Published June 22, 2022 | Version v1
Publication Open

Probiotics and their beneficial effects on alcohol-induced liver injury in a rat model: the role of fecal microbiota

Creators

  • 1. Chulalongkorn University

Description

Current therapies for alcohol-induced liver injury are of limited efficacy and associated with significant side effects. With the proposed pathophysiology of alcohol-induced liver injury to be related to deranged gut microbiota, we hypothesized that probiotics would have beneficial effects in attenuating alcohol-induced liver injury.Twenty-four male Sprague-Dawley rats were divided into 4 groups: control group, alcohol group, Lactobacillus plantarum group, and mixed-strain probiotics group. After 4 weeks, all rats were sacrificed, and blood samples were analyzed for ALT, lipopolysaccharide level (LPS), interleukin 6 (IL-6), and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α). Liver tissues were processed for histopathology, malondialdehyde (MDA) level and immunohistochemistry for toll-like receptors 4 (TLR-4). Stool samples were collected, and 16S rRNA sequencing was used to analyze the fecal microbiota.Liver histopathology showed the presence of significant hepatocyte ballooning in the alcohol group as compared with the control group, and the treatment with L. plantarum or mixed-strain probiotics alleviated these changes. Significant elevation of serum ALT, LPS, IL-6, and TNF-α, hepatic MDA levels, and hepatic TLR-4 expression were observed in alcohol-fed rats as compared with control rats. The administration of L. plantarum or mixed-strain probiotics restored these changes to the levels of control rats. The relative abundance of fecal bacteria at genus level showed a significant reduction in Allobaculum, Romboutsia, Bifidobacterium, and Akkermansia in the alcohol group as compared with the control group. In probiotics-treated rats, significant increases in Allobaculum and Bifidobacterium were observed, while the relative abundance of Romboutsia and Akkermansia was unchanged compared to the alcohol group. A reduction in alpha diversity was observed in alcohol-treated rats, whereas the improvement was noted after probiotic treatment.The treatment with Lactobacillus, whether as single-, or mixed-strain probiotics, was beneficial in reducing the severity of alcohol-induced liver injury likely through the increase in beneficial bacteria, and the reduction of inflammatory responses, and oxidative stress.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

العلاجات الحالية لإصابات الكبد الناجمة عن الكحول ذات فعالية محدودة وترتبط بآثار جانبية كبيرة. مع ارتباط الفيزيولوجيا المرضية المقترحة لإصابة الكبد التي يسببها الكحول بميكروبات الأمعاء المختلة، افترضنا أن البروبيوتيك سيكون له آثار مفيدة في تخفيف إصابة الكبد التي يسببها الكحول. تم تقسيم أربعة وعشرين من ذكور فئران Sprague - Dawley إلى 4 مجموعات: المجموعة الضابطة، ومجموعة الكحول، ومجموعة Lactobacillus plantarum، ومجموعة البروبيوتيك مختلطة السلالة. بعد 4 أسابيع، تم التضحية بجميع الفئران، وتم تحليل عينات الدم لـ ALT، ومستوى عديد السكاريد الشحمي (LPS)، والإنترلوكين 6 (IL -6)، وعامل نخر الورم ألفا (TNF - α). تمت معالجة أنسجة الكبد من أجل علم أمراض الأنسجة ومستوى المالونديالديهايد (MDA) والكيمياء النسيجية المناعية للمستقبلات الشبيهة برسوم المرور 4 (TLR -4). تم جمع عينات البراز، وتم استخدام تسلسل الحمض النووي الريبوزي الريبوزي 16S لتحليل الميكروبات البرازية. أظهر علم أمراض الأنسجة الكبدية وجود تضخم كبير في الخلايا الكبدية في مجموعة الكحول مقارنة بالمجموعة الضابطة، وخفف العلاج باستخدام L. plantarum أو البروبيوتيك مختلط السلالات من هذه التغييرات. لوحظ ارتفاع كبير في مصل ALT و LPS و IL -6 و TNF - α ومستويات MDA الكبدية وتعبير TLR -4 الكبدي في الفئران التي تتغذى على الكحول مقارنة بفئران التحكم. أعادت إدارة L. plantarum أو البروبيوتيك مختلط السلالة هذه التغييرات إلى مستويات الفئران المراقبة. أظهرت الوفرة النسبية للبكتيريا البرازية على مستوى الجنس انخفاضًا كبيرًا في Allobaculum و Romboutsia و Bifidobacterium و Akkermansia في مجموعة الكحول مقارنة بالمجموعة الضابطة. في الفئران المعالجة بالبروبيوتيك، لوحظت زيادات كبيرة في Allobaculum و Bifidobacterium، في حين أن الوفرة النسبية لـ Romboutsia و Akkermansia لم تتغير مقارنة بمجموعة الكحول. لوحظ انخفاض في تنوع ألفا في الفئران المعالجة بالكحول، في حين لوحظ التحسن بعد العلاج بالبروبيوتيك. كان العلاج بالعصية اللبنية، سواء كان بروبيوتيك أحادي أو مختلط السلالة، مفيدًا في تقليل شدة إصابة الكبد الناجمة عن الكحول على الأرجح من خلال زيادة البكتيريا المفيدة، وتقليل الاستجابات الالتهابية، والإجهاد التأكسدي.

