Otcova črevná mikroflóra ovplyvňuje ďalšiu generáciu

Štúdia vedená Hackettovou skupinou v Európskom laboratóriu molekulárnej biológie (EMBL) v Ríme zistila, že narušenie črevného mikrobiómu u samcov myší zvyšuje riziko ochorenia u ich budúcich potomkov.

Črevný mikrobióm je mikrobiálna komunita, ktorá obýva gastrointestinálny trakt. Je zodpovedný za produkciu enzýmov, metabolitov a iných molekúl dôležitých pre metabolizmus hostiteľa a jeho reakciu na životné prostredie.

V dôsledku toho je pre zdravie cicavcov dôležitý vyvážený črevný mikrobióm, ktorý pomáha regulovať imunitný a endokrinný systém. To následne ovplyvňuje fyziológiu tkanív v celom tele. Málo sa však vedelo o vplyve črevného mikrobiómu na reprodukčnú funkciu hostiteľa a o tom, či by zmenený otcovský mikrobióm mohol ovplyvniť zdravie jeho potomstva.

Hackettova skupina na EMBL v Ríme spolu s Borkom a Zimmermannovými skupinami na EMBL v Heidelbergu sa rozhodli odpovedať na túto otázku. Výsledky ich štúdie, publikované v časopise Nature, ukázali, že narušenie črevného mikrobiómu u samcov myší zvyšuje pravdepodobnosť, že sa ich potomstvo narodí s nízkou pôrodnou hmotnosťou a bude so zvýšeným rizikom predčasnej smrti..

Odovzdávanie informácií ďalšej generácii

Na štúdium vplyvu črevného mikrobiómu na reprodukciu samcov a ich potomkov výskumníci zmenili zloženie mikróbov v črevách samcov myší tak, že ich liečili bežnými antibiotikami, ktoré sa nedostávajú do krvného obehu. To spôsobuje stav nazývaný dysbióza, pri ktorom sa mikrobiálny ekosystém v črevách stáva nevyváženým.

Vedci potom analyzovali zmeny v zložení dôležitých testikulárnych metabolitov. Zistili, že dysbióza u samcov myší ovplyvňuje fyziológiu semenníkov, ako aj zloženie metabolitov a hormonálnu signalizáciu. Aspoň časť tohto účinku bola spôsobená zmenami hladín kľúčového hormónu leptínu v krvi a semenníkoch mužov s indukovanou dysbiózou.

Tieto pozorovania naznačujú, že u cicavcov existuje „os črevo-zárodočná línia“, ktorá je dôležitým spojením medzi črevom, jeho mikrobiotou a zárodočnou líniou.

Aby vedci pochopili dôležitosť tejto „osi črevo-zárodočná línia“ pre dedičné črty, krížili buď neliečených alebo dysbiotických samcov s neliečenými samicami. Myši od dysbiotických otcov vykazovali výrazne nižšiu pôrodnú hmotnosť a zvýšenú úmrtnosť po narodení. Podobné účinky na potomstvo mali aj rôzne kombinácie antibiotík, ako aj liečba laxatívami, ktoré spôsobujú dysbiózu (ktoré narúšajú aj mikrobiotu).

Je dôležité poznamenať, že tento efekt je reverzibilný. Po vysadení antibiotík dochádza k obnoveniu mikrobiómu otcov. Keď sa myši s obnoveným mikrobiómom spárili s neošetrenými samicami, ich potomstvo sa narodilo s normálnou hmotnosťou a vyvíjalo sa normálne.

"Pozorovali sme, že medzigeneračné účinky zmiznú, keď sa obnoví normálny mikrobióm. To znamená, že akejkoľvek zmene v črevnom mikrobióme, ktorá by mohla spôsobiť medzigeneračné účinky, možno u budúcich otcov predísť," povedal Peer Bork, riaditeľ EMBL Heidelberg, ktorý sa zúčastnil. V štúdiu.

"Ďalším krokom je podrobne porozumieť tomu, ako môžu rôzne environmentálne faktory, ako sú lieky vrátane antibiotík, ovplyvniť zárodočné línie otca, a tým aj embryonálny vývoj."

Aile Denboba, prvý autor publikácie a bývalý postdoktorand v Hackettovej skupine, teraz vedúci skupiny v Inštitúte Maxa Plancka pre imunológiu a epigenetiku vo Freiburgu v Nemecku, dodal: „Štúdia vznikla z túžby pochopiť vplyv prostredia na otcoch, pri pohľade na črevný mikrobióm ako na prepojenie interakcií medzi hostiteľom a prostredím, čím sa vytvorí dostatočný model príčin na hodnotenie medzigeneračných zdravotných rizík v zložitých ekologických systémoch.“

Vplyv otcov na riziko chorôb počas tehotenstva

Vo svojej práci Hackett a jeho kolegovia tiež zistili, že defekty placenty, vrátane zlej vaskularizácie a pomalého rastu, boli častejšie u tehotenstiev s dysbiotickými mužmi. Defektné placenty vykazovali známky bežnej tehotenskej komplikácie u ľudí nazývanej preeklampsia, ktorá vedie k slabému rastu potomstva a je rizikovým faktorom pre širokú škálu chorôb v neskoršom veku.

"Náš výskum dokazuje existenciu komunikačného kanála medzi črevným mikrobiómom a reprodukčným systémom u cicavcov. Navyše faktory prostredia, ktoré narúšajú tieto signály u budúcich otcov, zvyšujú riziko nepriaznivého zdravia potomstva tým, že menia vývoj placenty," povedal Jamie. Hackett, koordinátor výskumného projektu a vedúci skupiny EMBL Rome

"To znamená, že u myší môže otcovské prostredie bezprostredne pred počatím ovplyvniť vlastnosti potomstva nezávisle od genetickej dedičnosti."

"Zároveň sme zistili, že tento účinok je pozorovaný len v jednej generácii a musím zdôrazniť, že je potrebné vykonať ďalší výskum, aby sme preskúmali, nakoľko sú tieto účinky rozšírené a či majú u ľudí význam. Existujú vrodené rozdiely, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri prekladaní štúdií na myšiach na ľudí.“

Hackett pokračoval: „Ale vzhľadom na rozšírené používanie diétnych a antibiotických praktík v západnej kultúre, o ktorých je známe, že narúšajú črevný mikrobióm, je dôležité bližšie sa pozrieť na medzigeneračné účinky otcov a na to, ako môžu ovplyvniť výsledky tehotenstva. A riziko chorôb v populácii“. "

."