Microbiota modulation in hepatic encephalopathy.
B.Sc., Neurosciences, Université de Montréal
Direction:
- Dr Christopher Rose
Summer 2019
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Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, Mélanie Tremblay, André Marette, Chantal Bémeur, Christopher F. Rose.
Background: Hepatic encephalopathy (HE) is a complex neuropsychiatric syndrome arising from chronic liver disease (CLD). HE manifests with symptoms such as poor memory, impairment in motor coordination, lethargy and coma. The gut microbiota has been shown to influence neurological functions via various mediators such as cytokines or bacterial metabolites, many studies have demonstrated the gut-brain axis is altered in liver disease. Faecal matter transplantation (FMT) in patients with cirrhosis has revealed beneficial effects yet many limitations of these studies render the results inconclusive. Purpose: The aim of this study is to explore the impact of FMT on gut microbiota and the beneficial effects on neuro behaviour in bile-duct ligated (BDL) rats. Method: Male Sprague-Dawley rats were randomly assigned to one of three groups; SHAM, BDL-VEH (vehicle) and BDL-FMT (who received FMT daily from pooled faeces from SHAM rats). After five weeks, behaviour tests were performed to evaluate short- and long-term memory (Novel Object Recognition), anxiety (Open Field and Elevated Plus Maze) and motor coordination (Rotarod). Plasmatic parameters such as cytokines, short chain fatty acids (SCFA) and liver impairment markers were measured by ELISA, LC-MS/MS and using Cobas respectively. Finally, faeces were collected for bacterial sequencing and SCFA analysis. Results: FMT did not alter degree of liver disease in BDL rats. BDL-VEH developed a loss of short/long term memory and motor coordination compared to SHAM rats. However, alterations in neurological dysfunction were prevented in the BDL-FMT group. FMT did not impact microbiota α-diversity in BDL rats and β-diversity of microbiota was significantly different between all groups. The genera Provotellaceae UCO-001 significantly increased only in SHAM and BDL-FMT rats and Clostridium Senso Stricto 1 significantly increased only in BDL-VEH compared to SHAMs. Finally, Rombustia was only present in SHAM. Plasma pro-inflammatory cytokines (TNF-α & IL-1β) increase in both BDL groups compared to the control group and no difference for the anti-inflammatory cytokine IL-10 was noted. Analysis of short-chain fatty acids in faeces and plasma showed a variation in propionate and butyrate between both BDL groups. Plasma propionate significantly positively correlated with behavioural results. Conclusion: Our results demonstrate that FMT leads to improvement in memory and motor coordination in BDL rats. The microbiota profile was different between BDL-VEH and SHAM, and FMT lead to further alterations on microbiota. The fact that FMT did not normalize microbiota profile compared to SHAM, suggests BDL-FMT leads to a novel specific microbiota profile which in turn protects the brain. The protective effect of plasma propionate needs to be further explored to define its impact on the brain and possible therapeutic application.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Kraine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, Christopher F. Rose.
Problématique: L'encéphalopathie hépatique (EH) est un syndrome neuropsychiatrique résultant d'une maladie du foie. Il a été démontré que le microbiote intestinal influence le cerveau et l'association entre l'altération du microbiote et les maladies hépatiques ressort dans de nombreuses études. Objectif : Explorer l'impact de la transplantation de microbiote fécal (FMT) sur le développement de l’EH de rats ayant subi une ligature du canal biliaire (BDL). Méthodologie: Des rats mâles ont été randomisés en trois groupes : SHAM, BDL-VEH et BDL-FMT recevant quotidiennement la FMT provenant des rats SHAM. Après cinq semaines, des tests comportementaux sont effectués pour évaluer la mémoire à court/long terme, l'anxiété et la coordination motrice. Les fèces et plasma ont été collectés pour séquençage bactérien et analyses. Résultats: Les BDL-VEH ont développé une perte de mémoire à court/long terme et une perte de coordination motrice comparée aux rats SHAM. Cependant, les altérations neurologiques sont prévenues dans le groupe BDL-FMT. Une modulation du microbiote a été constatée pour les rats BDL-FMT comparé aux BDL-VEH. Les cytokines (TNF-α et IL-1β) ne varient entre les groupes BDL. L'analyse des acides gras à chaîne courte dans les fèces et le plasma a montré une variation du propionate et du butyrate entre les groupes BDL. Le propionate plasmatique est positivement corrélé aux scores de comportement. Discussion: Nos résultats démontrent que la FMT améliore la mémoire et la coordination motrice chez les rats BDL. La FMT conduit à un nouveau profil spécifique du microbiote avec la présence du propionate comme métabolite à explorer.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Kraine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, F. Rose Christopher.
