Summary Gut-microbiota plays a pivotal role in development of type 2 diabetes (T2D), yet the molecular mechanism remains elusive. Here, we show that tryptamine, a microbial metabolite of tryptophan, impairs glucose tolerance and insulin sensitivity. Tryptamine presents a higher level in monkeys with spontaneous diabetes and human with T2D and positively correlated with the glucose tolerance. In parallel, tryptamine level was suppressed by dietary fibers intervention in T2D subjects and negatively correlated with improvement of glucose tolerance. The inhibitory effect of tryptamine on insulin signaling as shown was dependent on a trace amine-associated receptor 1 (TAAR1)-extracellular signal-regulated kinase (ERK) signaling axis. Monoassociation of T2D-associated tryptamine-producing bacteria Ruminococcus gnavus impairs insulin sensitivity in pseudo germ-free mice. Our findings indicate gut microbiota-derived tryptamine contributes to the development of insulin resistance in T2D and may serve as a new target for intervention. Graphical Abstract

Summary Despite the strong association between gut microbial dysbiosis, serotonin (5-HT) dysregulation and diarrhea-predominant irritable bowel syndrome (IBS-D), the mechanism by which changes in the gut microbiota contribute to the pathogenesis of IBS-D, particularly the role of dysregulated 5-HT production, remains unclear. The present study identified Ruminococcus gnavus in the human gut microbiota as a key risk factor of IBS-D. R. gnavus was significantly enriched in IBS-D patients and exhibited positive correlation with serum 5- HT level and severity of diarrhea symptoms. We showed that R. gnavus induced diarrhea-like symptoms in mice by promoting microbial shunting of essential aromatic amino acids to aromatic trace amines including phenethylamine and tryptamine, thereby stimulating the biosynthesis of peripheral 5-HT, a potent stimulator for gastrointestinal transit. This study identify gut-microbial metabolism of dietary amino acids as a cause of IBS-D and lays a foundation for developing novel therapeutic target for the treatment of IBS-D. Graphical abstract

Abstract Background Observational studies have indicated that the plasma lipid profiles of patients with atopic dermatitis show significant differences compared to healthy individuals. However, the causal relationship between these differences remains unclear due to the inherent limitations of observational studies. Our objective was to explore the causal effects between 179 plasma lipid species and atopic dermatitis, and to investigate whether circulating inflammatory proteins serve as mediators in this causal pathway. Methods We utilized public genome-wide association studies data to perform a bidirectional two-sample, two-step mendelian randomization study. The inverse variance-weighted method was adopted as the primary analysis technique. MR-Egger and the weighted median were used as supplementary analysis methods. MR-PRESSO, Cochran’s Q test, and MR-Egger intercept test were applied for sensitivity analyses to ensure the robustness of our findings. Results The Mendelian randomization analysis revealed that levels of Phosphatidylcholine (PC) (18:1_20:4) (OR: 0.950, 95% CI: 0.929–0.972, p = 6.65 × 10 − 6 ), Phosphatidylethanolamine (O-18:1_20:4) (OR: 0.938, 95% CI: 0.906–0.971, p = 2.79 × 10 − 4 ), Triacylglycerol (TAG) (56:6) (OR: 0.937, 95% CI: 0.906–0.969, p = 1.48 × 10 − 4 ) and TAG (56:8) (OR: 0.918, 95% CI: 0.876–0.961, p = 2.72 × 10 − 4 ) were inversely correlated with the risk of atopic dermatitis. Conversely, PC (18:1_20:2) (OR: 1.053, 95% CI: 1.028–1.079, p = 2.11 × 10 − 5 ) and PC (O-18:1_20:3) (OR: 1.086, 95% CI: 1.039–1.135, p = 2.47 × 10 − 4 ) were positively correlated with the risk of atopic dermatitis. The results of the reverse directional Mendelian randomization analysis indicated that atopic dermatitis exerted no significant causal influence on 179 plasma lipid species. The level of circulating IL-18R1 was identified as a mediator for the increased risk of atopic dermatitis associated with higher levels of PC (18:1_20:2), accounting for a mediation proportion of 9.07%. Conclusion Our research suggests that plasma lipids can affect circulating inflammatory proteins and may serve as one of the pathogenic factors for atopic dermatitis. Targeting plasma lipid levels as a treatment for atopic dermatitis presents a potentially novel approach.