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Fructose malabsorption induces cholecystokinin expression in the ileum and cecum by changing microbiota composition and metabolism

Authors :
Philippe Gérard
Edek A. J. Williams
Jens F. Rehfeld
Ronaldo P. Ferraris
Sharon Barretto
Catherine Philippe
Chloé Melchior
Guillaume Gourcerol
Nicolas Lapaque
Pierre Larraufie
Christine Herberden
Hervé M. Blottière
Mahendra Mariadassou
Veronique Douard
J. Christopher Fritton
Daniel Vasiliauskas
Sandrine Ellero-Simatos
Fabienne Devime
Nathalie Dourmap
Lorraine Smith
Alexandra Grosfeld
Xufei Zhang
MICrobiologie de l'ALImentation au Service de la Santé (MICALIS)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech
Métabolisme et physiologie rénale (CRC - UMR_S 1138)
Centre de Recherche des Cordeliers (CRC (UMR_S_1138 / U1138))
École pratique des hautes études (EPHE)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)
Rutgers New Jersey Medical School (NJMS)
Rutgers University System (Rutgers)
Institut des Neurosciences de Paris-Saclay (Neuro-PSI)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ToxAlim (ToxAlim)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Mathématiques et Informatique Appliquées du Génome à l'Environnement ( MaIAGE)
Nutrition, inflammation et dysfonctionnement de l'axe intestin-cerveau (ADEN)
Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Institute for Research and Innovation in Biomedicine (IRIB)
UNIROUEN - UFR Santé (UNIROUEN UFR Santé)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)
Service d'Hépato-Gastroentérologie [Rouen]
Hôpital Charles Nicolle [Rouen]-CHU Rouen
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)
Service de physiologie digestive, urinaire, respiratoire et de l'exercice [Rouen]
CHU Rouen
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Hôpital Charles Nicolle [Rouen]-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Génomique et Médecine Personnalisée du Cancer et des Maladies Neuropsychiatriques (GPMCND)
Department of Clinical Biochemistry [Rigshospitalet]
Rigshospitalet [Copenhagen]
Rutgers University [Newark]
École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)
Institut des Neurosciences Paris-Saclay (NeuroPSI)
Toxicologie Intégrative & Métabolisme (ToxAlim-TIM)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Mathématiques et Informatique Appliquées du Génome à l'Environnement [Jouy-En-Josas] (MaIAGE)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Service d'Hépato-Gastroentérologie [CHU Rouen]
Hôpital Charles Nicolle [Rouen]-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-CHU Rouen
Service de physiologie digestive, urinaire, respiratoire et de l'exercice [CHU Rouen]
Copenhagen University Hospital-Copenhagen University Hospital
Institut Benjamin Delessert
INRA
China Scholarship Council (CSC)
PERIGNON, Alain
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Recherche des Cordeliers (CRC (UMR_S_1138 / U1138))
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Hôpital Charles Nicolle [Rouen]
Source :
FASEB Journal, FASEB Journal, Federation of American Society of Experimental Biology, 2019, 33 (6), pp.7126-7142. ⟨10.1096/fj.201801526RR⟩, FASEB Journal, 2019, 33 (6), pp.7126-7142. ⟨10.1096/fj.201801526RR⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
Ovid Technologies (Wolters Kluwer Health), 2019.

Abstract

International audience; Current fructose consumption levels often overwhelm the intestinal capacity to absorb fructose. We investigated the impact of fructose malabsorption on intestinal endocrine function and addressed the role of the microbiota in this process. To answer this question, a mouse model of moderate fructose malabsorption [ketohexokinase mutant (KHK)-/-] and wild-type (WT) littermate mice were used and received a 20%-fructose (KHK-F and WT-F) or 20%-glucose diet. Cholecystokinin (Cck) mRNA and protein expression in the ileum and cecum, as well as preproglucagon (Gcg) and neurotensin (Nts) mRNA expression in the cecum, increased in KHK-F mice. In KHK-F mice, triple-label immunohistochemistry showed major up-regulation of CCK in enteroendocrine cells (EECs) that were glucagon-like peptide-1 (GLP-1)+/Peptide YY (PYY-) in the ileum and colon and GLP-1-/PYY- in the cecum. The cecal microbiota composition was drastically modified in the KHK-F in association with an increase in glucose, propionate, succinate, and lactate concentrations. Antibiotic treatment abolished fructose malabsorption-dependent induction of cecal Cck mRNA expression and, in mouse GLUTag and human NCI-H716 cells, Cck mRNA expression levels increased in response to propionate, both suggesting a microbiota-dependent process. Fructose reaching the lower intestine can modify the composition and metabolism of the microbiota, thereby stimulating the production of CCK from the EECs possibly in response to propionate.-Zhang, X., Grosfeld, A., Williams, E., Vasiliauskas, D., Barretto, S., Smith, L., Mariadassou, M., Philippe, C., Devime, F., Melchior, C., Gourcerol, G., Dourmap, N., Lapaque, N., Larraufie, P., Blottière, H. M., Herberden, C., Gerard, P., Rehfeld, J. F., Ferraris, R. P., Fritton, J. C., Ellero-Simatos, S., Douard, V. Fructose malabsorption induces cholecystokinin expression in the ileum and cecum by changing microbiota composition and metabolism.

Details

ISSN :
15306860 and 08926638
Volume :
33
Database :
OpenAIRE
Journal :
The FASEB Journal
Accession number :
edsair.doi.dedup.....330b2595bc3f82a6af1c937d1e46b30d
Full Text :
https://doi.org/10.1096/fj.201801526rr