The intestinal microbiota is important for induction of inflammatory bowel disease (IBD). IBD is associated with complex shifts in microbiota composition, but it is unclear whether specific bacterial subsets induce IBD and, if so, whether their proportions in the microbiota are altered during disease. Here, we fulfilled Koch's postulates in host-genotype-specific fashion using a mouse model of IBD with human-relevant disease-susceptibility mutations. From screening experiments we isolated common commensal Bacteroides species, introduced them into antibiotic-pretreated mice, and quantitatively reisolated them in culture. The bacteria colonized IBD-susceptible and -nonsusceptible mice equivalently, but induced disease exclusively in susceptible animals. Conversely, commensal Enterobacteriaceae were >100-fold enriched during spontaneous disease, but an Enterobacteriaceae isolate failed to induce disease in antibiotic-pretreated mice despite robust colonization. We thus demonstrate that IBD-associated microbiota alterations do not necessarily reflect underlying disease etiology. These findings establish important experimental criteria and a conceptual framework for understanding microbial contributions to IBD.

Background

 The small intestinal epithelium is highly sensitive to radiation and is a major site of injury during radiation therapy and environmental overexposure. 

Objective

 To examine probiotic bacteria as potential radioprotective agents in the intestine. 

Methods

 8-week-old C57BL/6 wild-type or knockout mice were administered probiotic by gavage for 3 days before 12 Gy whole body radiation. The intestine was evaluated for cell-positional apoptosis (6 h) and crypt survival (84 h). 

Results

 Gavage of 5×10⁷Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) improved crypt survival about twofold (p<0.01); the effect was observed when administered before, but not after, radiation. Conditioned medium (CM) from LGG improved crypt survival (1.95-fold, p<0.01), and both LGG and LGG-CM reduced epithelial apoptosis particularly at the crypt base (33% to 18%, p<0.01). LGG was detected in the distal ileal contents after the gavage cycle, but did not lead to a detectable shift in bacterial family composition. The reduction in epithelial apoptosis and improved crypt survival offered by LGG was lost in MyD88^−/−, TLR-2^−/− and cyclo-oxygenase-2^−/− (COX-2) mice but not TLR-4^−/− mice. LGG administration did not lead to increased jejunal COX-2 mRNA or prostaglandin E2 levels or a change in number of COX-2-expressing cells. However, a location shift was observed in constitutively COX-2-expressing cells of the lamina propria from the villi to a position near the crypt base (villi to crypt ratio 80:20 for control and 62:38 for LGG; p<0.001). Co-staining revealed these COX-2-expressing small intestinal lamina propria cells to be mesenchymal stem cells. 

Conclusions

 LGG or its CM reduce radiation-induced epithelial injury and improve crypt survival. A TLR-2/MyD88 signalling mechanism leading to repositioning of constitutive COX-2-expressing mesenchymal stem cells to the crypt base is invoked.

A broad range of health benefits have been attributed to resveratrol (RSV) supplementation in mammalian systems, including the increases in longevity. Nonetheless, despite the growing number of studies performed with RSV, the molecular mechanism by which it acts still remains unknown. Recently, it has been proposed that inhibition of the oxidative phosphorylation activity is the principal mechanism of RSV action. This mechanism suggests that RSV might induce mitochondrial dysfunction resulting in oxidative damage to cells with a concomitant decrease of cell viability and cellular life span. To prove this hypothesis, the chronological life span (CLS) of Saccharomyces cerevisiae was studied as it is accepted as an important model of oxidative damage and aging. In addition, oxygen consumption, mitochondrial membrane potential, and hydrogen peroxide (H2O2) release were measured in order to determine the extent of mitochondrial dysfunction. The results demonstrated that the supplementation of S. cerevisiae cultures with 100 μM RSV decreased CLS in a glucose-dependent manner. At high-level glucose, RSV supplementation increased oxygen consumption during the exponential phase yeast cultures, but inhibited it in chronologically aged yeast cultures. However, at low-level glucose, oxygen consumption was inhibited in yeast cultures in the exponential phase as well as in chronologically aged cultures. Furthermore, RSV supplementation promoted the polarization of the mitochondrial membrane in both cultures. Finally, RSV decreased the release of H2O2 with high-level glucose and increased it at low-level glucose. Altogether, this data supports the hypothesis that RSV supplementation decreases CLS as a result of mitochondrial dysfunction and this phenotype occurs in a glucose-dependent manner.

Abstract How could quercetin exert a pro-survival phenotype (antioxidant) in mammalian cells while toxic to other eukaryotic cells? The redox capacity of quercetin may explain its antioxidant and toxic effects, based on the idea that quercetin impairs the electron transport chain, affecting ATP production and forming quercetin-derived free radicals. Herein, we provide evidence that quercetin supplementation: 1) depolarizes the mitochondrial membrane and augments the ADP/ATP ratio; 2) increases superoxide anion cellular levels; 3) changes the cellular response to H 2 O 2 challenge associated with the antioxidant cellular response; 4) sensitizes the cellular response to lipoperoxidation challenge, and 5) augments cardiolipin levels. These events suggest that the quercetin pro-oxidant effect is related to mitochondrial respiration dysfunction and could induce cellular antioxidant response.

Abstract The Crabtree effect occurs under high-glucose concentrations and is characterized by the increase of the growth and a decrease in mitochondrial respiration of yeasts. Regulation of the Crabtree effect could enhance ethanol production with biotechnological purposes and a better understanding of the etiology of cancer due to its similitude with the Warburg effect. Nonetheless, the conclusive molecular mechanism of the Crabtree effect is still on debate. The pathway Snf1p/Hxk2p/Mig1p has been linked with the transcriptional regulation of the hexose transporters and has also been identified in the modulation of phenotypes related to the Crabtree effect. Nevertheless, it has not been directly identified the genetic regulation of the hexose transporters with modulation of the Crabtree effect phenotypes by Snf1p/Hxk2p/Mig1p pathway. In this sense, we provide evidence that the deletion of the SNF1 and HXK2 genes affects the exponential growth, mitochondrial respiration, and the transcription of hexose transporters in a glucose-dependent manner in Saccharomyces cerevisiae . The Vmax of the main hexose transporters transcribed showed a positive correlation with the exponential growth and a negative correlation with the mitochondrial respiration. Transcription of the gene HXT2 was the most affected by the deletion of the pathway SNF1/HXK2/MIG1 . Deletion of the orthologous genes SNF1 and HXK2 in the Crabtree negative yeast, K. marxianus, has a differential effect in exponential growth and mitochondrial respiration in comparison with S. cerevisiae . Overall, these results indicate that the SNF1/HXK2/MIG1 pathway transcriptionally regulates the hexose transporters having an influence in the exponential growth and mitochondrial respiration in a glucose-dependent manner.