Comparison of gut microbiota in alcoholic and metabolic-dysfuncion associated steatotic liver disease in animal models

Abstract

Background: Alcoholic liver disease (ALD) and metabolic-dysfunction associated steatotic liver disease (MASLD) are common, and gut microbiota (GM) is involved with both. Here we compared GM composition in animal models of MASLD and ALD to assess whether there are specific patterns for each disease. Methods: MASLD model- adult male Sprague Dawley rats, randomized into two groups: MASLD-control (n=10) fed a standard diet; MASLD-group (n=10) fed a high-fat-choline-deficient diet for 16 weeks. ALD model- adult male Wistar rats randomized: ALD-control (n=8) fed a standard diet and water+0.05% saccharin, ALD groups fed with sunflower seed and 10% ethanol+0.05% saccharin for 4 or 8 weeks (ALC4, n=8; ALC8, n=8). ALC4/8 on the last day received alcoholic binge (5g/kg of ethanol). Afterwards, animals were euthanized, and feces were collected for GM analysis. Results: Both experimental models induced typical histopathological features of the diseases. Alpha diversity was lower in MASLD compared with ALD (p<0.001), and structural pattern was different between them (P<0.001). Bacteroidetes (55.7%), Firmicutes (40.6%), and Proteobacteria (1.4%) were the most prevalent phyla in all samples, although differentially abundant among groups. ALC8 had a greater abundance of the phyla Cyanobacteria (5.3%) and Verrucomicrobiota (3.2%) in relation to the others. Differential abundance analysis identified Lactobacillaceae_unclassified, Lachnospiraceae_NK4A136_group, and Turicibacter associated with ALC4 and the Clostridia_UCG_014_ge and Gastranaerophilales_ge genera to ALC8. Conclusion: In this study, we demonstrated that the structural pattern of the GM differs significantly between MASLD and ALD models. Studies are needed to characterize the microbiota and metabolome in both clinical conditions to find new therapeutic strategies.

Contexto: A doença hepática alcoólica (DHA) e a doença hepática esteatótica associada à disfunção metabólica (MASLD) são comuns, e a microbiota intestinal (MI) está envolvida em ambas. Aqui, comparamos a composição da MI em modelos animais de MASLD e DHA para avaliar se existem padrões específicos para cada doença. Métodos: Modelo de MASLD - ratos machos adultos da linhagem Sprague Dawley, randomizados em dois grupos: MASLD-controle (n=10) alimentados com uma dieta padrão; grupo MASLD (n=10) alimentados com uma dieta rica em gordura e deficiente em colina por 16 semanas. Modelo de DHA - ratos machos adultos da linhagem Wistar randomizados: DHA-controle (n=8) alimentados com uma dieta padrão e água+0,05% de sacarina; grupos DHA alimentados com semente de girassol e 10% de etanol+0,05% de sacarina por 4 ou 8 semanas (DHA4, n=8; DHA8, n=8). DHA 4/8 no último dia receberam binge alcoólico (5 g/kg de etanol). Posteriormente, os animais foram sacrificados, e as fezes foram coletadas para análise da MI. Resultados: Ambos os modelos experimentais induziram características histopatológicas típicas das doenças. A diversidade alfa foi menor na MASLD em comparação com a DHA (P<0,001), e o padrão estrutural foi diferente entre elas (P<0,001). Bacteroidetes (55,7%), Firmicutes (40,6%) e Proteobactérias (1,4%) foram os filos mais prevalentes em todas as amostras, embora com abundâncias diferenciadas entre os grupos. DHA8 teve uma maior abundância dos filos Cyanobacteria (5,3%) e Verrucomicrobiota (3,2%) em relação aos outros. A análise de abundância diferencial identificou Lactobacillaceae_unclassified, Lachnospiraceae_NK4A136 e Turicibacter associados ao grupo DHA4, e os gêneros Clostridia_UCG_014_ge e Gastranaerophilales_ge associados ao DHA8. Conclusão: Neste estudo, demonstramos que o padrão estrutural da MI difere significativamente entre os modelos de MASLD e DHA. Estudos são necessários para caracterizar a microbiota e os metabólitos ativos em ambas as condições clínicas, a fim de encontrar novas estratégias terapêuticas.