Summary Skeletal muscle has recently arisen as a novel regulator of Central Nervous System (CNS) function and aging, secreting bioactive molecules known as myokines with metabolism-modifying functions in targeted tissues, including the CNS. Here we report the generation of a novel transgenic mouse with enhanced skeletal muscle lysosomal and mitochondrial function via targeted overexpression of Transcription Factor E-B (TFEB). We have discovered that the resulting geroprotective effects in skeletal muscle reduce neuroinflammation and the accumulation of tau-associated pathological hallmarks in a mouse model of tau pathology. Muscle-specific TFEB overexpression also significantly ameliorates proteotoxicity, reduces neuroinflammation and promotes transcriptional remodeling of the aged CNS, preserving cognition and memory in aged mice. Our results implicate the maintenance of skeletal muscle function throughout aging to direct regulation of CNS health and disease, and suggest that skeletal-muscle originating factors may act as novel therapeutic targets against age-associated neurodegenerative disorders.

Abstract INTRODUCTION Skeletal muscle regulates central nervous system (CNS) function and health, activating the muscle-to-brain axis through the secretion of skeletal muscle originating factors (‘myokines’) with neuroprotective properties. However, the precise mechanisms underlying these benefits in the context of Alzheimer’s disease (AD) remain poorly understood. METHODS To investigate muscle-to-brain axis signaling in response to amyloid β (Aβ)- induced toxicity, we generated 5xFAD transgenic female mice with enhanced skeletal muscle function (5xFAD;cTFEB;HSACre) at prodromal (4-months old) and late (8-months old) symptomatic stages. RESULTS Skeletal muscle TFEB overexpression reduced Aβ plaque accumulation in the cortex and hippocampus at both ages and rescued behavioral neurocognitive deficits in 8- months-old 5xFAD mice. These changes were associated with transcriptional and protein remodeling of neurotrophic signaling and synaptic integrity, partially due to the CNS-targeting myokine prosaposin (PSAP). DISCUSSION Our findings implicate the muscle-to-brain axis as a novel neuroprotective pathway against amyloid pathogenesis in AD.