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Exploring Metabolic and Gut Microbiome Responses to Paraquat Administration in Male Wistar Rats: Implications for Oxidative Stress

代谢组 氧化应激 代谢组学 某种肠道细菌 肠道菌群 生物化学 代谢途径 微生物群 生物 新陈代谢 活性氧 氧化磷酸化 化学 生物信息学
作者
Julia Hernández-Baixauli,Gertruda Chomiciute,Harry Tracey,Ignasi Mora,Antonio J. Cortés-Espinar,Javier Ávila‐Román,Nerea Abasolo-Zabalo,Hector H. Palacios,Elisabet Foguet‐Romero,David Suñol,Mar Galofré,Juan María Alcaide‐Hidalgo,Laura Baselga‐Escudero,Josep M Del Bas-Prior,Miquel Mulero
出处
期刊:Antioxidants [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:13 (1): 67-67 被引量:3
标识
DOI:10.3390/antiox13010067
摘要

In this study, we examined the metabolic and gut microbiome responses to paraquat (PQ) in male Wistar rats, focusing on oxidative stress effects. Rats received a single intraperitoneal injection of PQ at 15 and 30 mg/kg, and various oxidative stress parameters (i.e., MDA, SOD, ROS, 8-isoprostanes) were assessed after three days. To explore the omic profile, GC-qTOF and UHPLC-qTOF were performed to assess the plasma metabolome; 1H-NMR was used to assess the urine metabolome; and shotgun metagenomics sequencing was performed to study the gut microbiome. Our results revealed reductions in body weight and tissue changes, particularly in the liver, were observed, suggesting a systemic effect of PQ. Elevated lipid peroxidation and reactive oxygen species levels in the liver and plasma indicated the induction of oxidative stress. Metabolic profiling revealed changes in the tricarboxylic acid cycle, accumulation of ketone body, and altered levels of key metabolites, such as 3-hydroxybutyric acid and serine, suggesting intricate links between energy metabolism and redox reactions. Plasma metabolomic analysis revealed alterations in mitochondrial metabolism, nicotinamide metabolism, and tryptophan degradation. The gut microbiome showed shifts, with higher PQ doses influencing microbial populations (e.g., Escherichia coli and Akkermansia muciniphila) and metagenomic functions (pyruvate metabolism, fermentation, nucleotide and amino acid biosynthesis). Overall, this study provides comprehensive insights into the complex interplay between PQ exposure, metabolic responses, and gut microbiome dynamics. These findings enhance our understanding of the mechanisms behind oxidative stress-induced metabolic alterations and underscore the connections between xenobiotic exposure, gut microbiota, and host metabolism.
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