Črevesna mikrobiota očetovega črevesja vpliva na naslednjo generacijo

Študija Hackettove skupine v Evropskem laboratoriju za molekularno biologijo (EMBL) v Rimu je pokazala, da motnje v črevesnem mikrobiomu pri samcih miši povečajo tveganje za bolezni pri njihovih prihodnjih potomcih.

Črevesni mikrobiom je mikrobna skupnost, ki naseljuje prebavila. Odgovoren je za proizvodnjo encimov, metabolitov in drugih molekul, pomembnih za presnovo gostitelja in njegov odziv na okolje.

Uravnotežen črevesni mikrobiom je zato pomemben za zdravje sesalcev, saj pomaga uravnavati imunski in endokrini sistem. To pa posledično vpliva na fiziologijo tkiv po vsem telesu. Vendar pa je bilo malo znanega o vplivu črevesnega mikrobioma na reproduktivno funkcijo gostitelja in o tem, ali bi spremenjen očetov mikrobiom lahko vplival na zdravje njegovih potomcev.

Hackettova skupina na EMBL v Rimu si je skupaj s skupinama Borka in Zimmermanna na EMBL v Heidelbergu zadala cilj odgovoriti na to vprašanje. Njihovi rezultati, objavljeni v reviji Nature, so pokazali, da motnje v črevesnem mikrobiomu pri samcih miši povečajo verjetnost, da se bodo njihovi potomci rodili z nizko porodno težo in bodo imeli večje tveganje za prezgodnjo smrt.

Prenašanje informacij naslednji generaciji

Da bi preučili vpliv črevesnega mikrobioma na reprodukcijo samcev in njihove potomce, so raziskovalci spremenili sestavo mikrobov v črevesju mišjih samcev tako, da so jih zdravili z običajnimi antibiotiki, ki ne vstopajo v krvni obtok. To povzroči stanje, imenovano disbioza, pri katerem mikrobni ekosistem v črevesju postane neuravnotežen.

Znanstveniki so nato analizirali spremembe v sestavi pomembnih metabolitov v testisih. Ugotovili so, da disbioza pri samcih miši vpliva na fiziologijo testisov, pa tudi na sestavo metabolitov in hormonsko signalizacijo. Vsaj del tega učinka je bil posledica sprememb v ravneh ključnega hormona leptina v krvi in testisih samcev z povzročeno disbiozo.

Ta opažanja kažejo, da imajo sesalci "os črevesje-zarodna linija", ki je pomembna povezava med črevesjem, njegovo mikrobioto in zarodno linijo.

Da bi razumeli pomen te "osi črevesje-zarodna linija" za dednost, so znanstveniki križali bodisi nezdravljene bodisi disbiotične samce z nezdravljenimi samicami. Mladiči disbiotičnih očetov so imeli bistveno nižjo porodno težo in povečano umrljivost po rojstvu. Različne kombinacije antibiotikov, pa tudi zdravljenje z odvajali, ki povzročajo disbiozo (ki prav tako motijo mikrobioto), so imele podobne učinke na potomce.

Pomembno je, da je ta učinek reverzibilen. Ko prenehamo jemati antibiotike, se očetov mikrobiom obnovi. Ko miši z obnovljenim mikrobiom parimo z nezdravljenimi samicami, se njihovi potomci rodijo z normalno težo in se normalno razvijajo.

»Opazili smo, da so medgeneracijski učinki izginili po obnovi normalnega mikrobioma. To pomeni, da je mogoče preprečiti vsako spremembo v črevesnem mikrobiomu, ki bi lahko povzročila medgeneracijske učinke pri bodočih očetih,« je dejal Peer Bork, direktor EMBL Heidelberg, ki je sodeloval v študiji.

"Naslednji korak je podrobno razumevanje, kako lahko različni okoljski dejavniki, kot so zdravila, vključno z antibiotiki, vplivajo na očetove zarodne linije in s tem na embrionalni razvoj."

Aile Denboba, prva avtorica članka in nekdanja podoktorska sodelavka v Hackettovi skupini, zdaj vodja skupine na Inštitutu Maxa Plancka za imunologijo in epigenetiko v Freiburgu v Nemčiji, je dodala: »Študija je nastala iz želje po razumevanju vpliva okolja na očete z upoštevanjem črevesnega mikrobioma kot mostu med interakcijami med gostiteljem in okoljem, kar ustvarja zadosten model vzrokov za oceno medgeneracijskih zdravstvenih tveganj v kompleksnih ekoloških sistemih.«

Vpliv očetov na tveganje za bolezni med nosečnostjo

Hackett in sodelavci so v svojem delu ugotovili tudi, da so okvare posteljice, vključno s slabo vaskularizacijo in počasno rastjo, pogostejše pri nosečnostih z disbiotičnimi moškimi. Okvarjene posteljice so kazale znake pogostega zapleta nosečnosti pri ljudeh, imenovanega preeklampsija, ki vodi v slabo rast potomcev in je dejavnik tveganja za širok spekter bolezni pozneje v življenju.

»Naša študija dokazuje obstoj komunikacijskega kanala med črevesnim mikrobiomom in reproduktivnim sistemom pri sesalcih. Poleg tega okoljski dejavniki, ki motijo te signale pri bodočih očetih, povečujejo tveganje za škodljivo zdravje potomcev s spreminjanjem razvoja posteljice,« je dejal Jamie Hackett, koordinator raziskovalnega projekta in vodja skupine EMBL Rome.

"To pomeni, da lahko pri miših očetovo okolje tik pred spočetjem vpliva na lastnosti potomcev neodvisno od genetskega dedovanja."

"Hkrati smo ugotovili, da se ta učinek pojavi le v eni generaciji, in moram poudariti, da so potrebne nadaljnje raziskave, da bi preučili, kako razširjeni so ti učinki in ali so pomembni za ljudi. Pri prevajanju ugotovitev miši na ljudi je treba upoštevati inherentne razlike."

Hackett je nadaljeval: »Glede na široko uporabo prehranskih in antibiotičnih praks v zahodni kulturi, za katere je znano, da motijo črevesni mikrobiom, je pomembno podrobneje preučiti medgeneracijske učinke očetov in kako lahko vplivajo na izide nosečnosti in tveganje za bolezni v populaciji.«