaneous white adipose tissue depots was unchanged upon cold acclimation. Cold-induced skeletal muscle glucose uptake tended to increase upon cold acclimation, which was paralleled by increased basal GLUT4 localization in the sarcolemma, as assessed through muscle biopsies. Proximal skin temperature was increased and subjective responses to cold were slightly improved at the end of the acclimation period. These metabolic adaptations to prolonged exposure to mild cold may lead to improved glucose metabolism or prevent the development of obesity-associated insulin resistance and hyperglycemia.

Fatty acids (FAs) activate and fuel UCP1-mediated non-shivering thermogenesis (NST) in brown adipose tissue (BAT). Release of FAs from intracellular fat stores by adipose triglyceride lipase (ATGL) is considered a key step in NST. Accordingly, the severe cold intolerance of global ATGL knockout (AKO) mice has been attributed to defective BAT lipolysis. Here we show that this conclusion is incorrect. We demonstrate that although the BAT-specific loss of ATGL impairs BAT lipolysis and alters BAT morphology, it does not compromise the β3-adrenergic thermogenic response or cold-induced NST. Instead, NST depends on nutrient supply or lipolysis in white adipose tissue during fasting, suggesting that circulating energy substrates are sufficient to fuel NST. Cold intolerance in AKO mice is not caused by BAT dysfunction as previously suspected but by severe cardiomyopathy. We conclude that functional NST requires adequate substrate supply and cardiac function, but does not depend on ATGL-mediated lipolysis in BAT.

Abstract Falls among older adults are often attributed to declining muscle strength with ageing. Associations between muscle strength and balance control have been reported, but the evidence for, and key mechanisms of resistance exercise in fall prevention are unclear. No studies have directly examined the relationship between muscle fibre characteristics and reactive balance control. Here, we address whether or not Type II muscle fibre characteristics associate with reactive balance during walking in young and older adults with varying muscle fibre type composition. We analyse muscle biopsy-derived fibre characteristics and stability during a treadmill-based walking perturbation (trip-like) task of healthy young adults, healthy, normally active older adults, trained older adults and physically impaired older adults. We find no significant associations between Type II muscle fibre properties and reactive balance during walking, indicating that practitioners and researchers should consider more than just the muscle tissue properties when assessing and intervening on fall risk.