Background and aims: Pathological bacterial translocation (PBT) in liver cirrhosis (LC) is the hallmark for spontaneous bacterial infections increasing mortality several-fold. Factors known to contribute to PBT in LC are among others an increased intestinal permeability of which however, the mucus layer has not been addressed so far in detail. A clear route of translocation for luminal intestinal bacteria is yet to be defined but we hypothesize that the recently described gut vascular barrier (GVB) is impaired in experimental portal hypertension leading to increased accessibility of the vascular compartment for translocating bacteria. Results: Healthy and pre-hepatic portal-hypertensive (PPVL) mice lack translocation of FITC-dextran and GFP-Escherichia coli from the small intestine to the liver whereas bile-duct-ligated (BDL) and CCl4-induced cirrhotic mice demonstrate pathological translocation which is not altered by prior thoracic-duct ligation. Mucus layer is reduced in thickness with loss of goblet-cells and Muc2-staining and expression in cirrhotic but not PPVL-mice associated with bacterial overgrowth in inner mucus layer and pathological translocation of GFP-E.coli through the ileal epithelium. GVB is profoundly altered in BDL and CCl4-mice with Ileal extravasation of large-sized 150 kDa-FITC-dextran but only minor in PPVL-mice. This pathological endothelial permeability and accessibility in cirrhotic mice associates with an augmented expression of PV1 in intestinal vessels. OCA but not fexaramine stabilizes the GVB whereas both FXR-agonists ameliorate gut-liver-translocation of GFP-E.coli. Conclusions: Liver cirrhosis but not portal hypertension per se grossly impairs the endothelial and muco-epithelial barriers promoting PBT to the portal-venous circulation. Both barriers appear FXR-modulated with -agonists reducing PBT via the portal-venous route.

Infections after surgical interventions are assumed to be caused by contamination. We show by analyzing multicentric data of 6561 patients that surgical infections as well as sepsis had a predominantly enteric microbial signature irrespective of the type of surgery, suggesting failure of intestinal bacterial compartmentalization. In mice, we reveal that hepatic surgery induced dysregulation of intestinal and hepatic type 3 innate lymphoid cells (ILC3s) and intestinal leakage resulting in enteric bacterial translocation via lymphatic vessels. In the absence of hepatic ILC3s, inflammasome activation and the induction of antimicrobial peptide encoding genes, bacteria colonized remote systemic organs and impaired surgical outcomes. Conversely, mammalian-microbial commensalism is required for the education of host immunity to ensure optimal hepatic healing responses. In fact, microbial-derived products were sufficient for the induction of proliferative transcriptional networks in the mouse liver, as illustrated by serum transfer experiments, mass spectrometry and RNA expression analysis, indicating that the balanced exposure of the host to commensals is essential for recovery. This study reveals the intestinal origin of microbes causing complications after surgical interventions and highlights host protective mechanisms of controlled commensalism that prevent infections.