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Metformin’s dual impact on Gut microbiota and cardiovascular health: A comprehensive analysis - 21/08/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.117128 
Turky Omar Asar a , Fahad A. Al-Abbasi b , Ryan Adnan Sheikh b , Mustafa Adnan Mustafa Zeyadi b , Muhammad Shahid Nadeem b , Salma Naqvi c , Vikas Kumar d , Firoz Anwar b,
a Department of Biology, College of Science and Arts at Alkamil, University of Jeddah, Jeddah, Saudi Arabia 
b Department of Biochemistry, Faculty of Science, King Abdulaziz University, Jeddah 21589, Saudi Arabia 
c Department of Biomedical Sciences, College of Medicine, Gulf Medical University, Ajman, United Arab Emirates 
d Natural Product Discovery Laboratory, Department of Pharmaceutical Sciences, Shalom Institute of Health and Allied Sciences, SHUATS, Prayagraj, India 

Corresponding author.

Abstract

Cardiovascular diseases (CVD) cause significant global morbidity, mortality and public health burden annually. CVD alters richness, diversity, and composition of Gut microbiota along with RAS and histopathological differences. Present study explores Metformin role in mitigating doxorubicin induced cardiovascular toxicity/remodeling. Animals were divided into 4 groups with n=6: Group I (N. Control) free access to diet and water; Group II (MET. Control) on oral Metformin (250 mg/kg) daily; Group III (DOX. Control) alternate day intraperitoneal Doxorubicin (3 mg/kg) totaling 18 mg/kg; Group IV (DOX. MET. Control) received both daily oral Metformin (250 mg/kg) and alternate day Doxorubicin (3 mg/kg). Gut microbial analysis was made from stool before animals were sacrificed for biochemical and histopathological analysis. Significant alterations were observed in ɑ and β-diversity with new genus from Firmicutes, specifically Clostridia_UCG-014, Eubacterium ruminantium, and Tunicibacter, were prevalent in both the DOX. Control and DOX.MET groups. Proteobacteria, represented by Succinivibrio, were absent in all groups. Additionally, Parabacteroides from the Bacteroidia phylum was absent in all groups except the N. control. In the DOX.MET Control group, levels of Angiotensin II ( 7.75± 0.49 nmol/min, p<0.01) and Renin (2.60±0.26 ng/ml/hr) were significantly reduced. Conversely, levels of CK-MB, Fibrinogen, Troponin, CRP ( p < 0.0001), and TNFɑ (p < 0.05) were elevated. Histopathological examination revealed substantial cardiac changes, including Fibrinogen and fat deposition and eosinophilic infiltration, as well as liver damage characterized by binucleated cells and damaged hepatocytes, along with altered renal tissues in the DOX.MET.Control group. The findings suggest that MET. significantly modifies gut microbiota, particularly impacting the Firmicutes and Proteobacteria phyla. The reduction in Angiotensin II levels, alongside increased inflammatory markers and myocardial damage, highlights the complex interactions and potential adverse effects associated with MET therapy on cardiovascular health.

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Graphical Abstract




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Highlights

Metformin impacts gut microbiota, cardiovascular health, and biochemical parameters, altering Firmicutes and Proteobacteria.
Metformin lowers Angiotensin levels for cardioprotection but raises inflammation and myocardial damage markers, indicating risk.
Morphological alteration in cardiac, hepatic and renal tissues in MET treated cohorts indicates tissue remodeling and pathology.
Variations in specific gut bacteria highlight the importance of personalized medicine in cardiovascular disease.

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Keywords : Metformin, Gut Microbiota, CVD, Firmicutes, Proteobacteria, Parabacteroides, Histopathology


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Vol 178

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