Problématique: L'encéphalopathie hépatique (EH) est un syndrome neuropsychiatrique résultant d'une maladie du foie. Il a été démontré que le microbiote intestinal influence le cerveau et l'association entre l'altération du microbiote et les maladies hépatiques ressort dans de nombreuses études. Objectif : Explorer l'impact de la transplantation de microbiote fécal (FMT) sur le développement de l’EH de rats ayant subi une ligature du canal biliaire (BDL). Méthodologie: Des rats mâles ont été randomisés en trois groupes : SHAM, BDL-VEH et BDL-FMT recevant quotidiennement la FMT provenant des rats SHAM. Après cinq semaines, des tests comportementaux sont effectués pour évaluer la mémoire à court/long terme, l'anxiété et la coordination motrice. Les fèces et plasma ont été collectés pour séquençage bactérien et analyses. Résultats: Les BDL-VEH ont développé une perte de mémoire à court/long terme et une perte de coordination motrice comparée aux rats SHAM. Cependant, les altérations neurologiques sont prévenues dans le groupe BDL-FMT. Une modulation du microbiote a été constatée pour les rats BDL-FMT comparé aux BDL-VEH. Les cytokines (TNF-α et IL-1β) ne varient entre les groupes BDL. L'analyse des acides gras à chaîne courte dans les fèces et le plasma a montré une variation du propionate et du butyrate entre les groupes BDL. Le propionate plasmatique est positivement corrélé aux scores de comportement. Discussion: Nos résultats démontrent que la FMT améliore la mémoire et la coordination motrice chez les rats BDL. La FMT conduit à un nouveau profil spécifique du microbiote avec la présence du propionate comme métabolite à explorer.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, Christopher F. Rose.
Background: Hepatic encephalopathy (HE) is a complex neuropsychiatric syndrome arising from chronic liver disease (CLD). HE manifests with symptoms such as poor memory, impairment in motor coordination, lethargy and coma. The gut microbiota has been shown to influence neurological functions via various mediators such as cytokines or bacterial metabolites, many studies have demonstrated the gut-brain axis is altered in liver disease. Faecal matter transplantation (FMT) in patients with cirrhosis has revealed beneficial effects yet many limitations of these studies render the results inconclusive. Purpose: The aim of this study is to explore the impact of FMT on gut microbiota and the beneficial effects on neuro behaviour in bile-duct ligated (BDL) rats. Method: Male Sprague-Dawley rats were randomly assigned to one of three groups; SHAM, BDL-VEH (vehicle) and BDL- FMT (who received FMT daily from pooled faeces from SHAM rats). After five weeks, behaviour tests were performed to evaluate short- and long-term memory (Novel Object Recognition), anxiety (Open Field and Elevated Plus Maze) and motor coordination (Rotarod). Plasmatic parameters such as cytokines, short chain fatty acids (SCFA) and liver impairment markers were measured by ELISA, LC-MS/MS and using Cobas respectively. Finally, faeces were collected for bacterial sequencing and SCFA analysis. Result(s): FMT did not alter degree of liver disease in BDL rats. BDL-VEH developed a loss of short/long term memory and motor coordination compared to SHAM rats. However, alterations in neurological dysfunction were prevented in the BDL-FMT group. FMT did not impact microbiota α-diversity in BDL rats and β-diversity of microbiota was significantly different between all groups. The genera Bifidobacterium, Lactobacillus and Akkermansia significantly increased in both BDL groups, while Provotellaceae UCO-001 significantly increased only in SHAM and BDL-FMT rats and Clostridium Senso Stricto 1 significantly increased only in BDL-VEH compared to SHAMs. Finally, Rombustia was only present in SHAM. Plasma pro-inflammatory cytokines (TNF-α & IL-1β) increase in both BDL groups compared to the control group and no difference for the anti-inflammatory cytokine IL-10 was noted. Analysis of short-chain fatty acids in faeces and plasma showed a variation in propionate and butyrate between both BDL groups. Plasma propionate significantly positively correlated with behavioural results.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, F. Rose Christopher.
