Comparative evaluation of bio-protective effects of alive and dead (heatinactivated) lactiplantibacillus plantarum strains against cadmium - induced toxicity in wistar rats

Abstract

This study was conducted to evaluate the bio - protective potential of alive and dead (heat - inactivated) Lactiplantibacillus plantarum strains against cadmium toxicity in Wistar rats. The aim was to determine whether alive and heat - inactivated Lactiplantibacillus plantarum strains could alleviate cadmium - induced inflammatory and oxidative stress responses and reduce serum cadmium levels in rats. The study included forty-eight male albino Wistar rats, which were distributed equally among six groups: control (n = 8), cadmium (n = 8), alive Lactiplantibacillus plantarum (n = 8), dead Lactiplantibacillus plantarum (n = 8), cadmium + alive Lactiplantibacillus plantarum, and cadmium + dead Lactiplantibacillus plantarum. Rats in the cadmium, cadmium + alive Lactiplantibacillus plantarum, and cadmium + dead Lactiplantibacillus plantarum groups received cadmium chloride (2 mg / kg) orally by gastric gavage three times a week for 4 weeks. Alive and dead Lactiplantibacillus plantarum (109 – 1010 cfu / mL) suspensions were administered to alive Lactiplantibacillus plantarum, dead Lactiplantibacillus plantarum, cadmium + alive Lactiplantibacillus plantarum, and cadmium + dead Lactiplantibacillus plantarum groups with the same frequency and duration. The control group received physiological saline. After experimental completion, decapitation was performed, and serum samples were collected for cadmium concentrations, cytokines (TNF - α, IL - 6, IL - 10, IL - 1β), and antioxidant (Malondialdehyde, superoxide dismutase, glutathione peroxidase, catalase) levels. cadmium administration caused a significant increase in serum TNF - α and IL - 6 levels but decreased IL - 1β levels (P < 0.05). Superoxide dismutase and glutathione peroxidase levels were reduced, but Malondialdehyde concentrations elevated in only the cadmium - exposed group (P < 0.05). Lactiplantibacillus plantarum administrations alleviated the inflammatory response by providing a significant decrease in IL - 6 levels, especially in the heat - inactivated form (cadmium + dead Lactiplantibacillus plantarum) (P < 0.05). Both alive and dead forms showed partial recovery trends in superoxide dismutase, glutathione peroxidase, and catalase. Lactiplantibacillus plantarum exhibited partially anti-inflammatory, antioxidant, and metal-binding properties against cadmium toxicity in both forms and presented a usable bioprotective model in terms of food safety and veterinary toxicology when applied with a milk matrix.

Este estudio se llevó a cabo para evaluar el potencial bioprotector de cepas vivas y muertas (inactivadas por calor) de Lactiplantibacillus plantarum frente a la toxicidad por cadmio en ratas Wistar. El objetivo fue determinar si las cepas vivas y termoinactivadas de Lactiplantibacillus plantarum podían atenuar las respuestas inflamatorias y de estrés oxidativo inducidas por cadmio y reducir los niveles séricos de cadmio en las ratas. Cuarenta y ocho ratas macho albinas Wistar se dividieron en seis grupos iguales : control (n = 8), cadmio (n = 8), Lactiplantibacillus plantarum viva (n = 8), Lactiplantibacillus plantarum muerta (n = 8), cadmio + Lactiplantibacillus plantarum viva y cadmio + Lactiplantibacillus plantarum muerta. Las ratas de los grupos cadmio, cadmio + Lactiplantibacillus plantarum viva y cadmio + Lactiplantibacillus plantarum muerta recibieron cloruro de cadmio (2 mg / kg) por vía oral mediante gavage gástrico, tres veces por semana durante 4 semanas. Las suspensiones de Lactiplantibacillus plantarum viva y muerta (109 – 1010 UFC / mL) se administraron a los grupos Lactiplantibacillus plantarum viva, Lactiplantibacillus plantarum muerta, cadmio + Lactiplantibacillus plantarum viva y cadmio + Lactiplantibacillus plantarum muerta con la misma frecuencia y duración. El grupo control recibió solución salina fisiológica. Posteriormente, los animales fueron decapitados y se recolectaron muestras de suero para la determinación de las concentraciones séricas de cadmio, citocinas (TNF - α, IL - 6, IL - 10, IL - 1β) y niveles de antioxidantes (malondialdehído, superóxido dismutasa, glutation peroxidasa, catalasa). La administración de cadmio provocó un aumento significativo de los niveles séricos de TNF - α e IL - 6, pero una disminución de los niveles de IL - 1β (P < 0,05). Los niveles de superóxido dismutasa y glutation peroxidasa se redujeron, mientras que las concentraciones de malondialdehído se elevaron únicamente en el grupo expuesto a cadmio (P < 0,05). Las administraciones de Lactiplantibacillus plantarum atenuaron la respuesta inflamatoria al provocar una disminución significativa de los niveles de IL - 6, especialmente en su forma inactivada por calor (cadmio + Lactiplantibacillus plantarum muerta) (P < 0,05). Tanto las formas vivas como las muertas mostraron tendencias de recuperación parcial en los niveles de superóxido dismutasa, glutation peroxidasa y catalasa. Lactiplantibacillus plantarum presentó propiedades parcialmente antiinflamatorias, antioxidantes y de unión a metales frente a la toxicidad por cadmio en ambas formas, y mostró un modelo bioprotector utilizable en términos de seguridad alimentaria y toxicología veterinaria cuando se aplicó junto con una matriz láctea.