Tēva zarnu mikrobiota ietekmē nākamo paaudzi

Pētījumā, ko vadīja Haketa grupa Eiropas Molekulārās bioloģijas laboratorijā (EMBL) Romā, atklājās, ka zarnu mikrobioma izjaukšana peļu tēviņiem palielina slimību risku viņu nākamajiem pēcnācējiem.

Zarnu mikrobioms ir mikrobu kopiena, kas apdzīvo kuņģa-zarnu traktu. Tas ir atbildīgs par fermentu, metabolītu un citu molekulu veidošanos, kas ir svarīgas saimniekorganisma metabolismam un reakcijai uz vidi.

Līdz ar to līdzsvarots zarnu mikrobioms ir svarīgs zīdītāju veselībai, palīdzot regulēt imūnsistēmu un endokrīno sistēmu. Tas savukārt ietekmē audu fizioloģiju visā ķermenī. Tomēr maz bija zināms par zarnu mikrobioma ietekmi uz saimnieka reproduktīvo funkciju un to, vai izmainīts tēva mikrobioms varētu ietekmēt viņa pēcnācēju veselību.

Haketa grupa EMBL Romā kopā ar Borka un Cimmermaņa grupām EMBL Heidelbergā nolēma atbildēt uz šo jautājumu. Viņu pētījuma rezultāti, kas publicēti žurnālā Nature, parādīja, ka zarnu mikrobioma izjaukšana peļu tēviņiem palielina iespējamību, ka viņu pēcnācēji piedzims ar mazu dzimšanas svaru un ar paaugstinātu priekšlaicīgas nāves risku..

Informācijas nodošana nākamajai paaudzei

Lai izpētītu zarnu mikrobioma ietekmi uz tēviņu reprodukciju un pēcnācējiem, pētnieki mainīja mikrobu sastāvu peļu tēviņu zarnās, apstrādājot tos ar parastajām antibiotikām, kas neietilpst asinsritē. Tas izraisa stāvokli, ko sauc par disbiozi, kad mikrobu ekosistēma zarnās kļūst nelīdzsvarota.

Pēc tam zinātnieki analizēja izmaiņas svarīgu sēklinieku metabolītu sastāvā. Viņi atklāja, ka disbioze peļu tēviņiem ietekmēja sēklinieku fizioloģiju, kā arī metabolītu sastāvu un hormonālo signālu pārraidi. Vismaz daļu no šīs ietekmes izraisīja galvenā hormona leptīna līmeņa izmaiņas vīriešu ar inducētu disbiozi asinīs un sēkliniekos.

Šie novērojumi liecina, ka zīdītājiem pastāv “zarnu-dīgļu līnijas ass”, kas ir svarīga saikne starp zarnām, tās mikrobiotu un dzimumšūnu līniju.

Lai saprastu šīs "zarnu-dīgļu līnijas ass" nozīmi pārmantojamām iezīmēm, zinātnieki krustoja vai nu neārstētus, vai disbiotiskos tēviņus ar neārstētām mātītēm. Pelēm no disbiotiskiem tēviem bija ievērojami mazāks dzimšanas svars un palielināta mirstība pēc dzimšanas. Dažādām antibiotiku kombinācijām, kā arī ārstēšanai ar caurejas līdzekļiem, kas izraisa disbiozi (kas arī izjauc mikrobiotu), bija līdzīga ietekme uz pēcnācējiem.

Ir svarīgi ņemt vērā, ka šis efekts ir atgriezenisks. Pēc antibiotiku lietošanas pārtraukšanas tiek atjaunots tēva mikrobioms. Kad mikrobiomu atjaunotās peles tika pārotas ar neārstētām mātītēm, to pēcnācēji piedzima normālā svarā un attīstījās normāli.

"Mēs novērojām, ka starppaaudžu ietekme pazūd, tiklīdz tiek atjaunots normāls mikrobioms. Tas nozīmē, ka jebkuras izmaiņas zarnu mikrobiomā, kas varētu izraisīt starppaaudžu ietekmi, var novērst topošajiem tēviem," sacīja Pērs Borks, EMBL Heidelbergas direktors, kurš piedalījās pētījumā. Pētījumā.

"Nākamais solis ir detalizēti izprast, kā dažādi vides faktori, piemēram, zāles, tostarp antibiotikas, var ietekmēt tēva dzimumšūnas un tādējādi arī embrija attīstību."

Aile Denboba, publikācijas pirmā autore un bijusī pēcdoktorantūra Haketa grupā, tagad grupas vadītāja Maksa Planka Imunoloģijas un epigenētikas institūtā Freiburgā, Vācijā, piebilda: "Pētījums radās no vēlmes izprast ietekmi. Vides ietekme uz tēviem, aplūkojot zarnu mikrobiomu kā saikni starp saimniekorganisma un vides mijiedarbību, radot pietiekamu iemeslu modeli, lai novērtētu starppaaudžu veselības riskus sarežģītās ekoloģiskās sistēmās."

Tēvu ietekme uz slimību risku grūtniecības laikā

Savā darbā Hakets un viņa kolēģi arī atklāja, ka placentas defekti, tostarp slikta vaskularizācija un lēna augšana, biežāk sastopami grūtniecībās, kurās bija iesaistīti disbiotiski vīrieši. Bojātajām placentām bija pazīmes, kas liecina par parastu grūtniecības komplikāciju cilvēkiem, ko sauc par preeklampsiju, kas izraisa sliktu pēcnācēju augšanu un ir riska faktors daudzām slimībām vēlākā dzīvē.

"Mūsu pētījumi pierāda, ka pastāv saziņas kanāls starp zarnu mikrobiomu un reproduktīvo sistēmu zīdītājiem. Turklāt vides faktori, kas traucē šos signālus topošajiem tēviem, palielina nelabvēlīgas pēcnācēju veselības risku, mainot placentas attīstību," sacīja Džeimijs. Hakets, pētniecības projekta koordinators un grupas EMBL Rome vadītājs

"Tas nozīmē, ka pelēm tēva vide tieši pirms ieņemšanas var ietekmēt pēcnācēju īpašības neatkarīgi no ģenētiskā mantojuma."

"Tajā pašā laikā mēs esam noskaidrojuši, ka šis efekts tiek novērots tikai vienā paaudzē, un man jāuzsver, ka ir jāveic vairāk pētījumu, lai noskaidrotu, cik plaši šie efekti ir izplatīti un vai tiem ir nozīme cilvēkiem. Iedzimtas atšķirības, kas jāņem vērā, pārvēršot peļu pētījumus cilvēkiem."

Hakets turpināja: "Taču, ņemot vērā to, ka Rietumu kultūrā plaši tiek izmantota uztura un antibiotiku prakse, kas, kā zināms, izjauc zarnu mikrobiomu, ir svarīgi rūpīgāk izpētīt tēvu ietekmi uz paaudzēm un to, kā tie var ietekmēt grūtniecības iznākumu. Un slimību risks iedzīvotājiem. "