Problématique: L'encéphalopathie hépatique (EH) est un syndrome neuropsychiatrique causé par une maladie du foie. Il a été démontré que le microbiote intestinal influence les fonctions neurologiques via divers médiateurs (cytokines/métabolites bactériens), tandis que l'association entre l'altération du microbiote et les maladies hépatiques ressort dans de nombreuses études. Objectif: Explorer l'impact de la transplantation de microbiote fécal (FMT) sur le développement de l’EH de rats ayant subi une ligature du canal biliaire (BDL). Méthodologie: Des rats mâles ont été randomisés en trois groupes : Contrôle (SHAM), BDL-véhicule (VEH) et BDL-FMT qui ont reçu quotidiennement la FMT provenant des rats contrôles. Après cinq semaines, des tests comportementaux ont été effectués pour évaluer la mémoire à court/long terme, l'anxiété et la coordination motrice. Des paramètres cliniques et paracliniques ont été mesurés et les fèces collectées pour séquençage bactérien. Résultats: Les rats BDL-VEH ont développé une perte de mémoire à court/long terme et une perte de coordination motrice comparativement aux rats contrôles. Cependant, les altérations neurologiques ont été prévenues chez les rats BDL-FMT. Le genre Provotellaceae UCO-001 est présent uniquement chez les rats SHAM et BDL-FMT. A l’inverse, le genre Clostridium SS 1 est uniquement présent chez les rats BDL-VEH. L’analyse plasmatique des cytokines ne montre aucune différence entre les rats BDL. Les concentrations d’acides gras à chaines courtes butyrate et propionate au niveau des fèces et du plasma varie entre les rats BDL. Le propionate plasmatique ressort de par les corrélations positives avec les scores de comportement. Discussion et perspectives : Nos résultats démontrent que la FMT améliore la mémoire et la coordination motrice chez les rats BDL. La FMT n'a pas normalisé le profil du microbiote comparé aux rats SHAM, ce qui suggère qu’elle conduit à un nouveau profil spécifique du microbiote semblant protéger le cerveau. La présence de propionate plasmatique doit être explorée pour définir son impact sur le cerveau.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, Christopher F. Rose.
Problématique: L'encéphalopathie hépatique (EH) est un syndrome neuropsychiatrique causé par une maladie du foie. Il a été démontré que le microbiote intestinal influence les fonctions neurologiques via divers médiateurs (cytokines/métabolites bactériens), tandis que l'association entre l'altération du microbiote et les maladies hépatiques ressort dans de nombreuses études. Objectif: Explorer l'impact de la transplantation de microbiote fécal (FMT) sur le développement de l’EH de rats ayant subi une ligature du canal biliaire (BDL). Méthodologie: Des rats mâles ont été randomisés en trois groupes : Contrôle (SHAM), BDL-véhicule (VEH) et BDL-FMT qui ont reçu quotidiennement la FMT provenant des rats contrôles. Après cinq semaines, des tests comportementaux ont été effectués pour évaluer la mémoire à court/long terme, l'anxiété et la coordination motrice. Des paramètres cliniques et paracliniques ont été mesurés et les fèces collectées pour séquençage bactérien. Résultats: Les rats BDL-VEH ont développé une perte de mémoire à court/long terme et une perte de coordination motrice comparativement aux rats contrôles. Cependant, les altérations neurologiques ont été prévenues chez les rats BDL-FMT. Le genre Provotellaceae UCO-001 est présent uniquement chez les rats SHAM et BDL-FMT. A l’inverse, le genre Clostridium SS 1 est uniquement présent chez les rats BDL-VEH. L’analyse plasmatique des cytokines ne montre aucune différence entre les rats BDL. Les concentrations d’acides gras à chaines courtes butyrate et propionate au niveau des fèces et du plasma varie entre les rats BDL. Le propionate plasmatique ressort de par les corrélations positives avec les scores de comportement. Discussion et perspectives : Nos résultats démontrent que la FMT améliore la mémoire et la coordination motrice chez les rats BDL. La FMT n'a pas normalisé le profil du microbiote comparé aux rats SHAM, ce qui suggère qu’elle conduit à un nouveau profil spécifique du microbiote semblant protéger le cerveau. La présence de propionate plasmatique doit être explorée pour définir son impact sur le cerveau.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, André Marette, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, Christopher F. Rose.
