In type-2 diabetes, the overall incretin effect is reduced. The present investigation was designed to compare insulinotropic actions of exogenous incretin hormones (gastric inhibitory peptide [GIP] and glucagon-like peptide 1 [GLP-1] [7-36 amide]) in nine type-2 diabetic patients (fasting plasma glucose 7.8 mmol/liter; hemoglobin A1c 6.3 +/- 0.6%) and in nine age- and weight-matched normal subjects. Synthetic human GIP (0.8 and 2.4 pmol/kg.min over 1 h each), GLP-1 [7-36 amide] (0.4 and 1.2 pmol/kg.min over 1 h each), and placebo were administered under hyperglycemic clamp conditions (8.75 mmol/liter) in separate experiments. Plasma GIP and GLP-1 [7-36 amide] concentrations (radioimmunoassay) were comparable to those after oral glucose with the low, and clearly supraphysiological with the high infusion rates. Both GIP and GLP-1 [7-36 amide] dose-dependently augmented insulin secretion (insulin, C-peptide) in both groups (P < 0.05). With GIP, the maximum effect in type-2 diabetic patients was significantly lower (by 54%; P < 0.05) than in normal subjects. With GLP-1 [7-36 amide] type-2 diabetic patients reached 71% of the increments in C-peptide of normal subjects (difference not significant). Glucagon was lowered during hyperglycemic clamps in normal subjects, but not in type-2 diabetic patients, and further by GLP-1 [7-36 amide] in both groups (P < 0.05), but not by GIP. In conclusion, in mild type-2 diabetes, GLP-1 [7-36 amide], in contrast to GIP, retains much of its insulinotropic activity. It also lowers glucagon concentrations.

Glucagon-like peptide 1 (GLP-1) and analogues are being evaluated as a new therapeutic principle for the treatment of type 2 diabetes. GLP-1 suppresses glucagon secretion, which could lead to disturbances of hypoglycemia counterregulation. This has, however, not been tested.

Summary

 Antibiotics, though remarkably useful, can also cause certain adverse effects. We detected that treatment of adult mice with antibiotics decreases hippocampal neurogenesis and memory retention. Reconstitution with normal gut flora (SPF) did not completely reverse the deficits in neurogenesis unless the mice also had access to a running wheel or received probiotics. In parallel to an increase in neurogenesis and memory retention, both SPF-reconstituted mice that ran and mice supplemented with probiotics exhibited higher numbers of Ly6C^hi monocytes in the brain than antibiotic-treated mice. Elimination of Ly6C^hi monocytes by antibody depletion or the use of knockout mice resulted in decreased neurogenesis, whereas adoptive transfer of Ly6C^hi monocytes rescued neurogenesis after antibiotic treatment. We propose that the rescue of neurogenesis and behavior deficits in antibiotic-treated mice by exercise and probiotics is partially mediated by Ly6C^hi monocytes.

Abstract Oral infection of susceptible mice with Toxoplasma gondii results in Th1-type immunopathology in the ileum. We investigated gut flora changes during ileitis and determined contributions of gut bacteria to intestinal inflammation. Analysis of the intestinal microflora revealed that ileitis was accompanied by increasing bacterial load, decreasing species diversity, and bacterial translocation. Gram-negative bacteria identified as Escherichia coli and Bacteroides/Prevotella spp. accumulated in inflamed ileum at high concentrations. Prophylactic or therapeutic administration of ciprofloxacin and/or metronidazole ameliorated ileal immunopathology and reduced intestinal NO and IFN-γ levels. Most strikingly, gnotobiotic mice in which cultivable gut bacteria were removed by quintuple antibiotic treatment did not develop ileitis after Toxoplasma gondii infection. A reduction in total numbers of lymphocytes was observed in the lamina propria of specific pathogen-free (SPF), but not gnotobiotic, mice upon development of ileitis. Relative numbers of CD4+ T cells did not differ in naive vs infected gnotobiotic or SPF mice, but infected SPF mice showed a significant increase in the frequencies of activated CD4+ T cells compared with gnotobiotic mice. Furthermore, recolonization with total gut flora, E. coli, or Bacteroides/Prevotella spp., but not Lactobacillus johnsonii, induced immunopathology in gnotobiotic mice. Animals recolonized with E. coli and/or total gut flora, but not L. johnsonii, showed elevated ileal NO and/or IFN-γ levels. In conclusion, Gram-negative bacteria, i.e., E. coli, aggravate pathogen-induced intestinal Th1-type immunopathology. Thus, pathogen-induced acute ileitis may prove useful to study bacteria-host interactions in small intestinal inflammation and to test novel therapies based on modulation of gut flora.

