Therapeutic potential of stem cell and melatonin on the reduction of CCl4-induced liver fibrosis in experimental mice model

Abstract Liver fibrosis is initial stage of any chronic liver disease and its end stage is develops into cirrhosis. Chronic liver diseases are a crucial global health issue and the cause of approximately 2 million deaths per year worldwide. Cirrhosis is currently the 11th most common cause of death globally. Mesenchymal stem cell (MSCs) treatment is the best way to treat acute and chronic liver disease. The aim of this study is to improve the therapeutic potential of MSCs combined with melatonin (MLT) to overcome CCl4-induced liver fibrosis and also investigate the individual impact of melatonin and MSCs against CCl4-induced liver impairment in animal model. Female BALB/c mice were used as CCL4-induced liver fibrotic animal model. Five groups of animal model were made; negative control, Positive control, CCl4+MSCs treated group, CCl4+MLT treated group and CCl4+MSCs+MLT treated group. Cultured MSCs from mice bone marrow were transplanted to CCl4-induced liver injured mice model, individually as well as together with melatonin. Two weeks after MSCs and MLT administration, all groups of mice were sacrificed for examination. Morphological and Histopathological results showed that combined therapy of MSCs+MLT showed substantial beneficial impact on CCl4-induced liver injured model, compared with MSCs and MLT individually. Biochemically, considerable reduction was observed in serum bilirubin and ALT levels of MLT+MSC treated mice, compared to other groups. PCR results shown down-regulation of Bax and up-regulation of Bcl-xl and Albumin, confirm a significant therapeutic effect of MSCs+MLT on CCI4-induced liver fibrosis. From the results, it is concluded that combined therapy of MSCs and MLT show strong therapeutic effect on CCL4-induced liver fibrosis, compared with MSCs and MLT individually.

Resumo A fibrose hepática é a fase inicial de qualquer doença hepática crônica, e em sua fase final desenvolve-se para cirrose. As doenças hepáticas crônicas são uma questão de saúde global crucial e a causa de aproximadamente 2 milhões de mortes por ano em todo o mundo. A cirrose, hoje em dia, é a 11ª causa mais comum de morte globalmente. O tratamento da célula-tronco mesenquimal (MSCs) é uma maneira eletiva de tratar a doença hepática aguda e crônica. O objetivo deste estudo é melhorar o potencial terapêutico dos MSCs combinados com a melatonina (MLT) para superar a fibrose hepática induzida por CCl4 e também investigar o impacto individual da melatonina e MSCs contra o comprometimento do fígado induzido por CCl4 no modelo animal. Os ratos BALB / C fêmeas foram usados como modelo de animal fibrótico de fígado induzido por CCl4. Cinco grupos de modelo animal foram feitos: Controle Negativo, Controle Positivo, CCl4 + MSCs Tratados Grupo, Grupo Tratado CCl4 + MLT e Grupo Tratado CCl4 + MSCs + MLT. MSCs cultivados da medula óssea dos ratos foram transplantados para o modelo de camundongos de fígado induzido por CCl4, individualmente, bem como em conjunto com a melatonina. Duas semanas após a administração MSCs e MLT, todos os grupos de camundongos foram sacrificados para o exame. Os resultados morfológicos e histopatológicos mostraram que a terapia combinada do MSCs + MLT mostrou impacto benéfico substancial no modelo ferido no fígado induzido pelo CCl4, em comparação com o MSCs e o MLT individualmente. A redução bioquimicamente considerável foi observada em bilirrubina sérica e níveis ALT de ratinhos tratados com MLT + MSCs, em comparação com outros grupos. Os resultados de PCR mostraram regulação negativa do BAX e regulação positiva do BCL-XL e da albumina, confirmando um efeito terapêutico significativo do MSCs + MLT na fibrose hepática induzida por CCl4. Dos resultados, conclui-se que a terapia combinada de MSCs e MLT mostram um forte efeito terapêutico na fibrose hepática induzida por CCl4, em comparação com MSCs e MLT individualmente.

