Visceral adipose tissue (VAT) is an important risk factor for obesity-related metabolic disorders. Therefore, a reduction in VAT has become a key goal in obesity management. However, VAT is correlated with intrahepatic triglyceride (IHTG) content, so it is possible that IHTG, not VAT, is a better marker of metabolic disease. We determined the independent association of IHTG and VAT to metabolic function, by evaluating groups of obese subjects, who differed in IHTG content (high or normal) but matched on VAT volume or differed in VAT volume (high or low) but matched on IHTG content. Stable isotope tracer techniques and the euglycemic-hyperinsulinemic clamp procedure were used to assess insulin sensitivity and very-low-density lipoprotein-triglyceride (VLDL-TG) secretion rate. Tissue biopsies were obtained to evaluate cellular factors involved in ectopic triglyceride accumulation. Hepatic, adipose tissue and muscle insulin sensitivity were 41, 13, and 36% lower (P < 0.01), whereas VLDL-triglyceride secretion rate was almost double (P < 0.001), in subjects with higher than normal IHTG content, matched on VAT. No differences in insulin sensitivity or VLDL-TG secretion were observed between subjects with different VAT volumes, matched on IHTG content. Adipose tissue CD36 expression was lower (P < 0.05), whereas skeletal muscle CD36 expression was higher (P < 0.05), in subjects with higher than normal IHTG. These data demonstrate that IHTG, not VAT, is a better marker of the metabolic derangements associated with obesity. Furthermore, alterations in tissue fatty acid transport could be involved in the pathogenesis of ectopic triglyceride accumulation by redirecting plasma fatty acid uptake from adipose tissue toward other tissues.

Summary

 Although 5%–10% weight loss is routinely recommended for people with obesity, the precise effects of 5% and further weight loss on metabolic health are unclear. We conducted a randomized controlled trial that evaluated the effects of 5.1% ± 0.9% (n = 19), 10.8% ± 1.3% (n = 9), and 16.4% ± 2.1% (n = 9) weight loss and weight maintenance (n = 14) on metabolic outcomes. 5% weight loss improved adipose tissue, liver and muscle insulin sensitivity, and β cell function, without a concomitant change in systemic or subcutaneous adipose tissue markers of inflammation. Additional weight loss further improved β cell function and insulin sensitivity in muscle and caused stepwise changes in adipose tissue mass, intrahepatic triglyceride content, and adipose tissue expression of genes involved in cholesterol flux, lipid synthesis, extracellular matrix remodeling, and oxidative stress. These results demonstrate that moderate 5% weight loss improves metabolic function in multiple organs simultaneously, and progressive weight loss causes dose-dependent alterations in key adipose tissue biological pathways.

BACKGROUND. An increase in intrahepatic triglyceride (IHTG) is the hallmark feature of nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) and is decreased by weight loss. Hepatic de novo lipogenesis (DNL) contributes to steatosis in individuals with NAFLD. The physiological factors that stimulate hepatic DNL and the effect of weight loss on hepatic DNL are not clear.

The brown fat-derived neuregulin 4 regulates hepatic lipid homeostasis and whole-body insulin sensitivity Brown fat activates uncoupled respiration in response to cold temperature and contributes to systemic metabolic homeostasis. To date, the metabolic action of brown fat has been primarily attributed to its role in fuel oxidation and uncoupling protein 1 (UCP1)-mediated thermogenesis. Whether brown fat engages other tissues through secreted factors remains largely unexplored. Here we show that neuregulin 4 (Nrg4), a member of the epidermal growth factor (EGF) family of extracellular ligands, is highly expressed in adipose tissues, enriched in brown fat and markedly increased during brown adipocyte differentiation. Adipose tissue Nrg4 expression was reduced in rodent and human obesity. Gain- and loss-of-function studies in mice demonstrated that Nrg4 protects against diet-induced insulin resistance and hepatic steatosis through attenuating hepatic lipogenic signaling. Mechanistically, Nrg4 activates ErbB3 and ErbB4 signaling in hepatocytes and negatively regulates de novo lipogenesis mediated by LXR and SREBP1c in a cell-autonomous manner. These results establish Nrg4 as a brown fat–enriched endocrine factor with therapeutic potential for the treatment of obesity-associated disorders, including type 2 diabetes and nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD).

Bariatric surgery in obese patients is a highly effective method of preventing or resolving type 2 diabetes mellitus (T2DM); however, the remission rate is not the same among different surgical procedures. We compared the effects of 20% weight loss induced by laparoscopic adjustable gastric banding (LAGB) or Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) surgery on the metabolic response to a mixed meal, insulin sensitivity, and β cell function in nondiabetic obese adults. The metabolic response to meal ingestion was markedly different after RYGB than after LAGB surgery, manifested by rapid delivery of ingested glucose into the systemic circulation, by an increase in the dynamic insulin secretion rate, and by large, early postprandial increases in plasma glucose, insulin, and glucagon-like peptide–1 concentrations in the RYGB group. However, the improvement in oral glucose tolerance, insulin sensitivity, and overall β cell function after weight loss were not different between surgical groups. Additionally, both surgical procedures resulted in a similar decrease in adipose tissue markers of inflammation. We conclude that marked weight loss itself is primarily responsible for the therapeutic effects of RYGB and LAGB on insulin sensitivity, β cell function, and oral glucose tolerance in nondiabetic obese adults.