Pu-erh tea displays cholesterol-lowering properties, but the underlying mechanism has not been elucidated. Theabrownin is one of the most active and abundant pigments in Pu-erh tea. Here, we show that theabrownin alters the gut microbiota in mice and humans, predominantly suppressing microbes associated with bile-salt hydrolase (BSH) activity. Theabrownin increases the levels of ileal conjugated bile acids (BAs) which, in turn, inhibit the intestinal FXR-FGF15 signaling pathway, resulting in increased hepatic production and fecal excretion of BAs, reduced hepatic cholesterol, and decreased lipogenesis. The inhibition of intestinal FXR-FGF15 signaling is accompanied by increased gene expression of enzymes in the alternative BA synthetic pathway, production of hepatic chenodeoxycholic acid, activation of hepatic FXR, and hepatic lipolysis. Our results shed light into the mechanisms behind the cholesterol- and lipid-lowering effects of Pu-erh tea, and suggest that decreased intestinal BSH microbes and/or decreased FXR-FGF15 signaling may be potential anti-hypercholesterolemia and anti-hyperlipidemia therapies.

Emerging evidence indicates that osteoclasts direct osteoblastic bone formation. MicroRNAs (miRNAs) have a crucial role in regulating osteoclast and osteoblast function. However, whether miRNAs mediate osteoclast-directed osteoblastic bone formation is mostly unknown. Here, we show that increased osteoclastic miR-214-3p associates with both elevated serum exosomal miR-214-3p and reduced bone formation in elderly women with fractures and in ovariectomized (OVX) mice. Osteoclast-specific miR-214-3p knock-in mice have elevated serum exosomal miR-214-3p and reduced bone formation that is rescued by osteoclast-targeted antagomir-214-3p treatment. We further demonstrate that osteoclast-derived exosomal miR-214-3p is transferred to osteoblasts to inhibit osteoblast activity in vitro and reduce bone formation in vivo. Moreover, osteoclast-targeted miR-214-3p inhibition promotes bone formation in ageing OVX mice. Collectively, our results suggest that osteoclast-derived exosomal miR-214-3p transfers to osteoblasts to inhibit bone formation. Inhibition of miR-214-3p in osteoclasts may be a strategy for treating skeletal disorders involving a reduction in bone formation.

The antimalarial drug artemisinin and its derivatives have been explored as potential anticancer agents, but their underlying mechanisms are controversial. In this study, we found that artemisinin compounds can sensitize cancer cells to ferroptosis, a new form of programmed cell death driven by iron-dependent lipid peroxidation. Mechanistically, dihydroartemisinin (DAT) can induce lysosomal degradation of ferritin in an autophagy-independent manner, increasing the cellular free iron level and causing cells to become more sensitive to ferroptosis. Further, by associating with cellular free iron and thus stimulating the binding of iron-regulatory proteins (IRPs) with mRNA molecules containing iron-responsive element (IRE) sequences, DAT impinges on IRP/IRE-controlled iron homeostasis to further increase cellular free iron. Importantly, in both in vitro and a mouse xenograft model in which ferroptosis was triggered in cancer cells by the inducible knockout of GPX4, we found that DAT can augment GPX4 inhibition-induced ferroptosis in a cohort of cancer cells that are otherwise highly resistant to ferroptosis. Collectively, artemisinin compounds can sensitize cells to ferroptosis by regulating cellular iron homeostasis. Our findings can be exploited clinically to enhance the effect of future ferroptosis-inducing cancer therapies.

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

Objective: An excess of fecal bile acids (BAs) is thought to be one of the mechanisms for diarrhea-predominant irritable bowel syndrome (IBS-D). However, the factors causing excessive BA excretion remains unclear. Given the importance of gut microbiota in BA metabolism, we hypothesized that gut dysbiosis might contribute to excessive BA excretion in IBS-D. Design: Metabolomic and metagenomic analyses were performed of specimens from 290 IBS-D patients and 89 healthy volunteers. By transplanting human microbiota and manipulating specific microbiome species in mice, the effects of microbiota on host BA metabolism were assessed at metabolic, genetic and protein levels. Effects of individual and mixed BAs on enterohepatic feedback pathways were also tested in vitro and in vivo. Results: Total fecal BAs were excessively excreted in 24.5% of IBS-D patients. Their fecal metagenomes showed increased abundances of Clostridia and BA-transforming genes (hdhA and bais). The increases of Clostridia bacteria (e.g. C. scindens) were positively associated with the levels of fecal BAs and serum 7α-hydroxy-4-cholesten-3-one (C4), while being negatively correlated with serum fibroblast growth factor 19 (FGF19). Both Clostridia-rich human microbiota and C. scindens enhanced levels of serum C4 and hepatic conjugated BAs in mice recipients and reduced ileal FGF19 expression. Inhibition of Clostridium species by vancomycin yielded opposite findings. Clostridia-derived BAs (e.g. conjugated and free ursodeoxycholic acid) significantly suppressed intestinal FGF19 expression. Conclusion: The Clostridia-rich microbiota contributes to excessive BA excretion in IBS-D patients. This study provided the basis for more precise clinical diagnosis and management for IBS-D.