Our aim was to study the potential mechanisms responsible for the improvement in glucose control in Type 2 diabetes (T2D) within days after Roux-en-Y gastric bypass (RYGB). Thirteen obese subjects with T2D and twelve matched subjects with normal glucose tolerance (NGT) were examined during a liquid meal before (Pre), 1 wk, 3 mo, and 1 yr after RYGB. Glucose, insulin, C-peptide, glucagon-like peptide-1 (GLP-1), glucose-dependent-insulinotropic polypeptide (GIP), and glucagon concentrations were measured. Insulin resistance (HOMA-IR), β-cell glucose sensitivity (β-GS), and disposition index (D(β-GS): β-GS × 1/HOMA-IR) were calculated. Within the first week after RYGB, fasting glucose [T2D Pre: 8.8 ± 2.3, 1 wk: 7.0 ± 1.2 (P < 0.001)], and insulin concentrations decreased significantly in both groups. At 129 min, glucose concentrations decreased in T2D [Pre: 11.4 ± 3, 1 wk: 8.2 ± 2 (P = 0.003)] but not in NGT. HOMA-IR decreased by 50% in both groups. β-GS increased in T2D [Pre: 1.03 ± 0.49, 1 wk: 1.70 ± 1.2, (P = 0.012)] but did not change in NGT. The increase in DI(β-GS) was 3-fold in T2D and 1.5-fold in NGT. After RYGB, glucagon secretion was increased in response to the meal. GIP secretion was unchanged, while GLP-1 secretion increased more than 10-fold in both groups. The changes induced by RYGB were sustained or further enhanced 3 mo and 1 yr after surgery. Improvement in glycemic control in T2D after RYGB occurs within days after surgery and is associated with increased insulin sensitivity and improved β-cell function, the latter of which may be explained by dramatic increases in GLP-1 secretion.

Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) is an effective means to achieve sustained weight loss for morbidly obese individuals. Besides rapid weight reduction, patients achieve major improvements of insulin sensitivity and glucose homeostasis. Dysbiosis of gut microbiota has been associated with obesity and some of its co-morbidities, like type 2 diabetes, and major changes of gut microbial communities have been hypothesized to mediate part of the beneficial metabolic effects observed after RYGB. Here we describe changes in gut microbial taxonomic composition and functional potential following RYGB. We recruited 13 morbidly obese patients who underwent RYGB, carefully phenotyped them, and had their gut microbiomes quantified before (n = 13) and 3 months (n = 12) and 12 months (n = 8) after RYGB. Following shotgun metagenomic sequencing of the fecal microbial DNA purified from stools, we characterized the gut microbial composition at species and gene levels followed by functional annotation. In parallel with the weight loss and metabolic improvements, gut microbial diversity increased within the first 3 months after RYGB and remained high 1 year later. RYGB led to altered relative abundances of 31 species (P < 0.05, q < 0.15) within the first 3 months, including those of Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Veillonella spp., Streptococcus spp., Alistipes spp., and Akkermansia muciniphila. Sixteen of these species maintained their altered relative abundances during the following 9 months. Interestingly, Faecalibacterium prausnitzii was the only species that decreased in relative abundance. Fifty-three microbial functional modules increased their relative abundance between baseline and 3 months (P < 0.05, q < 0.17). These functional changes included increased potential (i) to assimilate multiple energy sources using transporters and phosphotransferase systems, (ii) to use aerobic respiration, (iii) to shift from protein degradation to putrefaction, and (iv) to use amino acids and fatty acids as energy sources. Within 3 months after morbidly obese individuals had undergone RYGB, their gut microbiota featured an increased diversity, an altered composition, an increased potential for oxygen tolerance, and an increased potential for microbial utilization of macro- and micro-nutrients. These changes were maintained for the first year post-RYGB. Current controlled trials (ID NCT00810823 , NCT01579981 , and NCT01993511 ).

