Nature Communications 4: Article number: 2434 (2013); Published: 10 September 2013; Updated: 4 December 2013 The original version of this Article contained an error in the spelling of the author Philip Ruzycki, which was incorrectly given as Philip Ruzicky. This has now been corrected in both the PDF and HTML versions of the Article.

Fructose intake from added sugars has been implicated as a cause of nonalcoholic fatty liver disease. Here we tested the hypothesis that fructose may interact with a high-fat diet to induce fatty liver, and to determine if this was dependent on a key enzyme in fructose metabolism, fructokinase. Wild-type or fructokinase knockout mice were fed a low-fat (11%), high-fat (36%), or high-fat (36%) and high-sucrose (30%) diet for 15 weeks. Both wild-type and fructokinase knockout mice developed obesity with mild hepatic steatosis and no evidence of hepatic inflammation on a high-fat diet compared to a low-fat diet. In contrast, wild-type mice fed a high-fat and high-sucrose diet developed more severe hepatic steatosis with low-grade inflammation and fibrosis, as noted by increased CD68, tumor necrosis factor alpha, monocyte chemoattractant protein-1, alpha-smooth muscle actin, and collagen I and TIMP1 expression. These changes were prevented in the fructokinase knockout mice. Conclusion: An additive effect of high-fat and high-sucrose diet on the development of hepatic steatosis exists. Further, the combination of sucrose with high-fat diet may induce steatohepatitis. The protection in fructokinase knockout mice suggests a key role for fructose (from sucrose) in this development of steatohepatitis. These studies emphasize the important role of fructose in the development of fatty liver and nonalcoholic steatohepatitis. (Hepatology 2013;58:1632–1643)

Fructose intake from added sugars correlates with the epidemic rise in obesity, metabolic syndrome, and nonalcoholic fatty liver disease. Fructose intake also causes features of metabolic syndrome in laboratory animals and humans. The first enzyme in fructose metabolism is fructokinase, which exists as two isoforms, A and C. Here we show that fructose-induced metabolic syndrome is prevented in mice lacking both isoforms but is exacerbated in mice lacking fructokinase A. Fructokinase C is expressed primarily in liver, intestine, and kidney and has high affinity for fructose, resulting in rapid metabolism and marked ATP depletion. In contrast, fructokinase A is widely distributed, has low affinity for fructose, and has less dramatic effects on ATP levels. By reducing the amount of fructose for metabolism in the liver, fructokinase A protects against fructokinase C-mediated metabolic syndrome. These studies provide insights into the mechanisms by which fructose causes obesity and metabolic syndrome.

Abstract Mutations in the type 1 ryanodine receptor (RyR1), a Ca 2+ release channel in skeletal muscle, hyperactivate the channel to cause malignant hyperthermia (MH) and are implicated in severe heat stroke. Dantrolene, the only approved drug for MH, has the disadvantages of having very poor water solubility and long plasma half-life. We show here that a novel RyR1-selective inhibitor, 6,7-(methylenedioxy)-1-octyl-4-quinolone-3-carboxylic acid (Compound 1, Cpd1), effectively prevents and treats MH and heat stroke in several mouse models relevant to MH. Cpd1 reduced resting intracellular Ca 2+ , inhibited halothane- and isoflurane-induced Ca 2+ release, suppressed caffeine-induced contracture in skeletal muscle, reduced sarcolemmal cation influx, and prevented or reversed the fulminant MH crisis induced by isoflurane anesthesia and rescued animals from heat stroke caused by environmental heat stress. Notably, Cpd1 has great advantages of better water solubility and rapid clearance in vivo over dantrolene. Cpd1 has the potential to be a promising new candidate for effective treatment of patients carrying RyR1 mutations.