Az apa bélmikrobiótája befolyásolja a következő generációt

Hackett csoportjának a római Európai Molekuláris Biológiai Laboratóriumban (EMBL) végzett tanulmánya kimutatta, hogy a hím egerek bélmikrobiomjának megzavarása növeli a betegségek kockázatát a jövőbeli utódaiknál.

A bélmikrobiom a gyomor-bél traktusban élő mikrobiális közösség. Felelős az enzimek, metabolitok és más, a gazdaszervezet anyagcseréjéhez és a környezetre adott válaszához fontos molekulák előállításáért.

A kiegyensúlyozott bélmikrobiom ezért fontos az emlősök egészsége szempontjából, mivel segít szabályozni az immun- és endokrin rendszert. Ez viszont befolyásolja a szövetek fiziológiáját az egész testben. Azonban keveset tudtak a bélmikrobiomnak a gazdaszervezet reprodukciós funkciójára gyakorolt hatásáról, és arról, hogy a megváltozott apai mikrobiom befolyásolhatja-e az utódok egészségét.

Hackett római EMBL-csoportja Bork és Zimmermann heidelbergi EMBL-csoportjaival együtt kereste a választ erre a kérdésre. A Nature folyóiratban megjelent eredményeik azt mutatták, hogy a hím egerek bélmikrobiomjának megzavarása növeli annak valószínűségét, hogy utódaik alacsony súllyal születnek, és fokozottan ki vannak téve a korai halálozás kockázatának.

Információk átadása a következő generációnak

A bélmikrobiom hím szaporodásra és utódaikra gyakorolt hatásának tanulmányozása érdekében a kutatók megváltoztatták a hím egerek bélrendszerében található mikrobák összetételét azáltal, hogy olyan gyakori antibiotikumokkal kezelték őket, amelyek nem jutnak be a véráramba. Ez egy diszbiózisnak nevezett állapotot okoz, amelyben a bél mikrobiális ökoszisztémája kiegyensúlyozatlanná válik.

A tudósok ezután elemezték a fontos heremetabolitok összetételében bekövetkezett változásokat. Azt találták, hogy a hím egerek diszbiózisa befolyásolta a herék fiziológiáját, valamint az anyagcsere-összetételt és a hormonális jelátvitelt. Ennek a hatásnak legalább egy része a leptin kulcsfontosságú hormon szintjének változásainak volt köszönhető az indukált diszbiózisban szenvedő hímek vérében és heréiben.

Ezek a megfigyelések arra utalnak, hogy az emlősöknek van egy „bél-csíravonal tengelyük”, amely fontos kapocs a bélrendszer, annak mikrobiotája és a csíravonal között.

Hogy megértsék a „bél-csíravonal tengely” fontosságát az örökölhetőség szempontjából, a tudósok kezeletlen vagy diszbiotikus hímeket kereszteztek kezeletlen nőstényekkel. A diszbiotikus apák kölykei szignifikánsan alacsonyabb születési súllyal és megnövekedett születés utáni halálozási aránnyal rendelkeztek. Az antibiotikumok különböző kombinációi, valamint a diszbiózist okozó hashajtókkal végzett kezelés (amelyek szintén megzavarják a mikrobiotát) hasonló hatással volt az utódokra.

Fontos megjegyezni, hogy ez a hatás visszafordítható. Az antibiotikumok leállítása után az apák mikrobiomja helyreáll. Amikor a helyreállított mikrobiomú egereket kezeletlen nőstényekkel pároztatják, utódaik normál súllyal születnek és normálisan fejlődnek.

„Azt figyeltük meg, hogy a generációkon átívelő hatások eltűntek a normál mikrobiom helyreállítása után. Ez azt jelenti, hogy a bélmikrobiomban bekövetkező bármilyen változás, amely generációkon átívelő hatásokat okozhat, megelőzhető a leendő apáknál” – mondta Peer Bork, az EMBL Heidelberg igazgatója, aki részt vett a tanulmányban.

„A következő lépés annak részletes megértése, hogy a különböző környezeti tényezők, például a gyógyszerek, beleértve az antibiotikumokat is, hogyan befolyásolhatják az apai csíravonalakat és ezáltal az embrionális fejlődést.”

Aile Denboba, a tanulmány első szerzője és Hackett csoportjának korábbi posztdoktori ösztöndíjasa, jelenleg a freiburgi Max Planck Immunológiai és Epigenetikai Intézet csoportvezetője, hozzátette: „A tanulmány abból a vágyból fakadt, hogy megértsük a környezet apákra gyakorolt hatását azáltal, hogy a bélmikrobiomot a gazdaszervezet és a környezet közötti interakciók közötti hídként tekintjük, és megfelelő ok-okozati modellt hozunk létre a generációk közötti egészségügyi kockázatok felméréséhez komplex ökológiai rendszerekben.”

Az apák hatása a betegségek kockázatára a terhesség alatt

Munkájukban Hackett és kollégái azt is megállapították, hogy a méhlepényi rendellenességek, beleértve a gyenge vaszkularizációt és a lassú növekedést, gyakoribbak voltak a diszbiotikus hímek terhességeiben. A hibás méhlepények az embereknél gyakori terhességi szövődmény, a preeklampszia jeleit mutatták, amely az utódok gyenge növekedéséhez vezet, és számos betegség kockázati tényezője a későbbi életben.

„Tanulmányunk igazolja egy kommunikációs csatorna létezését az emlősök bélmikrobiomja és reproduktív rendszere között. Ezenkívül a várandós apáknál ezeket a jeleket megzavaró környezeti tényezők növelik az utódok kedvezőtlen egészségi állapotának kockázatát azáltal, hogy megváltoztatják a méhlepény fejlődését” – mondta Jamie Hackett, a kutatási projekt koordinátora és az EMBL Rome csoport vezetője.

„Ez arra utal, hogy egerekben az apai környezet közvetlenül a fogantatás előtt befolyásolhatja az utódok tulajdonságait a genetikai örökségtől függetlenül.”

„Ugyanakkor azt találtuk, hogy ez a hatás csak egy generációban jelentkezik, és hangsúlyoznom kell, hogy további kutatásokra van szükség annak vizsgálatához, hogy ezek a hatások mennyire elterjedtek, és hogy relevánsak-e az emberekre nézve. Vannak olyan eredendő különbségek, amelyeket figyelembe kell venni az egérkísérletek eredményeinek emberre való átültetése során.”

Hackett így folytatta: „De mivel a nyugati kultúrában széles körben elterjedtek az olyan étkezési és antibiotikumos gyakorlatok, amelyekről ismert, hogy megzavarják a bélmikrobiomot, fontos közelebbről megvizsgálni az apák generációkon átívelő hatásait, és azt, hogy ezek hogyan befolyásolhatják a terhesség kimenetelét és a betegségkockázatot a lakosság körében.”