β-Cell function improves in patients with type 2 diabetes in response to an oral glucose stimulus after Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) surgery. This has been linked to the exaggerated secretion of glucagon-like peptide 1 (GLP-1), but causality has not been established. The aim of this study was to investigate the role of GLP-1 in improving β-cell function and glucose tolerance and regulating glucagon release after RYGB using exendin(9-39) (Ex-9), a GLP-1 receptor (GLP-1R)-specific antagonist. Nine patients with type 2 diabetes were examined before and 1 week and 3 months after surgery. Each visit consisted of two experimental days, allowing a meal test with randomized infusion of saline or Ex-9. After RYGB, glucose tolerance improved, β-cell glucose sensitivity (β-GS) doubled, the GLP-1 response greatly increased, and glucagon secretion was augmented. GLP-1R blockade did not affect β-cell function or meal-induced glucagon release before the operation but did impair glucose tolerance. After RYGB, β-GS decreased to preoperative levels, glucagon secretion increased, and glucose tolerance was impaired by Ex-9 infusion. Thus, the exaggerated effect of GLP-1 after RYGB is of major importance for the improvement in β-cell function, control of glucagon release, and glucose tolerance in patients with type 2 diabetes.

Weight regain after weight loss is a major problem in the treatment of persons with obesity.In a randomized, head-to-head, placebo-controlled trial, we enrolled adults with obesity (body-mass index [the weight in kilograms divided by the square of the height in meters], 32 to 43) who did not have diabetes. After an 8-week low-calorie diet, participants were randomly assigned for 1 year to one of four strategies: a moderate-to-vigorous-intensity exercise program plus placebo (exercise group); treatment with liraglutide (3.0 mg per day) plus usual activity (liraglutide group); exercise program plus liraglutide therapy (combination group); or placebo plus usual activity (placebo group). End points with prespecified hypotheses were the change in body weight (primary end point) and the change in body-fat percentage (secondary end point) from randomization to the end of the treatment period in the intention-to-treat population. Prespecified metabolic health-related end points and safety were also assessed.After the 8-week low-calorie diet, 195 participants had a mean decrease in body weight of 13.1 kg. At 1 year, all the active-treatment strategies led to greater weight loss than placebo: difference in the exercise group, -4.1 kg (95% confidence interval [CI], -7.8 to -0.4; P = 0.03); in the liraglutide group, -6.8 kg (95% CI, -10.4 to -3.1; P<0.001); and in the combination group, -9.5 kg (95% CI, -13.1 to -5.9; P<0.001). The combination strategy led to greater weight loss than exercise (difference, -5.4 kg; 95% CI, -9.0 to -1.7; P = 0.004) but not liraglutide (-2.7 kg; 95% CI, -6.3 to 0.8; P = 0.13). The combination strategy decreased body-fat percentage by 3.9 percentage points, which was approximately twice the decrease in the exercise group (-1.7 percentage points; 95% CI, -3.2 to -0.2; P = 0.02) and the liraglutide group (-1.9 percentage points; 95% CI, -3.3 to -0.5; P = 0.009). Only the combination strategy was associated with improvements in the glycated hemoglobin level, insulin sensitivity, and cardiorespiratory fitness. Increased heart rate and cholelithiasis were observed more often in the liraglutide group than in the combination group.A strategy combining exercise and liraglutide therapy improved healthy weight loss maintenance more than either treatment alone. (Funded by the Novo Nordisk Foundation and others; EudraCT number, 2015-005585-32; ClinicalTrials.gov number, NCT04122716.).

Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) improves glycemic control within days after surgery, and changes in insulin sensitivity and β-cell function are likely to be involved. We studied 10 obese patients with type 2 diabetes (T2D) and 10 obese glucose-tolerant subjects before and 1 week, 3 months, and 1 year after RYGB. Participants were included after a preoperative diet-induced total weight loss of -9.2 ± 1.2%. Hepatic and peripheral insulin sensitivity were assessed using the hyperinsulinemic- euglycemic clamp combined with the glucose tracer technique, and β-cell function was evaluated in response to an intravenous glucose-glucagon challenge as well as an oral glucose load. Within 1 week, RYGB reduced basal glucose production, improved basal hepatic insulin sensitivity, and increased insulin clearance, highlighting the liver as an important organ responsible for early effects on glucose metabolism after surgery. Insulin-mediated glucose disposal and suppression of fatty acids did not improve immediately after surgery but increased at 3 months and 1 year; this increase likely was related to the reduction in body weight. Insulin secretion increased after RYGB only in patients with T2D and only in response to oral glucose, underscoring the importance of the changed gut anatomy.