Translated Description (French)

Les traitements actuels des lésions hépatiques induites par l'alcool sont d'une efficacité limitée et associés à des effets secondaires importants. La physiopathologie proposée des lésions hépatiques induites par l'alcool étant liée au microbiote intestinal dérangé, nous avons émis l'hypothèse que les probiotiques auraient des effets bénéfiques sur l'atténuation des lésions hépatiques induites par l'alcool. Vingt-quatre rats Sprague-Dawley mâles ont été divisés en 4 groupes : groupe témoin, groupe alcool, groupe Lactobacillus plantarum et groupe probiotiques à souches mixtes. Après 4 semaines, tous les rats ont été sacrifiés et des échantillons de sang ont été analysés pour l'Alt, le taux de lipopolysaccharides (LPS), l'interleukine 6 (IL-6) et le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α). Les tissus hépatiques ont été traités pour l'histopathologie, le niveau de malondialdéhyde (MDA) et l'immunohistochimie pour les récepteurs Toll-like 4 (TLR-4). Des échantillons de selles ont été prélevés et le séquençage de l'ARNr 16S a été utilisé pour analyser le microbiote fécal. L'histopathologie du foie a montré la présence d'un gonflement significatif des hépatocytes dans le groupe alcool par rapport au groupe témoin, et le traitement avec L. plantarum ou des probiotiques à souches mixtes a atténué ces changements. Une élévation significative des taux sériques d'ALAT, de LPS, d'IL-6 et de TNF-α, des taux hépatiques de MDA et de l'expression hépatique de TLR-4 a été observée chez les rats nourris à l'alcool par rapport aux rats témoins. L'administration de L. plantarum ou de probiotiques de souches mixtes a rétabli ces changements aux niveaux des rats témoins. L'abondance relative des bactéries fécales au niveau du genre a montré une réduction significative de l'Allobaculum, de la Romboutsia, de la Bifidobacterium et de l'Akkermansia dans le groupe alcool par rapport au groupe témoin. Chez les rats traités aux probiotiques, des augmentations significatives d'Allobaculum et de Bifidobacterium ont été observées, tandis que l'abondance relative de Romboutsia et d'Akkermansia était inchangée par rapport au groupe alcool. Une réduction de la diversité alpha a été observée chez les rats traités à l'alcool, alors que l'amélioration a été notée après un traitement probiotique. Le traitement par Lactobacillus, qu'il s'agisse de probiotiques à une ou plusieurs souches, a été bénéfique pour réduire la gravité des lésions hépatiques induites par l'alcool, probablement par l'augmentation des bactéries bénéfiques et la réduction des réponses inflammatoires et du stress oxydatif.

Translated Description (Spanish)

