Protective Effects of Lactobacillus-Derived Probiotics and Postbiotics on Renal and Reproductive Function in Escherichia coli-Infected Rats.

چکیده اصلی

BACKGROUND: Escherichia coli infections of the genitourinary tract are a major cause of renal and reproductive dysfunction in males, often impairing spermatogenesis and fertility. Probiotics and postbiotics have emerged as microbiota‑based interventions with strain‑specific immunomodulatory and antioxidant properties. OBJECTIVES: This experimental study evaluated the effects of a probiotic or postbiotic supplementation containing Lactobacillus helveticus, Lactobacillus rhamnosus, and Lactobacillus casei on renal and testicular tissues, as well as sperm parameters, in male Wistar rats infected with E. coli. METHODS: Twenty-eight male Wistar rats (200-220 g) were randomly assigned to four groups: control, E. coli-infected, E. coli + probiotic (109 CFU/mL), and E. coli + postbiotic (109 CFU/mL). Probiotic or postbiotic supplementation was administered orally (gavage) once daily for 35 consecutive days, starting immediately after the final day of bacterial challenge. Biochemical markers (urea, creatinine, sodium, potassium), histological changes, total antioxidant capacity (TAC), gene expression (IL‑6, TNF‑α, Bax, Bcl‑2), and sperm quality were assessed. Statistical analysis was performed using one‑way ANOVA with Tukey's post hoc test (p < 0.05). RESULTS: E. coli infection significantly impaired renal and testicular histology, elevated pro‑inflammatory and pro‑apoptotic gene expression, reduced TAC, and deteriorated sperm parameters. Probiotic and postbiotic supplementation mitigated these effects, restoring antioxidant capacity, enhancing Bcl‑2 expression, reducing IL‑6 and TNF‑α levels, and improving sperm viability and morphology. Histological evaluation confirmed partial recovery of kidney and testicular structures in treated groups. CONCLUSION: Multi‑strain probiotic-postbiotic mixtures confer protective effects against infection‑induced oxidative stress, apoptosis, and inflammation in renal and testicular tissues, while improving sperm quality. These findings highlight their translational potential as adjunctive therapies for infection‑associated male infertility and renal impairment.

ترجمه فارسی چکیده

آلودگی‌های Escherichia coli در مجرای ادراری-تناسلی علت اصلی اختلالات کلیه و تولیدمثل در نرهاست که اغلب منجر به اختلال در اسپرم‌زایی و ناباروری می‌شود. پروبیوتیک‌ها و پس‌بیوتیک‌ها به عنوان مداخلات مبتنی بر میکروبیوم با خواص ایمنومدولاتور و آنتی‌اکسیدانی خاص به هر رشته ظاهر شده‌اند. این مطالعه تجربی اثرات مکمل‌سازی پروبیوتیک یا پس‌بیوتیک حاوی Lactobacillus helveticus، Lactobacillus rhamnosus و Lactobacillus casei بر بافت‌های کلیه و بیضه و همچنین پارامترهای اسپرم را در موش‌های نر Wistar آلوده به E. coli ارزیابی کرد. بیست و هشت موش نر Wistar (۲۰۰-۲۲۰ گرم) به طور تصادفی به چهار گروه: کنترل، آلوده به E. coli، E. coli + پروبیوتیک (۱۰⁹ CFU/mL) و E. coli + پس‌بیوتیک (۱۰⁹ CFU/mL) تخصیص یافتند. مکمل‌سازی پروبیوتیک یا پس‌بیوتیک به صورت خوراکی (تزریق گاوی) یک بار در روز به مدت ۳۵ روز متوالی، از روز نهایی چالش باکتریایی شروع شد. نشانه‌های بیوشیمیایی (یوره، کراتینین، سدیم، پتاسیم)، تغییرات بافت‌شناسی، ظرفیت آنتی‌اکسیدان کل (TAC)، بیان ژن (IL-6، TNF-α، Bax، Bcl-2) و کیفیت اسپرم ارزیابی شد. تحلیل آماری با استفاده از ANOVA یک‌طرفه و آزمون پسین Tukey (p < 0.05) انجام شد. آلودگی E. coli به طور معناداری بافت‌شناسی کلیه و بیضه را مختل کرد، بیان ژن‌های التهابی و آپوپتوز را افزایش داد، ظرفیت آنتی‌اکسیدان را کاهش داد و پارامترهای اسپرم را بدتر کرد. مکمل‌سازی پروبیوتیک و پس‌بیوتیک این اثرات را تعدیل کرد، ظرفیت آنتی‌اکسیدان را بازگرداند، بیان Bcl-2 را افزایش داد، سطوح IL-6 و TNF-α را کاهش داد و کیفیت اسپرم و مورفولوژی را بهبود بخشید. ارزیابی بافت‌شناسی تایید کرد که ساختارهای کلیه و بیضه در گروه‌های درمانی به طور جزئی بازسازی شده‌اند. نتیجه‌گیری: مخلوط‌های پروبیوتیک-پس‌بیوتیک چندرشته‌ای اثرات محافظتی علیه استرس اکسیداتیو، آپوپتوز و التهاب ناشی از عفونت در بافت‌های کلیه و بیضه را فراهم می‌کنند، در حالی که کیفیت اسپرم را بهبود می‌بخشند. این یافته‌ها پتانسیل ترجمه‌ای آن‌ها را به عنوان درمان‌های کمکی برای ناباروری ناشی از عفونت و اختلال کلیه در مردان برجسته می‌سازد.

متن کامل اصلی