Abstract Objective Hyperglycemia and type 2 diabetes (T2D) are caused by failure of pancreatic beta cells. The role of the gut microbiota in T2D has been studied but causal links remain enigmatic. Design Obese individuals with or without T2D were included from two independent Dutch cohorts. Human data was translated in vitro and in vivo by using pancreatic islets from C57BL6/J mice and by injecting flagellin into obese mice. Results Flagellin is part of the bacterial locomotor appendage flagellum, present on gut bacteria including Enterobacteriaceae, which we show to be more abundant in the gut of individuals with T2D. Subsequently, flagellin induces a pro-inflammatory response in pancreatic islets mediated by the Toll-like receptor (TLR)-5 expressed on resident islet macrophages. This inflammatory response associated with beta-cell dysfunction, characterized by reduced insulin gene expression, impaired proinsulin processing and stress-induced insulin hypersecretion in vitro and in vivo in mice. Conclusion We postulate that increased systemically disseminated flagellin in T2D is a contributing factor to beta cell failure in time and represents a novel therapeutic target. Graphical abstract

This randomized, double-blind, placebo-controlled trial investigated the impact of 14-day

Abstract Aims/Hypothesis Post-bariatric hypoglycemia (PBH) is caused by postprandial hyperinsulinemia, due to anatomical alterations and changes in post-prandial metabolism after bariatric surgery. The mechanisms underlying the failing regulatory and compensatory systems are unclear. In this study, we investigated the differences in post-prandial hormones and metabolic profiles between patients with and without PBH. Methods We performed a mixed meal test (MMT) in 63 subjects before and 1 year after Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) surgery. Blood was withdrawn at 0, 10, 20, 30, 60, and 120 min after ingestion of a standardized meal. Glucose, insulin, GLP-1, FGF-19, and FGF-21 were measured and untargeted metabolomics analysis was performed on blood plasma to analyze which hormonal and metabolic systems were altered between patients with and without PBH. Results Out of 63, a total of 21 subjects (33%) subjects developed PBH (glucose < 3.1 mmol/L) after surgery. Decreased glucose and increased insulin excursions during MMT were seen in PBH ( p < 0.05). GLP-1, FGF-19, and FGF-21 were elevated after surgery ( p < 0.001), but did not differ between PBH and non-PBH groups. We identified 20 metabolites possibly involved in carbohydrate metabolism which differed between the two groups, including increased carnitine and acylcholines in PBH. Conclusion Overall, 33% of the subjects developed PBH 1 year after RYGB surgery. While GLP-1, FGF-19, and FGF-21 were similar in PBH and non-PBH patients, metabolomics analysis revealed changes in carnitine and acyclcholines that are possibly involved in energy metabolism, which may play a role in the occurrence of PBH. Graphical Abstract

Abstract Hyperglycemia is caused by failure of pancreatic beta cells. Beta-cell inflammation contributes to beta-cell dysfunction, however (primary) immunogenic triggers are in large unknown. The gut microbiota is one potential source of pro-inflammatory molecules. A high-fat diet treatment increases pro-inflammatory bacteria in the gut microbiome, parts of which could migrate to the pancreatic beta-cell. In the present study, the bacterial DNA signature in the pancreas and intestine of C57BL6/J mice was analyzed. Mice were fed a high-fat diet (60% kcal fat) or a regular chow diet for 12 weeks. We took several precautions to avoid and map contamination. The gut microbiota was affected by high-fat diet as following: We observed several common intestinal ASVs in the pancreatic tissue. Although the pancreatic ASVs do not correlate exactly with the gut ASVs, our data implicate that the pancreas contains bacterial DNA and that this signature is altered in high-fat diet fed mice (PERMONOVA, p = 0.037; betadisper, p=0.029). Gut derived bacterial DNA might end up in the pancreas at some point in time. Hence, this work supports the concept of translocation of bacterial DNA to the pancreas, which might contribute to inflammation and dysfunction of pancreatic beta-cells.

Individuals with type 2 diabetes (T2D) show signs of low-grade inflammation, which is related to the development of insulin resistance and beta-cell dysfunction. However, the underlying triggers remain unknown. The gut microbiota is a plausible source as it comprises pro-inflammatory bacteria, bacterial metabolites and viruses, including (bacterio)phages. These prokaryotic viruses have been shown to mediate inflammatory responses in gastrointestinal disease. Given the differences in phage populations in healthy individuals versus those with cardiometabolic diseases such as T2D, we here questioned whether phages from T2D individuals would have increased immunogenic potential. To address this, we isolated intestinal phages from a fresh stool sample of healthy controls and individuals with newly diagnosed, treatment-naive T2D. Phages were purified using cesium chloride ultracentrifugation and incubated with healthy donor dendritic cells (DCs) and autologous T cells. Donors with T2D had slightly higher free viral particle numbers compared to healthy controls (p = .1972), which has been previously associated with disease states. Further, phages from T2D induced a higher inflammatory response in DCs and T cells than phages from HC. For example, the expression of the co-stimulatory molecule CD86 on DCs (p < .001) and interferon-y secretion from T cells (p < .01) were increased when comparing the two groups. These results suggest that phages might play a role in low-grade inflammation in T2D individuals.