Therapeutic potential of stem cell and melatonin on the reduction of CCl4-induced liver fibrosis in experimental mice model / Potencial terapêutico de células-tronco e melatonina na redução da fibrose hepática induzida por CCl4 no modelo de ratos experimentais

Liver fibrosis is initial stage of any chronic liver disease and its end stage is develops into cirrhosis. Chronic liver diseases are a crucial global health issue and the cause of approximately 2 million deaths per year worldwide. Cirrhosis is currently the 11th most common cause of death globally. Mesenchymal stem cell (MSCs) treatment is the best way to treat acute and chronic liver disease. The aim of this study is to improve the therapeutic potential of MSCs combined with melatonin (MLT) to overcome CCl4-induced liver fibrosis and also investigate the individual impact of melatonin and MSCs against CCl4-induced liver impairment in animal model. Female BALB/c mice were used as CCL4-induced liver fibrotic animal model. Five groups of animal model were made; negative control, Positive control, CCl4+MSCs treated group, CCl4+MLT treated group and CCl4+MSCs+MLT treated group. Cultured MSCs from mice bone marrow were transplanted to CCl4-induced liver injured mice model, individually as well as together with melatonin. Two weeks after MSCs and MLT administration, all groups of mice were sacrificed for examination. Morphological and Histopathological results showed that combined therapy of MSCs+MLT showed substantial beneficial impact on CCl4-induced liver injured model, compared with MSCs and MLT individually. Biochemically, considerable reduction was observed in serum bilirubin and ALT levels of MLT+MSC treated mice, compared to other groups. PCR results shown down-regulation of Bax and up-regulation of Bcl-xl and Albumin, confirm a significant therapeutic effect of MSCs+MLT on CCI4-induced liver fibrosis. From the results, it is concluded that combined therapy of MSCs and MLT show strong therapeutic effect on CCL4-induced liver fibrosis, compared with MSCs and MLT individually.

A fibrose hepática é a fase inicial de qualquer doença hepática crônica, e em sua fase final desenvolve-se para cirrose. As doenças hepáticas crônicas são uma questão de saúde global crucial e a causa de aproximadamente 2 milhões de mortes por ano em todo o mundo. A cirrose, hoje em dia, é a 11ª causa mais comum de morte globalmente. O tratamento da célula-tronco mesenquimal (MSCs) é uma maneira eletiva de tratar a doença hepática aguda e crônica. O objetivo deste estudo é melhorar o potencial terapêutico dos MSCs combinados com a melatonina (MLT) para superar a fibrose hepática induzida por CCl4 e também investigar o impacto individual da melatonina e MSCs contra o comprometimento do fígado induzido por CCl4 no modelo animal. Os ratos BALB / C fêmeas foram usados ​​como modelo de animal fibrótico de fígado induzido por CCl4. Cinco grupos de modelo animal foram feitos: Controle Negativo, Controle Positivo, CCl4 + MSCs Tratados Grupo, Grupo Tratado CCl4 + MLT e Grupo Tratado CCl4 + MSCs + MLT. MSCs cultivados da medula óssea dos ratos foram transplantados para o modelo de camundongos de fígado induzido por CCl4, individualmente, bem como em conjunto com a melatonina. Duas semanas após a administração MSCs e MLT, todos os grupos de camundongos foram sacrificados para o exame. Os resultados morfológicos e histopatológicos mostraram que a terapia combinada do MSCs + MLT mostrou impacto benéfico substancial no modelo ferido no fígado induzido pelo CCl4, em comparação com o MSCs e o MLT individualmente. A redução bioquimicamente considerável foi observada em bilirrubina sérica e níveis ALT de ratinhos tratados com MLT + MSCs, em comparação com outros grupos. Os resultados de PCR mostraram regulação negativa do BAX e regulação positiva do BCL-XL e da albumina, confirmando um efeito terapêutico significativo do MSCs + MLT na fibrose hepática induzida por CCl4. Dos resultados, conclui-se que a terapia combinada de MSCs e MLT mostram um forte efeito terapêutico na fibrose hepática induzida por CCl4, em comparação com MSCs e MLT individualmente.

