Gut microbes and the liver circadian clock partition glucose and lipid metabolism

昼夜节律 生物钟 生物 葡萄糖稳态 糖异生 脂质代谢 时钟 平衡 内分泌学 碳水化合物代谢 内科学 新陈代谢 细胞生物学 胰岛素 胰岛素抵抗 医学
作者
Katya Frazier,Sumeed Manzoor,Katherine Carroll,Orlando DeLeon,Sawako Miyoshi,Jun Miyoshi,Marissa St. George,Alan Tan,Evan A. Chrisler,Mariko Izumo,Joseph S. Takahashi,Mrinalini C. Rao,Vanessa Leone,Eugene B. Chang
出处
期刊:Journal of Clinical Investigation [American Society for Clinical Investigation]
卷期号:133 (18) 被引量:42
标识
DOI:10.1172/jci162515
摘要

Circadian rhythms govern glucose homeostasis, and their dysregulation leads to complex metabolic diseases. Gut microbes exhibit diurnal rhythms that influence host circadian networks and metabolic processes, yet underlying mechanisms remain elusive. Here, we showed hierarchical, bidirectional communication among the liver circadian clock, gut microbes, and glucose homeostasis in mice. To assess this relationship, we utilized mice with liver-specific deletion of the core circadian clock gene Bmal1 via Albumin-cre maintained in either conventional or germ-free housing conditions. The liver clock, but not the forebrain clock, required gut microbes to drive glucose clearance and gluconeogenesis. Liver clock dysfunctionality expanded proportions and abundances of oscillating microbial features by 2-fold relative to that in controls. The liver clock was the primary driver of differential and rhythmic hepatic expression of glucose and fatty acid metabolic pathways. Absent the liver clock, gut microbes provided secondary cues that dampened these rhythms, resulting in reduced lipid fuel utilization relative to carbohydrates. All together, the liver clock transduced signals from gut microbes that were necessary for regulating glucose and lipid metabolism and meeting energy demands over 24 hours.
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