Чревната микробиота на бащата влияе на следващото поколение

Проучването, ръководено от групата на Хакет в Европейската лаборатория по молекулярна биология (EMBL) в Рим, установи, че нарушаването на чревния микробиом при мъжки мишки увеличава риска от заболяване в бъдещото им потомство.

Чревният микробиом е микробната общност, която обитава стомашно-чревния тракт. Той е отговорен за производството на ензими, метаболити и други молекули, важни за метаболизма на гостоприемника и неговата реакция към околната среда.

Следователно, балансираният чревен микробиом е важен за здравето на бозайниците, като помага за регулиране на имунната и ендокринната система. Това от своя страна се отразява на физиологията на тъканите в цялото тяло. Малко се знае обаче за влиянието на чревния микробиом върху репродуктивната функция на гостоприемника и дали променен бащин микробиом може да повлияе на здравето на неговото потомство.

Групата на Хакет в EMBL в Рим, заедно с групите на Борк и Цимерман в EMBL в Хайделберг, решиха да отговорят на този въпрос. Резултатите от тяхното проучване, публикувани в списание Nature, показват, че нарушаването на чревния микробиом при мъжки мишки увеличава вероятността тяхното потомство да се роди с ниско тегло при раждане и да бъде с повишен риск от преждевременна смърт..

Предаване на информация на следващото поколение

За да проучат влиянието на чревния микробиом върху мъжката репродукция и тяхното потомство, изследователите промениха състава на микробите в червата на мъжки мишки, като ги третираха с обикновени антибиотици, които не навлизат в кръвния поток. Това причинява състояние, наречено дисбиоза, при което микробната екосистема в червата става дисбалансирана.

След това учените анализираха промените в състава на важни метаболити в тестисите. Те откриха, че дисбиозата при мъжки мишки засяга физиологията на тестисите, както и метаболитния състав и хормоналното сигнализиране. Поне част от този ефект се дължи на промените в нивата на ключовия хормон лептин в кръвта и тестисите на мъже с индуцирана дисбиоза.

Тези наблюдения предполагат, че при бозайниците има „ос черва-зародишна линия“, която е важна връзка между червата, неговата микробиота и зародишната линия.

За да разберат значението на тази „ос черво-зародишна линия“ за наследствените черти, учени кръстосаха нелекувани или дисбиотични мъжки с нелекувани женски. Мишки от дисбиотични бащи показват значително по-ниско тегло при раждане и повишена смъртност след раждането. Различни комбинации от антибиотици, както и лечение с лаксативи, които причиняват дисбиоза (които също нарушават микробиотата), имат подобни ефекти върху потомството.

Важно е да се отбележи, че този ефект е обратим. След спиране на антибиотиците микробиомът на бащите се възстановява. Когато мишки с възстановен микробиом бяха чифтосани с нелекувани женски, тяхното потомство се роди с нормално тегло и се разви нормално.

"Наблюдавахме, че ефектите между поколенията изчезват, след като нормалният микробиом се възстанови. Това означава, че всяка промяна в микробиома на червата, която може да причини ефекти между поколенията, може да бъде предотвратена при бъдещите бащи", каза Пеер Борк, директор на EMBL Хайделберг, който участва в изследването.

„Следващата стъпка е да разберем в детайли как различните фактори на околната среда, като лекарства, включително антибиотици, могат да повлияят на бащините зародишни линии и следователно на ембрионалното развитие.“

Айле Денбоба, първи автор на публикацията и бивш постдокторант в групата на Хакет, сега ръководител на група в Института Макс Планк по имунология и епигенетика във Фрайбург, Германия, добави: „Проучването възникна от желанието да се разбере влиянието на околната среда върху бащите, разглеждайки микробиома на червата като връзка между взаимодействията гостоприемник-околна среда, създавайки достатъчен модел на причина за оценка на рисковете за здравето между поколенията в сложни екологични системи.“

Влиянието на бащите върху риска от заболявания по време на бременност

В своята работа Хакет и колегите му също установиха, че плацентарните дефекти, включително лоша васкуларизация и бавен растеж, са по-чести при бременности, включващи дисбиотични мъже. Дефектните плаценти показват признаци на често срещано усложнение на бременността при хората, наречено прееклампсия, което води до слаб растеж на потомството и е рисков фактор за широк спектър от заболявания по-късно в живота.

„Нашето изследване демонстрира съществуването на комуникационен канал между микробиома на червата и репродуктивната система при бозайниците. Освен това факторите на околната среда, които нарушават тези сигнали при бъдещите бащи, увеличават риска от неблагоприятно здраве на потомството, като променят развитието на плацентата“, каза Джейми Хакет, координатор на изследователски проект и ръководител на група EMBL Рим

"Това означава, че при мишки бащината среда непосредствено преди зачеването може да повлияе на чертите на потомството, независимо от генетичното наследство."

"В същото време открихме, че този ефект се наблюдава само в едно поколение и трябва да подчертая, че трябва да се направят повече изследвания, за да се провери колко широко разпространени са тези ефекти и дали имат значение при хората. Има вродени различия, които трябва да бъдат взети под внимание, когато се пренасят изследвания върху мишки върху хора."

Хакет продължи: „Но като се има предвид широкото използване на диетични и антибиотични практики в западната култура, за които е известно, че нарушават микробиома на червата, важно е да разгледаме по-отблизо ефектите на бащите между поколенията и как те могат да повлияят на резултатите от бременността и риск от заболяване сред населението. "