Background: Hepatic encephalopathy (HE) is a complex neuropsychiatric syndrome arising from chronic liver disease (CLD). The gut microbiota has been shown to influence neurological functions via various mediators such as cytokines or bacterial metabolites. Faecal matter transplantation (FMT) in patients with cirrhosis has revealed beneficial effects on behaviour yet many limitations of these studies render the results inconclusive. Purpose: The aim of this study was to explore the impact of FMT on gut microbiota and neuro behaviour in bile-duct ligated (BDL) rats. Method: Male SpragueDawley rats were randomly assigned to one of three groups; SHAM, BDL-VEH (vehicle) and BDL-FMT (who received FMT daily from pooled faeces from SHAM rats). After five weeks, behaviour tests were performed to evaluate short- and longterm memory, anxiety and motor coordination. Plasmatic parameters including cytokines, short chain fatty acids (SCFA) and liver biomarkers were measured. Finally, faeces were collected for bacterial sequencing, SCFA and tissues for analysis after the sacrifice. Results: BDL-VEH developed a loss of short- and long-term memory and motor coordination compared to SHAM rats. However, neurological dysfunction was prevented in the BDL-FMT group. FMT impacted microbiota composition as the genera Bifidobacterium, Lactobacillus and Akkermansia significantly increased in both BDL groups, while Provotellaceae UCO-001 significantly increased only in SHAM and BDL-FMT rats. Clostridium Senso Stricto 1 significantly increased only in BDL-VEH compared to SHAMs. Plasma pro-inflammatory cytokines (TNF-α & IL-1β) increase in both BDL groups compared to SHAM and no difference in anti-inflammatory cytokine IL-10 was noted. Analysis of SCFA in plasma and faeces showed a variation in propionate and butyrate between both BDL groups. Conclusion: Our results demonstrate that FMT leads to improvement in memory and motor coordination in BDL rats. The microbiota profile was different between BDL-VEH and SHAM whereas FMT led to further microbiota alterations. BDL-FMT led to a novel specific microbiota profile which in turn protected the brain.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, Christopher F. Rose.