Background The health beneficial effects of Resveratrol, Curcumin and Simvastatin have been demonstrated in various experimental models of inflammation. We investigated the potential anti-inflammatory and immunomodulatory mechanisms of the above mentioned compounds in a murine model of hyper-acute Th1-type ileitis following peroral infection with Toxoplasma gondii. Methodology/Principal Findings Here we show that after peroral administration of Resveratrol, Curcumin or Simvastatin, mice were protected from ileitis development and survived the acute phase of inflammation whereas all Placebo treated controls died. In particular, Resveratrol treatment resulted in longer-term survival. Resveratrol, Curcumin or Simvastatin treated animals displayed significantly increased numbers of regulatory T cells and augmented intestinal epithelial cell proliferation/regeneration in the ileum mucosa compared to placebo control animals. In contrast, mucosal T lymphocyte and neutrophilic granulocyte numbers in treated mice were reduced. In addition, levels of the anti-inflammatory cytokine IL-10 in ileum, mesenteric lymph nodes and spleen were increased whereas pro-inflammatory cytokine expression (IL-23p19, IFN-γ, TNF-α, IL-6, MCP-1) was found to be significantly lower in the ileum of treated animals as compared to Placebo controls. Furthermore, treated animals displayed not only fewer pro-inflammatory enterobacteria and enterococci but also higher anti-inflammatory lactobacilli and bifidobacteria loads. Most importantly, treatment with all three compounds preserved intestinal barrier functions as indicated by reduced bacterial translocation rates into spleen, liver, kidney and blood. Conclusion/Significance Oral treatment with Resveratrol, Curcumin or Simvastatin ameliorates acute small intestinal inflammation by down-regulating Th1-type immune responses and prevents bacterial translocation by maintaining gut barrier function. These findings provide novel and potential prophylaxis and treatment options of patients with inflammatory bowel diseases.

Objective— Gut microbiota–dependent metabolites, in particular trimethylamine N -oxide (TMAO), have recently been reported to promote atherosclerosis and thrombosis. Here, we examined for the first time the relation of TMAO and the risk of incident cardiovascular events in patients with recent first-ever ischemic stroke in 2 independent prospective cohorts. Moreover, the link between TMAO and proinflammatory monocytes as a potential contributing factor for cardiovascular risk in stroke patients was studied. Approach and Results— In a first study (n=78), higher TMAO plasma levels were linked with an increased risk of incident cardiovascular events including myocardial infarction, recurrent stroke, and cardiovascular death (fourth quartile versus first quartile; hazard ratio, 2.31; 95% CI, 1.25–4.23; P <0.01). In the second independent validation cohort (n=593), high TMAO levels again heralded marked increased risk of adverse cardiovascular events (fourth quartile versus first quartile; hazard ratio, 5.0; 95% CI, 1.7–14.8; P <0.01), and also after adjustments for cardiovascular risk factors including hypertension, diabetes mellitus, LDL (low-density lipoprotein) cholesterol, and estimated glomerular filtration rate (hazard ratio, 3.3; 95% CI, 1.2–10.9; P =0.04). A significant correlation was also found between TMAO levels and percentage of proinflammatory intermediate CD14 ++ CD16 + monocytes ( r =0.70; P <0.01). Moreover, in mice fed a diet enriched with choline to increase TMAO synthesis, levels of proinflammatory murine Ly6C high monocytes were higher than in the chow-fed control group (choline: 9.2±0.5×10 3 per mL versus control: 6.5±0.5×10 3 per mL; P <0.01). This increase was abolished in mice with depleted gut microbiota (choline+antibiotics: 5.4±0.7×10 3 per mL; P <0.001 versus choline). Conclusions— The present study demonstrates for the first time a graded relation between TMAO levels and the risk of subsequent cardiovascular events in patients with recent prior ischemic stroke. Our data support the notion that TMAO-related increase of proinflammatory monocytes may add to elevated cardiovascular risk of patients with increased TMAO levels.