Fungal decomposition of chicken-feather waste in submerged and solid-state fermentation / Decomposição fúngica de resíduos de pena de frango em fermentação submersa e de estado sólido

Poultry industry is expanding rapidly and producing million tons of feather waste annually. Massive production of keratinaceous byproducts in the form of industrial wastes throughout the world necessitates its justified utilization. Chemical treatment of keratin waste is proclaimed as an eco-destructive approach by various researchers since it generates secondary pollutants. Keratinase released by a variety of microbes (bacteria and fungi) can be used for the effective treatment of keratin waste. Microbial degradation of keratin waste is an emerging and eco-friendly approach and offers dual benefits, i.e., treatment of recalcitrant pollutant (keratin) and procurement of a commercially important enzyme (keratinase). This study involves the isolation, characterization, and potential utility of fungal species for the degradation of chicken-feather waste through submerged and solid-state fermentation. The isolated fungus was identified and characterized as Aspergillus (A.) flavus. In a trial of 30 days, it was appeared that 74 and 8% feather weight was reduced through sub-merged and solid-state fermentation, respectively by A. flavus. The pH of the growth media in submerged fermentation was changed from 4.8 to 8.35. The exploited application of keratinolytic microbes is, therefore, recommended for the treatment of keratinaceous wastes to achieve dual benefits of remediation.

A indústria avícola está se expandindo rapidamente e produzindo milhões de toneladas de resíduos de penas anualmente. A produção massiva de subprodutos queratinosos na forma de resíduos agrícolas e industriais em todo o mundo exige sua utilização justificada. O tratamento químico de resíduos de queratina é proclamado como uma abordagem ecodestrutiva por vários pesquisadores, uma vez que gera poluentes secundários. A queratinase liberada por uma variedade de micróbios (bactérias e fungos) pode ser usada para o tratamento eficaz de resíduos de queratina. A degradação microbiana de resíduos de queratina é uma abordagem emergente e ecológica e oferece benefícios duplos, ou seja, tratamento de poluente recalcitrante (queratina) e obtenção de uma enzima comercialmente importante (queratinase). Este estudo envolve o isolamento, caracterização e utilidade potencial de espécies de fungos para a degradação de resíduos de penas de frango por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O fungo isolado foi identificado e caracterizado como Aspergillus (A.) flavus. Em um ensaio de 30 dias, constatou-se que 74% e 8% do peso das penas foram reduzidos por A. flavus, respectivamente, por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O pH do meio de crescimento em fermentação submersa foi alterado de 4,8 para 8,35. A aplicação explorada de micróbios queratinolíticos é, portanto, recomendada para o tratamento de resíduos ceratinosos para obter benefícios duplos de remediação.

Fungal decomposition of chicken-feather waste in submerged and solid-state fermentation

Abstract Poultry industry is expanding rapidly and producing million tons of feather waste annually. Massive production of keratinaceous byproducts in the form of industrial wastes throughout the world necessitates its justified utilization. Chemical treatment of keratin waste is proclaimed as an eco-destructive approach by various researchers since it generates secondary pollutants. Keratinase released by a variety of microbes (bacteria and fungi) can be used for the effective treatment of keratin waste. Microbial degradation of keratin waste is an emerging and eco-friendly approach and offers dual benefits, i.e., treatment of recalcitrant pollutant (keratin) and procurement of a commercially important enzyme (keratinase). This study involves the isolation, characterization, and potential utility of fungal species for the degradation of chicken-feather waste through submerged and solid-state fermentation. The isolated fungus was identified and characterized as Aspergillus (A.) flavus. In a trial of 30 days, it was appeared that 74 and 8% feather weight was reduced through sub-merged and solid-state fermentation, respectively by A. flavus. The pH of the growth media in submerged fermentation was changed from 4.8 to 8.35. The exploited application of keratinolytic microbes is, therefore, recommended for the treatment of keratinaceous wastes to achieve dual benefits of remediation.

