Očeva crijevna mikrobiota utječe na sljedeću generaciju

Studija Hackettove grupe u Europskom laboratoriju za molekularnu biologiju (EMBL) u Rimu otkrila je da poremećaj crijevnog mikrobioma kod mužjaka miševa povećava rizik od bolesti kod njihovog budućeg potomstva.

Crijevni mikrobiom je mikrobna zajednica koja nastanjuje gastrointestinalni trakt. Odgovoran je za proizvodnju enzima, metabolita i drugih molekula važnih za metabolizam domaćina i njegov odgovor na okoliš.

Uravnotežen crijevni mikrobiom stoga je važan za zdravlje sisavaca, pomažući u regulaciji imunološkog i endokrinog sustava. To, pak, utječe na fiziologiju tkiva u cijelom tijelu. Međutim, malo se znalo o utjecaju crijevnog mikrobioma na reproduktivnu funkciju domaćina i o tome može li promijenjeni očinski mikrobiom utjecati na zdravlje njegovog potomstva.

Hackettova grupa na EMBL-u u Rimu, zajedno s grupama Borka i Zimmermanna na EMBL-u u Heidelbergu, krenula je u odgovor na ovo pitanje. Njihovi rezultati, objavljeni u časopisu Nature, pokazali su da poremećaj crijevnog mikrobioma kod mužjaka miševa povećava vjerojatnost da će se njihovo potomstvo roditi s niskom porođajnom težinom i da će biti izloženo povećanom riziku od prerane smrti.

Prenošenje informacija sljedećoj generaciji

Kako bi proučili utjecaj crijevnog mikrobioma na reprodukciju mužjaka i njihovo potomstvo, istraživači su promijenili sastav mikroba u crijevima mužjaka miševa tretirajući ih uobičajenim antibioticima koji ne ulaze u krvotok. To uzrokuje stanje koje se naziva disbioza, u kojem mikrobni ekosustav u crijevima postaje neuravnotežen.

Znanstvenici su zatim analizirali promjene u sastavu važnih metabolita testisa. Otkrili su da disbioza kod mužjaka miševa utječe na fiziologiju testisa, kao i na sastav metabolita i hormonsku signalizaciju. Barem dio tog učinka bio je posljedica promjena u razinama ključnog hormona leptina u krvi i testisima mužjaka s induciranom disbiozom.

Ova opažanja upućuju na to da sisavci imaju "os crijeva-germinativne linije" koja je važna veza između crijeva, njegove mikrobiote i germinativne linije.

Kako bi razumjeli važnost ove „osi crijeva i zametne linije“ za nasljednost, znanstvenici su križali netretirane ili disbiotične mužjake s netretiranim ženkama. Mladunci disbiotičnih očeva imali su značajno nižu porođajnu težinu i povećanu smrtnost nakon rođenja. Različite kombinacije antibiotika, kao i liječenje laksativima koji izazivaju disbiozu (koji također remete mikrobiotu), imali su slične učinke na potomstvo.

Važno je napomenuti da je ovaj učinak reverzibilan. Nakon prestanka uzimanja antibiotika, očevi mikrobiomi se obnavljaju. Kada se miševi s obnovljenim mikrobiomima pare s neliječenim ženkama, njihovi potomci se rađaju s normalnom težinom i normalno se razvijaju.

„Primijetili smo da su međugeneracijski učinci nestali nakon što je normalan mikrobiom obnovljen. To znači da se svaka promjena u crijevnom mikrobiomu koja bi mogla uzrokovati međugeneracijske učinke može spriječiti kod budućih očeva“, rekao je Peer Bork, direktor EMBL Heidelberga, koji je bio uključen u studiju.

"Sljedeći korak je detaljno razumjeti kako različiti čimbenici okoliša, poput lijekova, uključujući antibiotike, mogu utjecati na očinske zametne linije i time na embrionalni razvoj."

Aile Denboba, prva autorica rada i bivša postdoktorandica u Hackettovoj grupi, sada voditeljica grupe u Max Planck institutu za imunologiju i epigenetiku u Freiburgu u Njemačkoj, dodala je: „Studija je proizašla iz želje da se razumije utjecaj okoliša na očeve razmatrajući crijevni mikrobiom kao most između interakcija domaćina i okoliša, stvarajući dovoljan model uzroka za procjenu međugeneracijskih zdravstvenih rizika u složenim ekološkim sustavima.“

Utjecaj očeva na rizik od bolesti tijekom trudnoće

U svom radu, Hackett i kolege također su otkrili da su defekti posteljice, uključujući slabu vaskularizaciju i spor rast, češći u trudnoćama s disbiotičnim muškarcima. Defektne posteljice pokazivale su znakove uobičajene komplikacije trudnoće kod ljudi zvane preeklampsija, koja dovodi do slabog rasta potomstva i faktor je rizika za širok raspon bolesti kasnije u životu.

„Naša studija pokazuje postojanje komunikacijskog kanala između crijevnog mikrobioma i reproduktivnog sustava sisavaca. Štoviše, čimbenici okoliša koji remete te signale kod budućih očeva povećavaju rizik od negativnog zdravlja potomstva mijenjajući razvoj posteljice“, rekao je Jamie Hackett, koordinator istraživačkog projekta i voditelj EMBL Rome grupe.

"To implicira da kod miševa, očinsko okruženje neposredno prije začeća može utjecati na osobine potomstva neovisno o genetskom nasljeđivanju."

„Istodobno smo otkrili da se ovaj učinak javlja samo u jednoj generaciji i moram naglasiti da je potrebno više istraživanja kako bi se ispitalo koliko su ti učinci rašireni i jesu li relevantni za ljude. Postoje inherentne razlike koje treba uzeti u obzir prilikom prenošenja nalaza o miševima na ljude.“

Hackett je nastavio: „No s obzirom na široko rasprostranjenu upotrebu prehrambenih i antibiotskih praksi u zapadnoj kulturi za koje se zna da narušavaju crijevni mikrobiom, važno je pomnije proučiti međugeneracijske učinke očeva i kako oni mogu utjecati na ishode trudnoće i rizik od bolesti u populaciji.“