Background: Hepatic encephalopathy (HE) is a complex neuropsychiatric syndrome arising from chronic liver disease (CLD). HE manifests with symptoms such as poor memory, impairment in motor coordination, lethargy and coma. The gut microbiota has been shown to influence neurological function and many studies have demonstrated the association between altered microbiota and liver disease. Fecal matter transplantation (FMT) has revealed beneficial effects in clinical studies yet many limitations of these studies render the results inconclusive. Purpose: The aim of this study is to explore the impact of FMT on gut microbiota and the beneficial effects on neuro behaviour in bile-duct ligated (BDL) rats. Method: Male Sprague-Dawley rats were randomly assigned to one of three groups; SHAM (N=10), BDL-VEH (vehicle) (N=9) and BDL-FMT (who received FMT daily from pooled feces from SHAM rats). After five weeks, behaviour analysis was performed to evaluate short and long-term memory (Novel Object Recognition), anxiety (Open Field and Elevated Plus Maze) and motor coordination (Rotarod). Other parameters such as body weight and composition, ascites, gastrocnemius muscle weight and markers of liver function (ALT, AST, bilirubin and NH3) were also measured. Finally, the feces were collected and 16S RNA was sequenced for all groups. Result(s): FMT did not alter body composition (weight, composition, ascites and gastrocnemius muscle weight as well as and degree of liver disease (liver damage markers) in BDL-FMT vs BDL-Vehicle. BDL-VEH developed a loss of short/longterm memory and motor coordination compared to Sham rats. However, alterations in neurological dysfunction were prevented in the BDL-FMT group. The microbiota -diversity was not significantly different between BDL-VEH and SHAM and furthermore, FMT did not impact -diversity in BDL rats. In contrast, -diversity of microbiota did significantly differ between all groups (p < 0.05). The relative abundance also was significantly different between all three groups. In the BDL-FMT group, the phylum Firmicutes was found decreased while the Bacteroidetes were increased compared to BDLVEH and SHAM. The genera Bifidobacterium and Lactobacillus significantly increased in both BDL groups, while Akkermansia and Provotellaceae UCO-001 increased only in BDL-FMT rats and Clostridium Senso Stricto increased only in BDL-VEH compared to Shams. Finally, the genus Rombustia was only present in SHAM. Conclusion(s): Our results demonstrate that FMT lead to improvement in memory and motor coordination in BDL rats. The microbiota profile was different between BDL-VEH and SHAM, and FMT lead to further alterations. The fact that FMT did not normalize microbiota profile, suggests BDL-FMT leads to a novel specific microbiota profile which in turn protects the brain. The FMT-induced increase in Akkermansia and Provotellaceae UCO-001 merits to be further investigated in regards to their beneficial neurological effect in CLD.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, Christopher F. Rose.
Problématique: L'encéphalopathie hépatique (EH) est un syndrome neuropsychiatrique causé par une maladie du foie. Il a été démontré que le microbiote intestinal influence les fonctions neurologiques via divers médiateurs (cytokines/métabolites bactériens), tandis que l'association entre l'altération du microbiote et les maladies hépatiques ressort dans de nombreuses études. Objectif: Explorer l'impact de la transplantation de microbiote fécal (FMT) sur le développement de l’EH de rats ayant subi une ligature du canal biliaire (BDL). Méthodologie: Des rats mâles ont été randomisés en trois groupes : Contrôle (SHAM), BDL-véhicule (VEH) et BDL-FMT qui ont reçu quotidiennement la FMT provenant des rats contrôles. Après cinq semaines, des tests comportementaux ont été effectués pour évaluer la mémoire à court/long terme, l'anxiété et la coordination motrice. Des paramètres cliniques et paracliniques ont été mesurés et les fèces collectées pour séquençage bactérien. Résultats: Les rats BDL-VEH ont développé une perte de mémoire à court/long terme et une perte de coordination motrice comparativement aux rats contrôles. Cependant, les altérations neurologiques ont été prévenues chez les rats BDL-FMT. Le genre Provotellaceae UCO-001 est présent uniquement chez les rats SHAM et BDL-FMT. A l’inverse, le genre Clostridium SS 1 est uniquement présent chez les rats BDL-VEH. L’analyse plasmatique des cytokines ne montre aucune différence entre les rats BDL. Les concentrations d’acides gras à chaines courtes butyrate et propionate au niveau des fèces et du plasma varie entre les rats BDL. Le propionate plasmatique ressort de par les corrélations positives avec les scores de comportement. Discussion et perspectives : Nos résultats démontrent que la FMT améliore la mémoire et la coordination motrice chez les rats BDL. La FMT n'a pas normalisé le profil du microbiote comparé aux rats SHAM, ce qui suggère qu’elle conduit à un nouveau profil spécifique du microbiote semblant protéger le cerveau. La présence de propionate plasmatique doit être explorée pour définir son impact sur le cerveau.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, Christopher F. Rose.