Resumo A indústria avícola está se expandindo rapidamente e produzindo milhões de toneladas de resíduos de penas anualmente. A produção massiva de subprodutos queratinosos na forma de resíduos agrícolas e industriais em todo o mundo exige sua utilização justificada. O tratamento químico de resíduos de queratina é proclamado como uma abordagem ecodestrutiva por vários pesquisadores, uma vez que gera poluentes secundários. A queratinase liberada por uma variedade de micróbios (bactérias e fungos) pode ser usada para o tratamento eficaz de resíduos de queratina. A degradação microbiana de resíduos de queratina é uma abordagem emergente e ecológica e oferece benefícios duplos, ou seja, tratamento de poluente recalcitrante (queratina) e obtenção de uma enzima comercialmente importante (queratinase). Este estudo envolve o isolamento, caracterização e utilidade potencial de espécies de fungos para a degradação de resíduos de penas de frango por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O fungo isolado foi identificado e caracterizado como Aspergillus (A.) flavus. Em um ensaio de 30 dias, constatou-se que 74% e 8% do peso das penas foram reduzidos por A. flavus, respectivamente, por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O pH do meio de crescimento em fermentação submersa foi alterado de 4,8 para 8,35. A aplicação explorada de micróbios queratinolíticos é, portanto, recomendada para o tratamento de resíduos ceratinosos para obter benefícios duplos de remediação.

Fungal decomposition of chicken-feather waste in submerged and solid-state fermentation / Decomposição fúngica de resíduos de pena de frango em fermentação submersa e de estado sólido

Abstract Poultry industry is expanding rapidly and producing million tons of feather waste annually. Massive production of keratinaceous byproducts in the form of industrial wastes throughout the world necessitates its justified utilization. Chemical treatment of keratin waste is proclaimed as an eco-destructive approach by various researchers since it generates secondary pollutants. Keratinase released by a variety of microbes (bacteria and fungi) can be used for the effective treatment of keratin waste. Microbial degradation of keratin waste is an emerging and eco-friendly approach and offers dual benefits, i.e., treatment of recalcitrant pollutant (keratin) and procurement of a commercially important enzyme (keratinase). This study involves the isolation, characterization, and potential utility of fungal species for the degradation of chicken-feather waste through submerged and solid-state fermentation. The isolated fungus was identified and characterized as Aspergillus (A.) flavus. In a trial of 30 days, it was appeared that 74 and 8% feather weight was reduced through sub-merged and solid-state fermentation, respectively by A. flavus. The pH of the growth media in submerged fermentation was changed from 4.8 to 8.35. The exploited application of keratinolytic microbes is, therefore, recommended for the treatment of keratinaceous wastes to achieve dual benefits of remediation.

Resumo A indústria avícola está se expandindo rapidamente e produzindo milhões de toneladas de resíduos de penas anualmente. A produção massiva de subprodutos queratinosos na forma de resíduos agrícolas e industriais em todo o mundo exige sua utilização justificada. O tratamento químico de resíduos de queratina é proclamado como uma abordagem ecodestrutiva por vários pesquisadores, uma vez que gera poluentes secundários. A queratinase liberada por uma variedade de micróbios (bactérias e fungos) pode ser usada para o tratamento eficaz de resíduos de queratina. A degradação microbiana de resíduos de queratina é uma abordagem emergente e ecológica e oferece benefícios duplos, ou seja, tratamento de poluente recalcitrante (queratina) e obtenção de uma enzima comercialmente importante (queratinase). Este estudo envolve o isolamento, caracterização e utilidade potencial de espécies de fungos para a degradação de resíduos de penas de frango por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O fungo isolado foi identificado e caracterizado como Aspergillus (A.) flavus. Em um ensaio de 30 dias, constatou-se que 74% e 8% do peso das penas foram reduzidos por A. flavus, respectivamente, por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O pH do meio de crescimento em fermentação submersa foi alterado de 4,8 para 8,35. A aplicação explorada de micróbios queratinolíticos é, portanto, recomendada para o tratamento de resíduos ceratinosos para obter benefícios duplos de remediação.