Background Obesity induced by high fat (HF) diet is associated with inflammation which contributes to development of insulin resistance. Most prior studies have focused on adipose tissue as the source of obesity-associated inflammation. Increasing evidence links intestinal bacteria to development of diet-induced obesity (DIO). This study tested the hypothesis that HF western diet and gut bacteria interact to promote intestinal inflammation, which contributes to the progression of obesity and insulin resistance. Methodology/Principal Findings Conventionally raised specific-pathogen free (CONV) and germ-free (GF) mice were given HF or low fat (LF) diet for 2–16 weeks. Body weight and adiposity were measured. Intestinal inflammation was assessed by evaluation of TNF-α mRNA and activation of a NF-κBEGFP reporter gene. In CONV but not GF mice, HF diet induced increases in body weight and adiposity. HF diet induced ileal TNF-α mRNA in CONV but not GF mice and this increase preceded obesity and strongly and significantly correlated with diet induced weight gain, adiposity, plasma insulin and glucose. In CONV mice HF diet also resulted in activation of NF-κBEGFP in epithelial cells, immune cells and endothelial cells of small intestine. Further experiments demonstrated that fecal slurries from CONV mice fed HF diet are sufficient to activate NF-κBEGFP in GF NF-κBEGFP mice. Conclusions/Significance Bacteria and HF diet interact to promote proinflammatory changes in the small intestine, which precede weight gain and obesity and show strong and significant associations with progression of obesity and development of insulin resistance. To our knowledge, this is the first evidence that intestinal inflammation is an early consequence of HF diet which may contribute to obesity and associated insulin resistance. Interventions which limit intestinal inflammation induced by HF diet and bacteria may protect against obesity and insulin resistance.

Somatomedin-C or insulin-like growth factor I (Sm-C/IGF-I) and insulin-like growth factor I1 (IGF-11) have been implicated in the regulation of fetal growth and development.In the present study 3ZP-labeled complementary DNA probes encoding human and mouse Sm-C/IGF-I and human IGF-I1 were used in Northern blot hybridizations to analyse rat Sm-C/IGF-I and IGF-I1 mRNAs in poly(A+) RNAs from intestine, liver, lung, and brain of adult rats and fetal rats between day 14 and 17 of gestation.In fetal rats, all four tissues contained a major mRNA of 1.7 kilobases (kb) that hybridized with the human Sm-CflGF-I cDNA and mRNAs of 7.5, 4.7, 1.7, and 1.2 kb that hybridized with the mouse Sm-C/IGF-I cDNA.Adult rat intestine, liver, and lung also contained these mRNAs but Sm-C/ IGF-I mRNAs were not detected in adult rat brain.These findings provide direct support for prior observations that multiple tissues in the fetus synthesize immunoreactive Sm-C/IGF-I and imply a role for Sm-C/IGF-I in fetal development as well as postnatally.The abundance of a 7.5-kb Sm-CflGF-I mRNA in poly(A+) RNAs from adult rat liver was 10-50-fold higher than in other adult rat tissues which provides further evidence that in the adult rat the liver is a major site of Sm-C/IGF-I synthesis and source of circulating Sm-C/IGF-I.Multiple IGF-I1 mRNAs of estimated sizes 4.7, 3.9, 2.2, 1.75, and 1.2 kb were observed in fetal rat intestine, liver, lung, and brain.The 4.7-and 3.9-kb mRNAs were the major hybridizing IGF-I1 mRNAs in all fetal tissues.Higher abundance of IGF-I1 mRNAs in rat fetal tissues compared with adult tissues supports prior hypotheses, based on serum IGF-I1 concentrations, that IGF-I1 is predominantly a fetal somatomedin.IGF-I1 mRNAs are present, however, in some poly(A+) RNAs from adult rat tissues.The brain was the only tissue in the adult rat where the 4.7-and 3.9kb IGF-11 mRNAs were consistently detected.Some samples of adult rat intestine contained the 4.7-and 3.9-kb IGF-I1 mRNAs and some samples of adult liver and lung contained the 4.7-kb mRNA.These findings

