Effects of probiotic modulation on bone health in estrogen-deficient female Sprague–Dawley rats

Abstract

Postmenopausal osteoporosis is a common metabolic disorder caused mainly by estrogen deficiency, which accelerates bone resorption, suppresses bone formation, and increases fracture risk in aging women. Emerging evidence suggests that the gut microbiota influences skeletal homeostasis through the gut–bone axis, indicating that probiotic supplementation may provide a novel nutritional strategy for bone protection. This study evaluated the osteoprotective effects of two probiotic strains, Bifidobacterium breve i1088 and Bifidobacterium longum subsp. longum i772, in an ovariectomized Sprague–Dawley rat model of estrogen-deficiency–induced osteoporosis. Female rats were randomly allocated to sham-operated control, ovariectomized model, probiotic treatment, and positive control groups. After intervention, bone mineral density, femoral calcium content, and trabecular microarchitecture were assessed. Compared with untreated ovariectomized rats, probiotic supplementation significantly increased bone mineral density and bone calcium content, improved trabecular thickness, and reduced trabecular separation (P < 0.01). These findings demonstrated that probiotic administration attenuated bone loss and preserved skeletal microstructure under estrogen-deficient conditions. The results provide preclinical evidence that Bifidobacterium-based probiotic formulations may serve as a promising adjunctive nutritional approach for maintaining bone health in postmenopausal women. Further clinical studies are required to confirm their preventive and therapeutic potential in postmenopausal osteoporosis.

L’ostéoporose postménopausique est un trouble métabolique fréquent principalement causé par une carence en œstrogènes, qui accélère la résorption osseuse, inhibe la formation osseuse et augmente le risque de fractures chez les femmes âgées. Des données récentes suggèrent que le microbiote intestinal influence l’homéostasie osseuse par l’intermédiaire de l’axe intestin–os, indiquant qu’une supplémentation en probiotiques pourrait constituer une nouvelle stratégie nutritionnelle de protection osseuse. Cette étude a évalué les effets ostéoprotecteurs de deux souches probiotiques, Bifidobacterium breve i1088 et Bifidobacterium longum subsp. longum i772, dans un modèle de rates Sprague–Dawley rat ovariectomisées reproduisant l’ostéoporose induite par la carence œstrogénique. Les animaux ont été répartis aléatoirement en groupes témoin simulé, modèle ovariectomisé, traitement probiotique et contrôle positif. Après l’intervention, la densité minérale osseuse, la teneur en calcium fémoral et la microarchitecture trabéculaire ont été évaluées. Comparativement aux rates ovariectomisées non traitées, la supplémentation probiotique a significativement augmenté la densité minérale osseuse et la teneur en calcium osseux, amélioré l’épaisseur trabéculaire et réduit la séparation trabéculaire (P < 0,01). Ces résultats montrent que l’administration de probiotiques atténue la perte osseuse et préserve la microarchitecture squelettique en condition de carence œstrogénique. Cette étude fournit des preuves précliniques suggérant que des formulations probiotiques à base de Bifidobacterium pourraient représenter une approche nutritionnelle adjuvante prometteuse pour maintenir la santé osseuse chez les femmes ménopausées. Des études cliniques supplémentaires sont nécessaires pour confirmer leur potentiel préventif et thérapeutique dans l’ostéoporose postménopausique.