Las terapias actuales para la lesión hepática inducida por el alcohol son de eficacia limitada y están asociadas con efectos secundarios significativos. Con la fisiopatología propuesta de la lesión hepática inducida por el alcohol relacionada con la microbiota intestinal trastornada, planteamos la hipótesis de que los probióticos tendrían efectos beneficiosos para atenuar la lesión hepática inducida por el alcohol. Veinticuatro ratas macho Sprague-Dawley se dividieron en 4 grupos: grupo de control, grupo de alcohol, grupo de Lactobacillus plantarum y grupo de probióticos de cepas mixtas. Después de 4 semanas, todas las ratas se sacrificaron y se analizaron muestras de sangre para detectar ALT, nivel de lipopolisacáridos (LPS), interleucina 6 (IL-6) y factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α). Los tejidos hepáticos se procesaron para histopatología, nivel de malondialdehído (MDA) e inmunohistoquímica para receptores tipo toll 4 (TLR-4). Se recolectaron muestras de heces y se utilizó la secuenciación del ARNr 16S para analizar la microbiota fecal. La histopatología hepática mostró la presencia de un hinchamiento significativo de hepatocitos en el grupo de alcohol en comparación con el grupo de control, y el tratamiento con L. plantarum o probióticos de cepas mixtas alivió estos cambios. Se observó una elevación significativa de ALT, LPS, IL-6 y TNF-α en suero, niveles hepáticos de MDA y expresión hepática de TLR-4 en ratas alimentadas con alcohol en comparación con las ratas de control. La administración de L. plantarum o probióticos de cepas mixtas restauró estos cambios a los niveles de las ratas de control. La abundancia relativa de bacterias fecales a nivel de género mostró una reducción significativa en Allobaculum, Romboutsia, Bifidobacterium y Akkermansia en el grupo de alcohol en comparación con el grupo de control. En ratas tratadas con probióticos, se observaron aumentos significativos en Allobaculum y Bifidobacterium, mientras que la abundancia relativa de Romboutsia y Akkermansia se mantuvo sin cambios en comparación con el grupo de alcohol. Se observó una reducción en la diversidad alfa en ratas tratadas con alcohol, mientras que la mejora se observó después del tratamiento con probióticos. El tratamiento con Lactobacillus, ya sea como probióticos de cepa única o mixta, fue beneficioso para reducir la gravedad de la lesión hepática inducida por el alcohol, probablemente a través del aumento de bacterias beneficiosas y la reducción de las respuestas inflamatorias y el estrés oxidativo.

Files

s12906-022-03643-9.pdf

Files (4.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:1e7002b8b272bdcb2bf18946ef7b004e
4.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
البروبيوتيك وآثارها المفيدة على إصابة الكبد الناجمة عن الكحول في نموذج الفئران: دور الميكروبات البرازية
Translated title (French)
Les probiotiques et leurs effets bénéfiques sur les lésions hépatiques induites par l'alcool dans un modèle de rat : le rôle du microbiote fécal
Translated title (Spanish)
Los probióticos y sus efectos beneficiosos sobre la lesión hepática inducida por el alcohol en un modelo de rata: el papel de la microbiota fecal

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4283364526
DOI
10.1186/s12906-022-03643-9

Is supplement to
https://openalex.org/W4220918886 (Other)
https://openalex.org/W3120966921 (Other)
https://openalex.org/W2977798787 (Other)
https://openalex.org/W2796693913 (Other)
https://openalex.org/W2621937453 (Other)
https://openalex.org/W2400938511 (Other)
https://openalex.org/W2391438103 (Other)
https://openalex.org/W2273356168 (Other)
https://openalex.org/W216532317 (Other)
https://openalex.org/W2090541228 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1495200383
  • https://openalex.org/W1945591369
  • https://openalex.org/W1950443613
  • https://openalex.org/W1988990189
  • https://openalex.org/W1990128815
  • https://openalex.org/W1990598810
  • https://openalex.org/W1996467506
  • https://openalex.org/W2010377711
  • https://openalex.org/W2016547188
  • https://openalex.org/W2021897148
  • https://openalex.org/W2027968599
  • https://openalex.org/W2040949761
  • https://openalex.org/W2047682673
  • https://openalex.org/W2053661184
  • https://openalex.org/W2063376552
  • https://openalex.org/W2082488749
  • https://openalex.org/W2087829753
  • https://openalex.org/W2121303369
  • https://openalex.org/W2137762838
  • https://openalex.org/W2145220115
  • https://openalex.org/W2155917817
  • https://openalex.org/W2161441154
  • https://openalex.org/W2211876558
  • https://openalex.org/W2344498019
  • https://openalex.org/W2598234856
  • https://openalex.org/W2619680342
  • https://openalex.org/W2766099790
  • https://openalex.org/W2795611455
  • https://openalex.org/W2800465500
  • https://openalex.org/W2811379320
  • https://openalex.org/W2996680362
  • https://openalex.org/W3002475412
  • https://openalex.org/W3113831250
  • https://openalex.org/W3115561157