Isän suoliston mikrobisto vaikuttaa seuraavaan sukupolveen

Hackettin ryhmän johtamassa tutkimuksessa EMBL:ssä (European Molecular Biology Laboratory) Roomassa havaittiin, että uroshiirten suoliston mikrobiomin häiritseminen lisää niiden tulevien jälkeläisten sairausriskiä.

Suoliston mikrobiomi on mikrobiyhteisö, joka asuu ruoansulatuskanavassa. Se vastaa entsyymien, metaboliittien ja muiden isännän aineenvaihdunnalle ja sen ympäristövasteelle tärkeiden molekyylien tuotannosta.

Tästä syystä tasapainoinen suoliston mikrobiomi on tärkeä nisäkkäiden terveydelle, mikä auttaa säätelemään immuuni- ja hormonitoimintaa. Tämä puolestaan vaikuttaa koko kehon kudosten fysiologiaan. Suoliston mikrobiomin vaikutuksesta isännän lisääntymistoimintoihin ja siitä, voisiko muuttunut isän mikrobiomi vaikuttaa hänen jälkeläisten terveyteen, tiedettiin kuitenkin vähän.

Hackettin ryhmä EMBL:ssä Roomassa yhdessä Borkin ja Zimmermannin ryhmien kanssa EMBL:ssä Heidelbergissä päätti vastata tähän kysymykseen. Heidän tutkimuksensa, julkaistu Nature-lehdessä, osoittivat, että suoliston mikrobiomin häiriintyminen uroshiirillä lisää todennäköisyyttä, että heidän jälkeläisensä syntyy alhaisella syntymäpainolla ja lisääntynyt ennenaikaisen kuoleman riski..

Tiedon välittäminen seuraavalle sukupolvelle

Tutkikseen suoliston mikrobiomin vaikutusta uroshiirten lisääntymiseen ja heidän jälkeläisiinsä tutkijat muuttivat uroshiirten suolistossa olevien mikrobien koostumusta käsittelemällä niitä tavallisilla antibiooteilla, jotka eivät pääse verenkiertoon. Tämä aiheuttaa dysbioosiksi kutsutun tilan, jossa suoliston mikrobiekosysteemi muuttuu epätasapainoiseksi.

Sitten tutkijat analysoivat muutoksia tärkeiden kivesten metaboliittien koostumuksessa. He havaitsivat, että dysbioosi uroshiirillä vaikutti kivesten fysiologiaan sekä metaboliittien koostumukseen ja hormonaaliseen signalointiin. Ainakin osa tästä vaikutuksesta johtui avainhormonin leptiinin pitoisuuksien muutoksista dysbioosia sairastavien miesten veressä ja kiveksissä.

Nämä havainnot viittaavat siihen, että nisäkkäillä on "suolen ja ituradan akseli", joka on tärkeä linkki suolen, sen mikrobiston ja ituradan välillä.

Ymmärtääkseen tämän "suolen ja ituradan akselin" merkityksen perinnöllisille ominaisuuksille tutkijat ristivät joko hoitamattomia tai dysbioottisia miehiä hoitamattomien naaraiden kanssa. Dysbioottisten isien hiirillä oli merkittävästi pienempi syntymäpaino ja lisääntynyt kuolleisuus syntymän jälkeen. Erilaiset antibioottiyhdistelmät sekä hoito laksatiiveilla, jotka aiheuttavat dysbioosia (jotka myös häiritsevät mikrobiota), vaikuttivat samankaltaisesti jälkeläisiin.

On tärkeää huomata, että tämä vaikutus on palautuva. Antibioottien lopettamisen jälkeen isien mikrobiomi palautuu. Kun mikrobiomilla palautetut hiiret paritettiin hoitamattomien naaraiden kanssa, niiden jälkeläiset syntyivät normaalipainoisina ja kehittyivät normaalisti.

"Havaitsimme, että sukupolvien väliset vaikutukset häviävät, kun normaali mikrobiomi palautuu. Tämä tarkoittaa, että kaikki muutokset suoliston mikrobiomissa, jotka voivat aiheuttaa sukupolvien välisiä vaikutuksia, voidaan estää odottavilla isille", sanoi Peer Bork, EMBL Heidelbergin johtaja, joka osallistui. Tutkimuksessa.

"Seuraava askel on ymmärtää yksityiskohtaisesti, kuinka erilaiset ympäristötekijät, kuten lääkkeet, mukaan lukien antibiootit, voivat vaikuttaa isän itulinjoihin ja siten alkion kehitykseen."

Aile Denboba, julkaisun ensimmäinen kirjoittaja ja entinen tohtorintutkija Hackettin ryhmässä, nyt ryhmän johtaja Max Planckin immunologian ja epigenetiikan instituutissa Freiburgissa, Saksassa, lisäsi: "Tutkimus syntyi halusta ymmärtää vaikutusta. Ympäristöstä isille, tarkastelemalla suoliston mikrobiomia isännän ja ympäristön vuorovaikutusten linkkinä luoden riittävän syymallin sukupolvien välisten terveysriskien arvioimiseen monimutkaisissa ekologisissa järjestelmissä."

Isien vaikutus sairastumisriskiin raskauden aikana

Hackett ja hänen kollegansa havaitsivat työssään myös, että istukan vauriot, mukaan lukien heikko verisuonten muodostuminen ja hidas kasvu, olivat yleisempiä raskauksissa, joissa oli mukana dysbioottisia miehiä. Viallinen istukka osoitti merkkejä yleisestä raskauskomplikaatiosta, jota kutsutaan preeklampsiaksi ja joka johtaa jälkeläisten huonoon kasvuun ja on riskitekijä monille sairauksille myöhemmällä iällä.

"Tutkimuksemme osoittaa kommunikaatiokanavan olemassaolon suoliston mikrobiomin ja lisääntymisjärjestelmän välillä nisäkkäillä. Lisäksi ympäristötekijät, jotka häiritsevät näitä signaaleja odottavien isien kohdalla, lisäävät haitallisten jälkeläisten riskiä muuttamalla istukan kehitystä", sanoi Jamie. Hackett, tutkimusprojektin koordinaattori ja ryhmän johtaja EMBL Rome

"Tämä tarkoittaa, että hiirillä isän ympäristö juuri ennen hedelmöitystä voi vaikuttaa jälkeläisten ominaisuuksiin geneettisestä perinnöstä riippumatta."

"Samaan aikaan olemme havainneet, että tämä vaikutus havaitaan vain yhdessä sukupolvessa, ja minun on korostettava, että tarvitaan lisää tutkimusta sen selvittämiseksi, kuinka laajalle levinneitä nämä vaikutukset ovat ja ovatko ne merkityksellisiä ihmisille. Synnynnäiset erot, jotka on otettava huomioon käännettäessä hiiritutkimuksia ihmisille."

Hackett jatkoi: "Mutta koska länsimaisessa kulttuurissa on laajalti käytetty ruokavalio- ja antibioottikäytänteitä, joiden tiedetään häiritsevän suoliston mikrobiomia, on tärkeää tarkastella lähemmin isien sukupolvien välisiä vaikutuksia ja kuinka ne voivat vaikuttaa raskauden tuloksiin. Ja tautiriski väestössä." "