Мікробіота кишечника батька впливає на наступне покоління

Дослідження, очолюване групою Геккета з Європейської лабораторії молекулярної біології (EMBL) у Римі, виявило, що порушення кишкового мікробіому у мишей-самців підвищує ризик захворювання у їхнього майбутнього потомства.

Мікробіом кишечника – це мікробна спільнота, яка населяє шлунково-кишковий тракт. Він відповідає за виробництво ферментів, метаболітів та інших молекул, важливих для метаболізму господаря та його реакції на навколишнє середовище.

Отже, збалансований мікробіом кишечника важливий для здоров’я ссавців, допомагаючи регулювати імунну та ендокринну системи. Це, у свою чергу, впливає на фізіологію тканин у всьому тілі. Однак мало що було відомо про вплив мікробіому кишечника на репродуктивну функцію господаря та про те, чи може змінений мікробіом батька вплинути на здоров’я його нащадків.

Група Хакетта в EMBL у Римі разом із групами Борка та Циммермана в EMBL у Гейдельберзі вирішили відповісти на це запитання. Результати їх дослідження, опубліковані в журналі Nature, показали, що порушення кишкового мікробіому у мишей-самців підвищує ймовірність того, що їхні нащадки народяться з низькою вагою та будуть з підвищеним ризиком передчасної смерті..

Передача інформації наступному поколінню

Щоб вивчити вплив кишкової мікробіоми на репродукцію самців та їхнє потомство, дослідники змінили склад мікробів у кишечнику самців мишей, лікуючи їх звичайними антибіотиками, які не потрапляють у кров. Це спричиняє стан під назвою дисбактеріоз, під час якого мікробна екосистема в кишечнику стає незбалансованою.

Потім вчені проаналізували зміни в складі важливих тестикулярних метаболітів. Вони виявили, що дисбактеріоз у самців мишей впливає на фізіологію яєчок, а також на склад метаболітів і гормональну передачу сигналів. Принаймні частково цей ефект був зумовлений змінами рівня ключового гормону лептину в крові та яєчках чоловіків із індукованим дисбактеріозом.

Ці спостереження свідчать про те, що у ссавців існує «вісь кишково-зародкова лінія», яка є важливою ланкою між кишківником, його мікробіотою та зародковою лінією.

Щоб зрозуміти важливість цієї «кишково-зародкової осі» для спадкових ознак, вчені схрестили нелікованих самців або самців із дисбіотиками з нелікованими самками. Миші від батьків-дисбіотиків продемонстрували значно меншу вагу при народженні та підвищену смертність після народження. Різні комбінації антибіотиків, а також лікування проносними засобами, які викликають дисбактеріоз (які також порушують мікробіоту), мали подібний вплив на потомство.

Важливо зазначити, що цей ефект є оборотним. Після припинення прийому антибіотиків мікробіом батьків відновлюється. Коли мишей із відновленим мікробіомом спаровували з самками, які не отримували лікування, їхні нащадки народжувалися з нормальною вагою та нормально розвивалися.

«Ми помітили, що вплив між поколіннями зникає, коли нормальний мікробіом відновлюється. Це означає, що будь-які зміни в мікробіомі кишечника, які можуть спричинити вплив між поколіннями, можна запобігти у майбутніх батьків», — сказав Пеер Борк, директор EMBL Heidelberg, який брав участь в дослідженні.

«Наступним кроком є детальне розуміння того, як різноманітні фактори навколишнього середовища, такі як ліки, включно з антибіотиками, можуть впливати на батьківські зародкові лінії і, отже, на ембріональний розвиток».

Айле Денбоба, перший автор публікації та колишній постдокторант у групі Геккета, нині керівник групи в Інституті імунології та епігенетики Макса Планка у Фрайбурзі, Німеччина, додав: «Дослідження виникло з бажання зрозуміти вплив навколишнього середовища на батьків, розглядаючи кишковий мікробіом як зв’язок між господарем і середовищем, створюючи достатню модель причин для оцінки ризиків для здоров’я між поколіннями в складних екологічних системах».

Вплив батьків на ризик захворювань під час вагітності

У своїй роботі Гекетт і його колеги також виявили, що дефекти плаценти, включаючи погану васкуляризацію та повільний ріст, частіше спостерігаються під час вагітності з дисбіотиками чоловіків. Дефектна плацента мала ознаки поширеного ускладнення вагітності у людей, яке називається прееклампсією, що призводить до поганого росту потомства та є фактором ризику для багатьох захворювань у подальшому житті.

Наше дослідження демонструє існування каналу зв’язку між мікробіомом кишечника та репродуктивною системою ссавців. Крім того, фактори навколишнього середовища, які порушують ці сигнали у майбутніх батьків, збільшують ризик несприятливого здоров’я нащадків, змінюючи розвиток плаценти», – сказав Джеймі. Хакетт, координатор дослідницького проекту та керівник групи EMBL Рим

"Це означає, що у мишей батьківське середовище безпосередньо перед зачаттям може впливати на риси потомства незалежно від генетичної спадковості".

У той же час ми виявили, що цей ефект спостерігається лише в одному поколінні, і я повинен підкреслити, що потрібно провести додаткові дослідження, щоб визначити, наскільки широко поширені ці ефекти та чи мають вони значення для людей. Є вроджені відмінності, які необхідно враховувати при перекладі досліджень на мишах на людей."

Гакетт продовжив: «Але враховуючи широке використання дієти та прийому антибіотиків у західній культурі, які, як відомо, порушують кишкову мікробіому, важливо ближче придивитися до взаємодії батьків між поколіннями та того, як вони можуть впливати на результати вагітності. Та ризик захворювання населення». "