Očetova črevesna mikrobiota vpliva na naslednjo generacijo

Študija, ki jo je vodila Hackettova skupina v Evropskem laboratoriju za molekularno biologijo (EMBL) v Rimu, je pokazala, da motnje črevesnega mikrobioma pri mišjih samcih povečajo tveganje za bolezni pri njihovih bodočih potomcih.

Črevesni mikrobiom je skupnost mikrobov, ki naseljuje prebavila. Odgovoren je za proizvodnjo encimov, metabolitov in drugih molekul, pomembnih za gostiteljev metabolizem in njegov odziv na okolje.

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

Hackettova skupina na EMBL v Rimu se je skupaj s skupinama Borka in Zimmermanna na EMBL v Heidelbergu odločila odgovoriti na to vprašanje. Rezultati njihove študije, objavljene v reviji Nature, so pokazali, da motnje črevesnega mikrobioma pri mišjih samcih povečajo verjetnost, da bodo njihovi potomci rojeni z nizko porodno težo in bodo s povečanim tveganjem za prezgodnjo smrt..

Posredovanje informacij naslednji generaciji

Za preučevanje vpliva črevesnega mikrobioma na razmnoževanje samcev in njihove potomce so raziskovalci spremenili sestavo mikrobov v črevesju mišjih samcev tako, da so jih zdravili z običajnimi antibiotiki, ki ne pridejo v krvni obtok. To povzroči stanje, imenovano disbioza, v katerem postane mikrobni ekosistem v črevesju neuravnotežen.

Znanstveniki so nato analizirali spremembe v sestavi pomembnih testisnih metabolitov. Ugotovili so, da je disbioza pri mišjih samcih vplivala na fiziologijo testisov, pa tudi na sestavo metabolitov in hormonsko signalizacijo. Vsaj del tega učinka je bil posledica sprememb ravni ključnega hormona leptina v krvi in testisih moških z inducirano disbiozo.

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

Da bi razumeli pomen te "črevesne zarodne osi" za dedne lastnosti, so znanstveniki križali nezdravljene samce ali samce z disbiotiko z nezdravljenimi samicami. Miši disbiotičnih očetov so pokazale znatno nižjo porodno težo in povečano umrljivost po rojstvu. Podobne učinke na potomce so imele različne kombinacije antibiotikov, pa tudi zdravljenje z odvajali, ki povzročajo disbiozo (ki prav tako motijo mikrobioto).

Pomembno je omeniti, da je ta učinek reverzibilen. Po prenehanju jemanja antibiotikov se mikrobiom očetov obnovi. Ko so miši z obnovljenim mikrobiomom parili z nezdravljenimi samicami, so se njihovi potomci skotili z normalno težo in se normalno razvijali.

"Opazili smo, da medgeneracijski učinki izginejo, ko se obnovi normalni mikrobiom. To pomeni, da je mogoče pri bodočih očetih preprečiti vsako spremembo v črevesnem mikrobiomu, ki bi lahko povzročila medgeneracijske učinke," je povedal Peer Bork, direktor EMBL Heidelberg, ki je sodeloval v študiji.

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

Aile Denboba, prvi avtor publikacije in nekdanji podoktorski sodelavec v Hackettovi skupini, zdaj vodja skupine na Inštitutu Maxa Plancka za imunologijo in epigenetiko v Freiburgu v Nemčiji, je dodal: "Študija je nastala iz želje po razumevanju vpliva okolja na očete, ki na črevesni mikrobiom gleda kot na povezavo med gostiteljem in okoljem, kar ustvarja zadosten model vzroka za ocenjevanje medgeneracijskih zdravstvenih tveganj v kompleksnih ekoloških sistemih."

Vpliv očetov na tveganje za bolezni med nosečnostjo

Hackett in njegovi sodelavci so pri svojem delu ugotovili tudi, da so bile okvare posteljice, vključno s slabo vaskularizacijo in počasno rastjo, pogostejše pri nosečnostih moških z disbiotiko. Okvarjene placente so pokazale znake običajnega zapleta med nosečnostjo pri ljudeh, imenovanega preeklampsija, ki vodi v slabo rast potomcev in je dejavnik tveganja za številne bolezni pozneje v življenju.

"Naša raziskava dokazuje obstoj komunikacijskega kanala med črevesnim mikrobiomom in reproduktivnim sistemom pri sesalcih. Poleg tega okoljski dejavniki, ki motijo te signale pri bodočih očetih, povečajo tveganje za škodljivo zdravje potomcev s spreminjanjem razvoja posteljice," je dejala Jamie Hackett, koordinator raziskovalnega projekta in vodja skupine EMBL Rim

"To pomeni, da lahko pri miših očetovsko okolje neposredno pred spočetjem vpliva na lastnosti potomcev neodvisno od genetske dediščine."

"Hkrati smo ugotovili, da je ta učinek opažen samo v eni generaciji, in moram poudariti, da je treba narediti več raziskav, da bi preučili, kako razširjeni so ti učinki in ali so pomembni pri ljudeh. Prirojene razlike, ki jih je treba upoštevati pri prenosu študij na miših na ljudi."

Hackett je nadaljeval: »Toda glede na razširjeno uporabo prehranskih in antibiotičnih praks v zahodni kulturi, za katere je znano, da motijo črevesni mikrobiom, je pomembno, da si podrobneje ogledamo medgeneracijske učinke očetov in kako lahko vplivajo na izide nosečnosti. In tveganje za bolezni v populaciji.« "