Background: Hepatic encephalopathy (HE) is a complex neuropsychiatric syndrome arising from chronic liver disease (CLD). HE manifests with symptoms such as poor memory, impairment in motor coordination, lethargy and coma. The gut microbiota has been shown to influence neurological function and many studies have demonstrated the association between altered microbiota and liver disease. Fecal matter transplantation (FMT) has revealed beneficial effects in clinical studies yet many limitations of these studies render the results inconclusive. Purpose: The aim of this study is to explore the impact of FMT on gut microbiota and the beneficial effects on neuro behaviour in bile-duct ligated (BDL) rats. Method: Male Sprague-Dawley rats were randomly assigned to one of three groups; SHAM (N=10), BDL-VEH (vehicle) (N=9) and BDL-FMT (who received FMT daily from pooled feces from SHAM rats). After five weeks, behaviour analysis was performed to evaluate short and long-term memory (Novel Object Recognition), anxiety (Open Field and Elevated Plus Maze) and motor coordination (Rotarod). Other parameters such as body weight and composition, ascites, gastrocnemius muscle weight and markers of liver function (ALT, AST, bilirubin and NH3) were also measured. Finally, the feces were collected and 16S RNA was sequenced for all groups. Result(s): FMT did not alter body composition (weight, composition, ascites and gastrocnemius muscle weight as well as and degree of liver disease (liver damage markers) in BDL-FMT vs BDL-Vehicle. BDL-VEH developed a loss of short/longterm memory and motor coordination compared to Sham rats. However, alterations in neurological dysfunction were prevented in the BDL-FMT group. The microbiota -diversity was not significantly different between BDL-VEH and SHAM and furthermore, FMT did not impact α-diversity in BDL rats. In contrast, β-diversity of microbiota did significantly differ between all groups (p < 0.05). The relative abundance also was significantly different between all three groups. In the BDL-FMT group, the phylum Firmicutes was found decreased while the Bacteroidetes were increased compared to BDLVEH and SHAM. The genera Bifidobacterium and Lactobacillus significantly increased in both BDL groups, while Akkermansia and Provotellaceae UCO-001 increased only in BDL-FMT rats and Clostridium Senso Stricto increased only in BDL-VEH compared to Shams. Finally, the genus Rombustia was only present in SHAM. Conclusion(s): Our results demonstrate that FMT lead to improvement in memory and motor coordination in BDL rats. The microbiota profile was different between BDL-VEH and SHAM, and FMT lead to further alterations. The fact that FMT did not normalize microbiota profile, suggests BDL-FMT leads to a novel specific microbiota profile which in turn protects the brain. The FMT-induced increase in Akkermansia and Provotellaceae UCO-001 merits to be further investigated in regards to their beneficial neurological effect in CLD.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, Christopher Rose.
Problématique: L'encéphalopathie hépatique (EH) est un syndrome neuropsychiatrique résultant d'une maladie du foie. Il a été démontré que le microbiote intestinal influence les fonctions neurologiques et l'association entre l'altération du microbiote et les maladies hépatiques ressort dans de nombreuses études. Objectif : Explorer l'impact de la transplantation de microbiote fécal (FMT) sur le développement de l’EH de rats ayant subi une ligature du canal biliaire (BDL). Méthodologie: Des rats Sprague-Dawley mâles ont été randomisés en trois groupes : Contrôle (N=10), BDL-VEH (véhicule) (N=9) et BDL-FMT et ont reçu quotidiennement la FMT provenant des rats contrôles. Après cinq semaines, des tests comportementaux sont effectués pour évaluer la mémoire à court et long terme, l'anxiété et la coordination motrice. Le poids, la composition corporelle, la masse musculaire et les marqueurs hépatiques (ALT, AST, bilirubine). Enfin, les fèces ont été collectées et l’ADN bactérien a été séquencé. Résultats: La FMT n'a pas modifié la composition corporelle et la fonction hépatique chez les BDL-FMT par rapport aux BDL-VEH. Les BDL-VEH ont développé une perte de mémoire à court/long terme et une perte de coordination motrice par rapport aux rats contrôles. Cependant, les altérations neurologiques ont été prévenues dans le groupe BDL-FMT. Concernant le microbiote, l’α-diversité n'était pas significativement différente entre tous les groupes contrairement à la β-diversité. Les genres Bifidobacterium et Lactobacillus sont augmentés de manière significative dans les groupes BDL, tandis que Akkermansia et Provotellaceae UCO-001 sont augmentés uniquement dans les rats BDL-FMT. Discussion: Nos résultats démontrent que la FMT améliore la mémoire et la coordination motrice chez les rats BDL. La FMT n'a pas normalisé le profil du microbiote dans le groupe BDL-FMT, ce qui suggère qu’elle conduit à un nouveau profil spécifique du microbiote qui, à son tour, semble protéger en partie le cerveau. L'augmentation d’Akkermansia et de Provotellaceae dans le groupe BDL-FMT mérite d'être étudiée plus en détails.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, Christopher F. Rose.