Several lines of evidence indicate that multiple human fetal tissues synthesize somatomedins/insulin-like growth factors (Sm/IGFs). To investigate the synthesis of Sm/IGFs in vivo, we isolated polyadenylated RNAs from multiple human fetal tissues of 16–20 weeks gestation and performed Northern and dot-blot analyses using 32P-labeled cDNAs and oligodeoxyribonucleotide (oligomer) probes complementary to human Sm-C/IGF-I and IGF-II mRNAs. Sm-C/IGF-I mRNAs were present in all tissues studied. IGF-II mRNAs were detectable in all tissues except the cerebral cortex and hypothalamus. IGF-II mRNA levels were consistently higher than Sm-C/IGF-I mRNAs in all tissues where IGF-II mRNAs were detectable (varying from 2-fold higher in spleen and thymus to 650-fold higher in liver), suggesting that IGF-II is synthesized in greater quantities than Sm-C/IGF-I in most tissues during early fetal life. Liver, adrenal, and skeletal muscle had the highest levels of IGF-II mRNAs, while placenta and stomach had the highest level of Sm-C/IGF-I mRNAs. Multiple Sm-C/IGF-I and IGF-II transcripts were identified with estimated sizes 0.7, 5.3, and 8.0 kilobases (kb) for Sm-C/IGF-I and 1.8, 2.0, 2.8, 3.0, 4.0, 4.8, and 6.2 kb for IGF-II. The 5.3-kb species was the most abundant Sm-C/IGF-I mRNA. The largest Sm-C/IGF-I transcript (8.0 kb) was identified in the intestine, muscle, kidney, placenta, stomach, heart, skin, pancreas, hypothalamus, and brain stem and was most abundant in the hypothalamus and muscle. The smallest transcript (0.7 kb) was detectable only in spleen, adrenal, placenta, and stomach. On the other hand, nearly all species of IGF-II mRNAs were found in tissues with detectable mRNAs, with the 6.2-kb mRNA being the most abundant. The variation n i abundance and species of Sm-C/IGF-I and IGF-II mRNAs among different human fetal tissues suggests tissue-specific differences in Sm-C/IGF-I and IGF-II gene expression, mRNA precursor processing, and/or mRNA stability. Such differences may have significance for the roles of Sm-C/IGF-I and IGF-II during human fetal development. The finding of Sm/IGF mRNAs in many human fetal tissues also supports a local role for Sm/IGFs in human fetal development.

Gut microbiota play an important role in regulating the development of the host immune system, metabolic rate, and at times, disease pathogenesis. The factors and mechanisms that mediate communication between microbiota and the intestinal epithelium are poorly understood. We provide novel evidence that microbiota may control intestinal epithelial stem cell (IESC) proliferation in part through microRNAs (miRNAs). We demonstrate that miRNA profiles differ dramatically across functionally distinct cell types of the mouse jejunal intestinal epithelium and that miRNAs respond to microbiota in a highly cell-type specific manner. Importantly, we also show that miRNAs in IESCs are more prominently regulated by microbiota compared to miRNAs in any other intestinal epithelial cell (IEC) subtype. We identify miR-375 as one miRNA that is significantly suppressed by the presence of microbiota in IESCs. Using a novel method to knockdown gene and miRNA expression ex vivo enteroids, we demonstrate that we can knockdown gene expression in Lgr5+ IESCs. Furthermore, when we knockdown miR-375 in IESCs, we observe significantly increased proliferative capacity. Understanding the mechanisms by which microbiota regulate miRNA expression in IESCs and other IEC subtypes will elucidate a critical molecular network that controls intestinal homeostasis and, given the heightened interest in miRNA-based therapies, may offer novel therapeutic strategies in the treatment of gastrointestinal diseases associated with altered IESC function.