The benefits of endurance exercise on general health make it desirable to identify orally active agents that would mimic or potentiate the effects of exercise to treat metabolic diseases. Although certain natural compounds, such as reseveratrol, have endurance-enhancing activities, their exact metabolic targets remain elusive. We therefore tested the effect of pathway-specific drugs on endurance capacities of mice in a treadmill running test. We found that PPARβ/δ agonist and exercise training synergistically increase oxidative myofibers and running endurance in adult mice. Because training activates AMPK and PGC1α, we then tested whether the orally active AMPK agonist AICAR might be sufficient to overcome the exercise requirement. Unexpectedly, even in sedentary mice, 4 weeks of AICAR treatment alone induced metabolic genes and enhanced running endurance by 44%. These results demonstrate that AMPK-PPARδ pathway can be targeted by orally active drugs to enhance training adaptation or even to increase endurance without exercise.

Adult differentiated cells can be reprogrammed into pluripotent stem cells or lineage-restricted proliferating precursors in culture; however, this has not been demonstrated in vivo. Here, we show that the single transcription factor SOX2 is sufficient to reprogram resident astrocytes into proliferative neuroblasts in the adult mouse brain. These induced adult neuroblasts (iANBs) persist for months and can be generated even in aged brains. When supplied with BDNF and noggin or when the mice are treated with a histone deacetylase inhibitor, iANBs develop into electrophysiologically mature neurons, which functionally integrate into the local neural network. Our results demonstrate that adult astrocytes exhibit remarkable plasticity in vivo, a feature that might have important implications in regeneration of the central nervous system using endogenous patient-specific glial cells. Adult differentiated cells can be reprogrammed to lineage-restricted proliferating neural precursors in vitro. Zhang and colleagues show that the transcription factor SOX2 is sufficient to reprogram resident astrocytes in the mouse brain to neuroblasts that can proliferate and differentiate following treatment with histone deacetylase inhibitors and differentiating factors BDNF and noggin.

ABSTRACT Effective therapeutics is much needed for amyotrophic lateral sclerosis (ALS), an adult-onset neurodegenerative disease mainly affecting motor neurons. By screening chemical compounds in human patient-derived and aging-relevant motor neurons, we identify a neuroprotective compound and show that MAP4Ks may serve as therapeutic targets for treating ALS. The lead compound broadly improves survival and function of motor neurons directly converted from human ALS patients. Mechanistically, it works as an inhibitor of MAP4Ks, regulates the MAP4Ks-HDAC6-TUBA4A-RANGAP1 pathway, and normalizes subcellular distribution of RANGAP1 and TDP-43. Finally, in an ALS mouse model we show that inhibiting MAP4Ks preserves motor neurons and significantly extends animal lifespan.