Skip to main content
Log in

The effect of Lactobacillus rhamnosus HN001 on mineral absorption and bone health in growing male and ovariectomised female rats

HN001

Effet de Lactobacillus rhamnosus HN001 sur l’absorption minérale et la santé osseuse chez le rat mâle en croissance et la ratte ovariectomisée

  • Original Article
  • Published:
Dairy Science & Technology

Abstract

Prebiotics affect mineral absorption, in part by increasing solubility due to short chain fatty acid generation. Prebiotics stimulate the growth of probiotics in the gut and probiotics may affect mineral absorption by similar mechanisms. The objectives of this study were to measure (1) the effect of Lactobacillus rhamnosus strain HN001 (HN001) on mineral absorption in growing male rats and (2) whether HN001 can reduce bone loss and affect bone properties in female ovariectomised (OVX) rats. Study 1: Twenty-two 3-week-old Sprague-Dawley rats were weaned onto a milk powder-based diet supplying 20% protein and 0.5% calcium. After a week, the rats were randomised into two groups: one continuing on the base diet and the other receiving 109 cfu HN001 per day in the diet. After 3 weeks, the animals were housed in metabolic cages for 8 days. Food intake was measured, and urine and faeces were collected for 3 days. Calcium and magnesium balances were calculated. Study 2: Forty 5.5-month-old female Sprague-Dawley rats were ovariectomised or sham-operated and randomised into three groups. The sham (n = 10) and OVX control groups (n = 15) remained on a caseinate-based control diet, while the experimental group (n = 15) received 109 cfu HN001 per day in the diet. After 12 weeks, bone density was measured by dual energy X-ray absorptiometry and bone and blood samples were collected. HN001 improved calcium and magnesium retention in the growing male rats, but due to differences in food intake, data was inconclusive. However, HN001-fed OVX rats had a reduced rate of bone loss and a higher final bone density in the spine and femur at week 12 compared to the OVX control group. HN001 may improve mineral bioavailability and have a positive effect on bone mineral density and mineral content. The underlying mechanisms need to be researched.

Abstract

(1) Lb HN001 (Lactobacillus rhamnosus) ; (2) Lb HN001 (OVX) : (1) 22 3 Sprague-Dawley 20% 0.5% 109 cfu Lb HN001 3 8 d 3 d (2) 40 5.5 Sprague-Dawley 3 (n = 10) OVX (n = 15) (n = 15) 109 cfu Lb HN001 12 X Lb HN001 OVX 12 Lb HN001-OVX Lb HN001

Résumé

Les prébiotiques ont un effet sur l’absorption minérale, en partie en augmentant la solubilité due à la génération d’acides gras à chaîne courte. Les prébiotiques stimulent la croissance des probiotiques dans l’intestin et les probiotiques peuvent affecter l’absorption minérale par des mécanismes similaires. Les objectifs de l’étude ont été de mesurer : (1) l’effet de Lactobacillus rhamnosus HN001 (HN001) sur l’absorption minérale chez le rat mâle en croissance, (2) si HN001 peut réduire la perte osseuse et affecter les propriétés des os chez la ratte ovariectomisée (OVX). Étude 1 : 22 rats Sprague-Dawley de 3 semaines ont été sevrés puis soumis à un régime à base de poudre de lait apportant 20 % de protéines et 0,5 % de calcium. Après une semaine, les rats ont été répartis au hasard en deux groupes : l’un continuant le régime de base, l’autre recevant en plus 109 ufc HN001 par jour. Après 3 semaines, les animaux ont été installés dans des cages métaboliques pour 8 jours. La prise alimentaire a été mesurée, et l’urine et les fèces récoltés pendant 3 jours. Les équilibres en calcium et magnésium ont été calculés. Étude 2 : 40 rattes Sprague-Dawley de 5 mois et demi ont été ovariectomisées ou opérées de façon fictive puis réparties au hasard en 3 groupes. Les groupes « fictif » (n = 10) ou OVX de contrôle (n = 15) étaient maintenus au régime contrôle à base de caséinate tandis que le groupe expérimental (n = 15) recevait le même régime additionné de 109 ufc HN001 par jour. Après 12 semaines, la densité osseuse a été mesurée par absorptiométrie à rayons X biphotonique et des échantillons d’os et de sang ont été collectés. HN001 améliorait la rétention de calcium et magnésium chez les rats mâles en croissance, mais, en raison de différences dans la prise alimentaire, les données étaient peu concluantes. Cependant, les rattes OVX nourries avec HN001 montraient moins de perte osseuse et une densité osseuse finale plus élevée dans la colonne vertébrale et le fémur à 12 semaines que les rattes du groupe contrôle. HN001 pourrait améliorer la biodisponibilité minérale et avoir un effet positif sur la densité minérale osseuse et la teneur en minéraux. Les mécanismes qui sous-tendent cette activité restent à déterminer.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

  1. Beynen A.C., Baas J.C., Hoekemeijer P.E., Kappert H.J., Bakker M.H., Koopman J.P., Lemmens A.G., Faecal bacterial profile, nitrogen excretion and mineral absorption in healthy dogs fed supplemental oligofructose, J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. 86 (2002) 298–305.

    Article  CAS  Google Scholar 

  2. Bronner F., Mechanisms of intestinal calcium absorption, J. Cell Biochem. 88 (2003) 387–393.

    Article  CAS  Google Scholar 

  3. Chow J.-M.C., Probiotics and prebiotics: a brief overview, J. Renal Nutr. 12 (2002) 76–86.

    Article  Google Scholar 

  4. Ghanem K.Z., Badawy I.H., Abdel-Salam A.M., Influence of yoghurt and probiotic yoghurt on the absorption of calcium, magnesium, iron and bone mineralisation in rats, Milk Sci. Int. 59 (2004) 472–475.

