Mikroflora jelitowa ojca wpływa na następne pokolenie

Badanie prowadzone przez grupę Hacketta w Europejskim Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Rzymie wykazało, że zaburzenie mikrobiomu jelitowego u samców myszy zwiększa ryzyko chorób u ich przyszłego potomstwa.

Mikrobiom jelitowy to społeczność drobnoustrojów zamieszkujących przewód pokarmowy. Odpowiada za produkcję enzymów, metabolitów i innych cząsteczek ważnych dla metabolizmu żywiciela i jego reakcji na środowisko.

W związku z tym zrównoważony mikrobiom jelitowy jest ważny dla zdrowia ssaków, pomagając regulować układ odpornościowy i hormonalny. To z kolei wpływa na fizjologię tkanek w całym organizmie. Jednak niewiele wiadomo na temat wpływu mikrobiomu jelitowego na funkcje rozrodcze żywiciela i tego, czy zmieniony mikrobiom ojcowski może mieć wpływ na zdrowie jego potomstwa.

Grupa Hacketta w EMBL w Rzymie wraz z grupami Borka i Zimmermanna w EMBL w Heidelbergu postanowiła odpowiedzieć na to pytanie. Wyniki ich badania opublikowanego w czasopiśmie Nature wykazały, że zaburzenie mikrobiomu jelitowego u samców myszy zwiększa prawdopodobieństwo, że ich potomstwo urodzi się z niską masą urodzeniową i będzie ze zwiększonym ryzykiem przedwczesnej śmierci..

Przekazywanie informacji następnemu pokoleniu

Aby zbadać wpływ mikrobiomu jelitowego na reprodukcję samców i ich potomstwo, badacze zmienili skład drobnoustrojów w jelitach samców myszy, podając im popularne antybiotyki, które nie przedostają się do krwioobiegu. Powoduje to stan zwany dysbiozą, w którym ekosystem drobnoustrojów w jelitach staje się niezrównoważony.

Następnie naukowcy przeanalizowali zmiany w składzie ważnych metabolitów jąder. Odkryli, że dysbioza u samców myszy wpływa na fizjologię jąder, a także skład metabolitów i sygnalizację hormonalną. Przynajmniej część tego efektu wynikała ze zmian w poziomie kluczowego hormonu leptyny we krwi i jądrach u mężczyzn z indukowaną dysbiozą.

Te obserwacje sugerują, że u ssaków istnieje „oś jelitowo-zarodkowa”, która stanowi ważne połączenie między jelitami, ich mikroflorą i linią zarodkową.

Aby zrozumieć znaczenie „osi jelitowo-zarodkowej” dla cech dziedzicznych, naukowcy skrzyżowali nieleczonych lub dysbiotycznych samców z nieleczonymi samicami. Myszy pochodzące od ojców dysbiotycznych wykazywały znacznie niższą masę urodzeniową i zwiększoną śmiertelność po urodzeniu. Różne kombinacje antybiotyków, a także leczenie środkami przeczyszczającymi powodującymi dysbiozę (które również zakłócają mikroflorę) miały podobny wpływ na potomstwo.

Należy pamiętać, że efekt ten jest odwracalny. Po odstawieniu antybiotyków mikrobiom ojców zostaje przywrócony. Kiedy myszy z przywróconym mikrobiomem skojarzono z nieleczonymi samicami, ich potomstwo urodziło się z prawidłową wagą i normalnie się rozwijało.

„Zaobserwowaliśmy, że skutki międzypokoleniowe znikają po przywróceniu prawidłowego mikrobiomu. Oznacza to, że u przyszłych ojców można zapobiec wszelkim zmianom w mikrobiomie jelitowym, które mogłyby powodować skutki międzypokoleniowe” – powiedział Peer Bork, dyrektor EMBL Heidelberg, który uczestniczył w badaniu W badaniu.

„Następnym krokiem jest szczegółowe zrozumienie, w jaki sposób różne czynniki środowiskowe, takie jak leki, w tym antybiotyki, mogą wpływać na linie zarodkowe ojców, a tym samym na rozwój embrionalny.”

Aile Denboba, pierwsza autorka publikacji i była doktorantka w grupie Hacketta, obecnie liderka grupy w Instytucie Immunologii i Epigenetyki Maxa Plancka we Freiburgu w Niemczech, dodała: „Badanie powstało z chęci zrozumienia wpływu środowiska na ojców, patrząc na mikrobiom jelitowy jako ogniwo łączące interakcje gospodarz-środowisko, tworząc wystarczający model przyczynowy do oceny międzypokoleniowego ryzyka zdrowotnego w złożonych systemach ekologicznych.”

Wpływ ojców na ryzyko chorób w czasie ciąży

W swojej pracy Hackett i jego współpracownicy odkryli również, że wady łożyska, w tym słabe unaczynienie i powolny wzrost, występowały częściej w ciążach u mężczyzn z dysbiozą. Wadliwe łożyska wykazywały oznaki częstego u ludzi powikłania ciąży zwanego stanem przedrzucawkowym, które prowadzi do słabego wzrostu potomstwa i jest czynnikiem ryzyka wielu chorób w późniejszym życiu.

„Nasze badania wykazują istnienie kanału komunikacyjnego między mikrobiomem jelitowym a układem rozrodczym ssaków. Co więcej, czynniki środowiskowe zakłócające te sygnały u przyszłych ojców zwiększają ryzyko niekorzystnego stanu zdrowia potomstwa poprzez zmianę rozwoju łożyska” – powiedziała Jamie Hackett, koordynator projektu badawczego i lider grupy EMBL Rome

„Oznacza to, że u myszy środowisko ojca bezpośrednio przed poczęciem może wpływać na cechy potomstwa niezależnie od dziedziczenia genetycznego.”

„Jednocześnie odkryliśmy, że efekt ten obserwuje się tylko w jednym pokoleniu i muszę podkreślić, że należy przeprowadzić więcej badań, aby sprawdzić, jak powszechne są te skutki i czy mają one znaczenie u ludzi. Istnieją wrodzone różnice, które należy wziąć pod uwagę przy przekładaniu badań na myszach na ludzi.”

Hackett kontynuował: „Jednak biorąc pod uwagę powszechne stosowanie praktyk dietetycznych i antybiotykowych w kulturze zachodniej, o których wiadomo, że zakłócają mikrobiom jelitowy, ważne jest, aby przyjrzeć się bliżej międzypokoleniowemu wpływowi ojców i temu, jak mogą oni wpływać na przebieg ciąży i ryzyko chorób w populacji.” „