Abstract Streptococcus pneumoniae is a leading cause of pneumonia, meningitis, and sepsis. Pneumococci can be divided into &gt;90 serotypes that show differences in the pathogenicity and invasiveness. We tested the hypotheses that the innate immune inflammasome pathway is involved in fighting pneumococcal pneumonia and that some invasive pneumococcal types are not recognized by this pathway. We show that human and murine mononuclear cells responded to S. pneumoniae expressing hemolytic pneumolysin by producing IL-1β. This IL-1β production depended on the NOD-like receptor family, pyrin domain containing 3 (NLRP3) inflammasome. Some serotype 1, serotype 8, and serotype 7F bacteria, which have previously been associated with increased invasiveness and with production of toxins with reduced hemolytic activity, or bacterial mutants lacking pneumolysin did not stimulate notable IL-1β production. We further found that NLRP3 was beneficial for mice during pneumonia caused by pneumococci expressing hemolytic pneumolysin and was involved in cytokine production and maintenance of the pulmonary microvascular barrier. Overall, the inflammasome pathway is protective in pneumonia caused by pneumococci expressing hemolytic toxin but is not activated by clinically important pneumococcal sequence types causing invasive disease. The study indicates that a virulence factor polymorphism may substantially affect the recognition of bacteria by the innate immune system.

Background Although Campylobacter jejuni-infections have a high prevalence worldwide and represent a significant socioeconomic burden, it is still not well understood how C. jejuni causes intestinal inflammation. Detailed investigation of C. jejuni-mediated intestinal immunopathology is hampered by the lack of appropriate vertebrate models. In particular, mice display colonization resistance against this pathogen. Methodology/Principal Findings To overcome these limitations we developed a novel C. jejuni-infection model using gnotobiotic mice in which the intestinal flora was eradicated by antibiotic treatment. These animals could then be permanently associated with a complete human (hfa) or murine (mfa) microbiota. After peroral infection C. jejuni colonized the gastrointestinal tract of gnotobiotic and hfa mice for six weeks, whereas mfa mice cleared the pathogen within two days. Strikingly, stable C. jejuni colonization was accompanied by a pro-inflammatory immune response indicated by increased numbers of T- and B-lymphocytes, regulatory T-cells, neutrophils and apoptotic cells, as well as increased concentrations of TNF-α, IL-6, and MCP-1 in the colon mucosa of hfa mice. Analysis of MyD88−/−, TRIF−/−, TLR4−/−, and TLR9−/− mice revealed that TLR4- and TLR9-signaling was essential for immunopathology following C. jejuni-infection. Interestingly, C. jejuni-mutant strains deficient in formic acid metabolism and perception induced less intestinal immunopathology compared to the parental strain infection. In summary, the murine gut flora is essential for colonization resistance against C. jejuni and can be overcome by reconstitution of gnotobiotic mice with human flora. Detection of C. jejuni-LPS and -CpG-DNA by host TLR4 and TLR9, respectively, plays a key role in immunopathology. Finally, the host immune response is tightly coupled to bacterial formic acid metabolism and invasion fitness. Conclusion/Significance We conclude that gnotobiotic and "humanized" mice represent excellent novel C. jejuni-infection and -inflammation models and provide deep insights into the immunological and molecular interplays between C. jejuni, microbiota and innate immunity in human campylobacteriosis.

Background and Purpose— Antibiotics disturbing microbiota are often used in treatment of poststroke infections. A bidirectional brain–gut microbiota axis was recently suggested as a modulator of nervous system diseases. We hypothesized that gut microbiota may be an important player in the course of stroke. Methods— We investigated the outcome of focal cerebral ischemia in C57BL/6J mice after an 8-week decontamination with quintuple broad-spectrum antibiotic cocktail. These microbiota-depleted animals were subjected to 60 minutes middle cerebral artery occlusion or sham operation. Infarct volume was measured using magnetic resonance imaging, and mice were monitored clinically throughout the whole experiment. At the end point, tissues were preserved for further analysis, comprising histology and immunologic investigations using flow cytometry. Results— We found significantly decreased survival in the middle cerebral artery occlusion microbiota-depleted mice when the antibiotic cocktail was stopped 3 days before surgery (compared with middle cerebral artery occlusion specific pathogen-free and sham-operated microbiota-depleted mice). Moreover, all microbiota-depleted animals in which antibiotic treatment was terminated developed severe acute colitis. This phenotype was rescued by continuous antibiotic treatment or colonization with specific pathogen-free microbiota before surgery. Further, infarct volumes on day one did not differ between any of the experimental groups. Conclusions— Conventional microbiota ensures intestinal protection in the mouse model of experimental stroke and prevents development of acute and severe colitis in microbiota-depleted mice not given antibiotic protection after cerebral ischemia. Our experiments raise the clinically important question as to whether microbial colonization or specific microbiota are crucial for stroke outcome.