    CAS  Google Scholar 

  5. Kelleher S.L., Casas I., Carbajal N., Lonnerdal B., Supplementation of infant formula with the probiotic Lactobacillus reuteri and zinc: impact on enteric infection and nutrition in infant rhesus monkeys, J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 35 (2002) 163–168.

    Article  Google Scholar 

  6. Lutz T., Scharrer E., Effects of short-chain fatty acids on calcium absorption in the rat colon, Exp. Physiol. 76 (1991) 615–618.

    CAS  Google Scholar 

  7. Minamida K., Sujaya I.N., Tamura A., Shigematsu N., Sone T., Yokota A., Asano K., Benno Y., Tomita F., The effects of di-D-fructofuranose-1,2:2,3-dianhydride (DFA III) administration on human intestinal microbiota, J. Biosci. Bioeng. 98 (2004) 244–250.

    CAS  Google Scholar 

  8. Moskilde L., Assessing bone quality — animal models in preclinical osteoporosis research, Bone 17 (1995) 343S-352S.

    Google Scholar 

  9. Narva M., Collin M., Lamberg-Allardt C., Karkkainen M., Poussa T., Vapaatalo H., Korpela R., Effects of long-term intervention with Lactobacillus helveticus-fermented milk on bone mineral density and bone mineral content in growing rats, Ann. Nutr. Metab. 48 (2004) 228–234.

    Article  CAS  Google Scholar 

  10. Narva M., Nevala R., Poussa T., Korpela R., The effect of Lactobacillus helveticus fermented milk on acute changes in calcium metabolism in postmenopausal women, Eur. J. Nutr. 43 (2004) 61–68.

    Article  CAS  Google Scholar 

  11. Narva M., Rissanen J., Jussi H., Heiki V., Kalervo V., Riita K., Effects of bioactive peptide, valyl-prolyl-proline (VPP), and Lactobacillus helveticus fermented milk containing VPP on bone loss in ovariectomized rats, Ann. Nutr. Metab. 51 (2007) 65–74.

    Article  CAS  Google Scholar 

  12. National Research Council, Nutrient Requirements of Laboratory Animals, 4th edn., National Academic Press, Washington, DC, 1995.

    Google Scholar 

  13. Perez-Conesa D., Lopez G., Abellan P., Ros G., Bioavailability of calcium, magnesium and phosphorous in rats fed probiotic, prebiotic and symbiotic powder follow-up infant formulas and their effect on physiological and nutritional parameters, J. Sci. Food Agric. 86 (2006) 2327–2336.

    Article  CAS  Google Scholar 

  14. Perez-Conesa D., Lopez G., Ros G., Effects of probiotic, prebiotic and symbiotic follow-up infant formulas on large intestine morphology and bone mineralisation in rats, J. Sci. Food Agric. 87 (2007) 1059–1068.

    Article  CAS  Google Scholar 

  15. Raschka L., Daniel H., Diet composition and age determine the effects of inulin-type fructans on intestinal calcium absorption in the rat, Eur. J. Nutr. 44 (2005) 360–364.

    Article  CAS  Google Scholar 

  16. Roberfroid M.B., Prebiotics and probiotics: are they functional foods?, Am. J. Clin. Nutr. 71 (2000) 1682S-1687S.

    CAS  Google Scholar 

  17. Scholz-Ahrens K.E., Ade P., Marten B., Weber P., Timm W., Asil Y., Gluer C.-C., Schrezenmeir J., Prebiotics, probiotics and synbiotics affect mineral absorption, bone mineral content and bone structure, J. Nutr. 137 (2007) 838S-846S.

    CAS  Google Scholar 

  18. Scholz-Ahrens K.E., Schaafsma G., Van der Heuvel E.G.H.M., Schrezenmeier J., Effects of prebiotics on mineral metabolism, Am. J. Clin. Nutr. 73 (2001) 459S-464S.

    CAS  Google Scholar 

  19. Scholz-Ahrens K.E., Schrezenmeier J., Inulin, oligofructose and mineral metabolism — experimental data and mechanism, Br. J. Nutr. 87 (2002) S179-S186.

    Article  CAS  Google Scholar 

  20. Scholz-Ahrens K.E., van Loo J., Schrezenmeier J., Effect of oligofructose on bone mineralization in ovariectomised rats is affected by dietary calcium, Am. J. Clin. Nutr. 73 (2001) 498S (abstr.).

    Google Scholar 

  21. Scholz-Ahrens K.E., van Loo J., Schrezenmeier J., Long-term effect of oligofructose on bone trabecular structure in ovariectomised rats, J. Clin. Nutr. 73 (2001) 498 (abstr.).

    Google Scholar 

  22. Zhao L.J., Papasian C.J., Drees B., Hamilton J., Deng H.W., Correlation of obesity and osteoporosis: effects of fat mass on the determination of osteoporosis, J. Bone Miner. Res. 23 (2008) 17–29.

    Article  CAS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Marlena Cathorina Kruger.

About this article

Cite this article

Kruger, M.C., Fear, A., Chua, WH. et al. The effect of Lactobacillus rhamnosus HN001 on mineral absorption and bone health in growing male and ovariectomised female rats. Dairy Sci. Technol. 89, 219–231 (2009). https://doi.org/10.1051/dst/2009012

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1051/dst/2009012

Navigation