Background: Hepatic encephalopathy (HE) is a complex neuropsychiatric syndrome arising from chronic liver disease (CLD). HE manifests with symptoms such as poor memory, impairment in motor coordination, lethargy and coma. The gut microbiota has been shown to influence neurological function and many studies have demonstrated the association between altered microbiota and liver disease. Fecal matter transplantation (FMT) has revealed beneficial effects in clinical studies yet many limitations of these studies render the results inconclusive. Purpose: The aim of this study is to explore the impact of FMT on gut microbiota and the beneficial effects on neuro behaviour in bile-duct ligated (BDL) rats. Method: Male Sprague-Dawley rats were randomly assigned to one of three groups; SHAM (N=10), BDL-VEH (vehicle) (N=9) and BDL-FMT (who received FMT daily from pooled feces from SHAM rats). After five weeks, behaviour analysis was performed to evaluate short and long-term memory (Novel Object Recognition), anxiety (Open Field and Elevated Plus Maze) and motor coordination (Rotarod). Other parameters such as body weight and composition, ascites, gastrocnemius muscle weight and markers of liver function (ALT, AST, bilirubin and NH3) were also measured. Finally, the feces were collected and 16S RNA was sequenced for all groups. Result(s): FMT did not alter body composition (weight, composition, ascites and gastrocnemius muscle weight as well as and degree of liver disease (liver damage markers) in BDL-FMT vs BDL-Vehicle. BDL-VEH developed a loss of short/longterm memory and motor coordination compared to Sham rats. However, alterations in neurological dysfunction were prevented in the BDL-FMT group. The microbiota -diversity was not significantly different between BDL-VEH and SHAM and furthermore, FMT did not impact -diversity in BDL rats. In contrast, -diversity of microbiota did significantly differ between all groups (p < 0.05). The relative abundance also was significantly different between all three groups. In the BDL-FMT group, the phylum Firmicutes was found decreased while the Bacteroidetes were increased compared to BDLVEH and SHAM. The genera Bifidobacterium and Lactobacillus significantly increased in both BDL groups, while Akkermansia and Provotellaceae UCO-001 increased only in BDL-FMT rats and Clostridium Senso Stricto increased only in BDL-VEH compared to Shams. Finally, the genus Rombustia was only present in SHAM. Conclusion(s): Our results demonstrate that FMT lead to improvement in memory and motor coordination in BDL rats. The microbiota profile was different between BDL-VEH and SHAM, and FMT lead to further alterations. The fact that FMT did not normalize microbiota profile, suggests BDL-FMT leads to a novel specific microbiota profile which in turn protects the brain. The FMT-induced increase in Akkermansia and Provotellaceae UCO-001 merits to be further investigated in regards to their beneficial neurological effect in CLD.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, Christopher Rose.