Background Skeletal muscle wasting is often associated with insulin resistance. A major regulator of muscle mass is the transforming growth factor β (TGF-β) superfamily, including activin A, which causes atrophy. TGF-β superfamily ligands also negatively regulate insulin-sensitive proteins, but whether this pathway contributes to insulin action remains to be determined. Methods To elucidate if TGF-β superfamily ligands regulate insulin action we used an adeno-associated virus gene editing approach to overexpress the activin A inhibitor, follistatin (Fst288) in mouse muscle of lean and diet-induced obese mice. We determined basal and insulin-stimulated 2 deoxy-glucose uptake using isotopic tracers in vivo . Furthermore, to evaluate whether circulating Fst and activin A concentrations are associated with obesity, insulin resistance, and weight loss in humans we analysed serum from morbidly obese subjects before, 1 week, and 1 year after Roux-en-Y gastric bypass (RYGB). Results Fst288 muscle overexpression markedly increased in vivo insulin-stimulated (but not basal) glucose uptake (+75%, p<0.05) and increased protein expression and intracellular insulin signalling of AKT, TBC1D4, PAK1, PDH-E1α, and p70S6K (p<0.05). No correlation was observed between the Fst288-driven hypertrophy and the increase in insulin-stimulated glucose uptake but Fst288 increased basal and insulin-stimulated protein synthesis. Importantly, Fst288 completely normalized muscle glucose uptake in insulin-resistant diet-induced obese mice. RYGB surgery doubled circulating Fst and reduced Activin A (−24%, p<0.05) concentration 1 week after surgery before any significant weight loss in morbidly obese normoglycemic patients, while major weight loss after 1 year did not further change the concentrations. Conclusions We here present evidence that Fst is a potent regulator of insulin action in muscle and in addition to AKT and p70S6K, we identify TBC1D1, TBC1D4 and PAK1 as Fst targets. A possible role for Fst in regulating glycemic control is suggested because circulating Fst more than doubled post RYGB surgery, a treatment that markedly improved insulin sensitivity. These findings demonstrate the therapeutic potential of inhibiting TGF-β superfamily ligands to improve insulin action and Fst’s relevance to muscle wasting associated insulin resistant conditions in mice and humans.

To determine patient characteristics and dose titration patterns of real-world Wegovy (semaglutide) users.

Objective: Gastrointestinal hormones contribute to the beneficial effects of Roux-en-Y gastric bypass surgery (RYGB) on glycemic control. Secretin is secreted from duodenal S-cells in response to low luminal pH, but it is unknown whether its secretion is altered after RYGB and if secretin contributes to the post-operative improvement in glycemic control. We hypothesized that secretin secretion increases after RYGB as a result of the diversion of nutrients to more distal parts of the small intestine, and thereby affects islet hormone release. Methods: A specific secretin radioimmunoassay was developed, evaluated biochemically, and used to quantify plasma concentrations of secretin in 13 obese individuals before, 1 week after and 3 months after RYGB. Distribution of secretin and its receptor was assessed by RNA-sequencing, mass-spectrometry and in situ hybridization in human and rat tissues. Isolated, perfused rat intestine and pancreas were used to explore the molecular mechanism underlying glucose-induced secretin secretion and to study direct effects of secretin on glucagon, insulin and somatostatin secretion. Secretin was administered alone or in combination with GLP-1 to non-sedated rats to evaluate effects on glucose regulation. Results: Plasma postprandial secretin was more than doubled in humans after RYGB (P<0.001). The distal small intestine harbored secretin expressing cells in both rats and humans. Glucose increased secretion of secretin in a sodium-glucose co-transporter dependent manner when administered to the distal part but not into the proximal part of the rat small intestine. Secretin stimulated somatostatin secretion (fold change: 1.59, P<0.05) from the perfused rat pancreas but affected neither insulin (P=0.2) nor glucagon (P=0.97) secretion. When administered to rats in vivo, insulin secretion was attenuated and glucagon secretion increased (P=0.04), while blood glucose peak time was delayed (from 15 min to 45 min) and gastric emptying time prolonged (P=0.004). Conclusion: Glucose-sensing secretin cells located in the distal part of the small intestine may contribute to increased plasma concentrations observed after RYGB. The metabolic role of the distal S-cells warrants further studies.