Problématique: L'encéphalopathie hépatique (EH) est un syndrome neuropsychiatrique résultant d'une maladie du foie. Il a été démontré que le microbiote intestinal influence les fonctions neurologiques et l'association entre l'altération du microbiote et les maladies hépatiques ressort dans de nombreuses études. Objectif : Explorer l'impact de la transplantation de microbiote fécal (FMT) sur le développement de l’EH de rats ayant subi une ligature du canal biliaire (BDL). Méthodologie: Des rats Sprague-Dawley mâles ont été randomisés en trois groupes : Contrôle (N=10), BDL-VEH (véhicule) (N=9) et BDL-FMT et ont reçu quotidiennement la FMT provenant des rats contrôles. Après cinq semaines, des tests comportementaux sont effectués pour évaluer la mémoire à court et long terme, l'anxiété et la coordination motrice. Le poids, la composition corporelle, la masse musculaire et les marqueurs hépatiques (ALT, AST, bilirubine). Enfin, les fèces ont été collectées et l’ADN bactérien a été séquencé. Résultats: La FMT n'a pas modifié la composition corporelle et la fonction hépatique chez les BDL-FMT par rapport aux BDL-VEH. Les BDL-VEH ont développé une perte de mémoire à court/long terme et une perte de coordination motrice par rapport aux rats contrôles. Cependant, les altérations neurologiques ont été prévenues dans le groupe BDL-FMT. Concernant le microbiote, l’α-diversité n'était pas significativement différente entre tous les groupes contrairement à la β-diversité. Les genres Bifidobacterium et Lactobacillus sont augmentés de manière significative dans les groupes BDL, tandis que Akkermansia et Provotellaceae UCO-001 sont augmentés uniquement dans les rats BDL-FMT. Discussion: Nos résultats démontrent que la FMT améliore la mémoire et la coordination motrice chez les rats BDL. La FMT n'a pas normalisé le profil du microbiote dans le groupe BDL-FMT, ce qui suggère qu’elle conduit à un nouveau profil spécifique du microbiote qui, à son tour, semble protéger en partie le cerveau. L'augmentation d’Akkermansia et de Provotellaceae dans le groupe BDL-FMT mérite d'être étudiée plus en détails.
Alexandre Bourgeois, Felix Veillette, Mariana Oliveira, Karine Dubois, Mélanie Tremblay, Chantal Bémeur, Christopher Rose.
Problématique: L'encéphalopathie hépatique (EH) est un syndrome neuropsychiatrique résultant d'une maladie du foie. Il a été démontré que le microbiote intestinal influence les fonctions neurologiques et l'association entre l'altération du microbiote et les maladies hépatiques ressort dans de nombreuses études. Objectif : Explorer l'impact de la transplantation de microbiote fécal (FMT) sur le développement de l’EH de rats ayant subi une ligature du canal biliaire (BDL). Méthodologie: Des rats Sprague-Dawley mâles ont été randomisés en trois groupes : Contrôle (N=10), BDL-VEH (véhicule) (N=9) et BDL-FMT et ont reçu quotidiennement la FMT provenant des rats contrôles. Après cinq semaines, des tests comportementaux sont effectués pour évaluer la mémoire à court et long terme, l'anxiété et la coordination motrice. Le poids, la composition corporelle, la masse musculaire et les marqueurs hépatiques (ALT, AST, bilirubine). Enfin, les fèces ont été collectées et l’ADN bactérien a été séquencé. Résultats: La FMT n'a pas modifié la composition corporelle et la fonction hépatique chez les BDL-FMT par rapport aux BDL-VEH. Les BDL-VEH ont développé une perte de mémoire à court/long terme et une perte de coordination motrice par rapport aux rats contrôles. Cependant, les altérations neurologiques ont été prévenues dans le groupe BDL-FMT. Concernant le microbiote, l’α-diversité n'était pas significativement différente entre tous les groupes contrairement à la β-diversité. Les genres Bifidobacterium et Lactobacillus sont augmentés de manière significative dans les groupes BDL, tandis que Akkermansia et Provotellaceae UCO-001 sont augmentés uniquement dans les rats BDL-FMT. Discussion: Nos résultats démontrent que la FMT améliore la mémoire et la coordination motrice chez les rats BDL. La FMT n'a pas normalisé le profil du microbiote dans le groupe BDL-FMT, ce qui suggère qu’elle conduit à un nouveau profil spécifique du microbiote qui, à son tour, semble protéger en partie le cerveau. L'augmentation d’Akkermansia et de Provotellaceae dans le groupe BDL-FMT mérite d'être étudiée plus en détails.
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A lot of movement!
5 years ago
