Mikrobiota usus bapa mempengaruhi generasi akan datang

Kajian yang diketuai oleh kumpulan Hackett di Makmal Biologi Molekul Eropah (EMBL) di Rom, mendapati bahawa mengganggu mikrobiom usus dalam tikus jantan meningkatkan risiko penyakit pada keturunan masa depan mereka.

Mikrobiom usus ialah komuniti mikrob yang mendiami saluran gastrousus. Ia bertanggungjawab untuk penghasilan enzim, metabolit dan molekul lain yang penting untuk metabolisme hos dan tindak balasnya terhadap alam sekitar.

Oleh itu, mikrobiom usus yang seimbang adalah penting untuk kesihatan mamalia, membantu mengawal selia sistem imun dan endokrin. Ini seterusnya menjejaskan fisiologi tisu di seluruh badan. Walau bagaimanapun, sedikit yang diketahui tentang pengaruh mikrobiom usus terhadap fungsi pembiakan perumah dan sama ada mikrobiom paternal yang diubah boleh menjejaskan kesihatan anak-anaknya.

Kumpulan Hackett di EMBL di Rom, bersama-sama dengan kumpulan Bork dan Zimmermann di EMBL di Heidelberg, memutuskan untuk menjawab soalan ini. Hasil kajian mereka, diterbitkan dalam jurnal Nature, menunjukkan bahawa mengganggu mikrobiom usus pada tikus jantan meningkatkan kemungkinan bahawa anak mereka akan dilahirkan dengan berat lahir rendah dan menjadi pada peningkatan risiko kematian pramatang..

Menyalurkan maklumat kepada generasi seterusnya

Untuk mengkaji pengaruh mikrobiom usus terhadap pembiakan lelaki dan anak mereka, penyelidik menukar komposisi mikrob dalam usus tikus jantan dengan merawatnya dengan antibiotik biasa yang tidak memasuki aliran darah. Ini menyebabkan keadaan yang dipanggil dysbiosis, di mana ekosistem mikrob dalam usus menjadi tidak seimbang.

Para saintis kemudian menganalisis perubahan dalam komposisi metabolit testis yang penting. Mereka mendapati bahawa dysbiosis pada tikus jantan menjejaskan fisiologi testis, serta komposisi metabolit dan isyarat hormon. Sekurang-kurangnya sebahagian daripada kesan ini adalah disebabkan oleh perubahan dalam tahap hormon utama leptin dalam darah dan buah zakar lelaki dengan disbiosis yang disebabkan.

Pemerhatian ini menunjukkan bahawa dalam mamalia terdapat "paksi garis kuman usus" yang merupakan penghubung penting antara usus, mikrobiotanya dan garis kuman.

Untuk memahami kepentingan "paksi garis kuman usus" ini untuk sifat yang boleh diwarisi, saintis menyeberang sama ada lelaki yang tidak dirawat atau disbiotik dengan perempuan yang tidak dirawat. Tikus daripada bapa disbiotik menunjukkan berat lahir yang jauh lebih rendah dan peningkatan kematian selepas kelahiran. Pelbagai kombinasi antibiotik, serta rawatan dengan julap yang menyebabkan disbiosis (yang turut mengganggu mikrobiota), mempunyai kesan yang sama pada anak.

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa kesan ini boleh diterbalikkan. Selepas menghentikan antibiotik, mikrobiom bapa dipulihkan. Apabila tikus yang dipulihkan mikrobiom dikawinkan dengan betina yang tidak dirawat, anak mereka dilahirkan pada berat normal dan berkembang secara normal.

"Kami memerhatikan bahawa kesan antara generasi hilang sebaik mikrobiom normal dipulihkan. Ini bermakna sebarang perubahan dalam mikrobiom usus yang boleh menyebabkan kesan antara generasi boleh dicegah pada bakal bapa," kata Peer Bork, pengarah EMBL Heidelberg, yang mengambil bahagian dalam kajian.

"Langkah seterusnya ialah memahami secara terperinci bagaimana pelbagai faktor persekitaran, seperti ubat-ubatan, termasuk antibiotik, boleh menjejaskan garisan kuman bapa dan oleh itu perkembangan embrio."

Aile Denboba, pengarang pertama penerbitan dan bekas rakan pasca doktoral dalam kumpulan Hackett, kini ketua kumpulan di Institut Imunologi dan Epigenetik Max Planck di Freiburg, Jerman, menambah: "Kajian itu timbul daripada keinginan untuk memahami pengaruh persekitaran pada bapa, melihat mikrobiom usus sebagai pautan interaksi persekitaran perumah, mewujudkan model punca yang mencukupi untuk menilai risiko kesihatan antara generasi dalam sistem ekologi yang kompleks."

Pengaruh bapa terhadap risiko penyakit semasa mengandung

Dalam kerja mereka, Hackett dan rakan sekerjanya juga mendapati bahawa kecacatan plasenta, termasuk vaskularisasi yang lemah dan pertumbuhan perlahan, adalah lebih biasa dalam kehamilan yang melibatkan lelaki disbiotik. Plasenta yang rosak menunjukkan tanda-tanda komplikasi kehamilan biasa pada manusia yang dipanggil preeklampsia, yang membawa kepada pertumbuhan anak yang lemah dan merupakan faktor risiko untuk pelbagai penyakit di kemudian hari.

"Penyelidikan kami menunjukkan kewujudan saluran komunikasi antara mikrobiom usus dan sistem pembiakan dalam mamalia. Selain itu, faktor persekitaran yang mengganggu isyarat ini dalam bakal bapa meningkatkan risiko kesihatan anak yang buruk dengan mengubah perkembangan plasenta," kata Jamie Hackett, Penyelaras projek penyelidikan dan ketua kumpulan EMBL Rome

"Ini menunjukkan bahawa pada tikus, persekitaran paternal sejurus sebelum pembuahan boleh mempengaruhi sifat keturunan yang bebas daripada warisan genetik."

"Pada masa yang sama, kami telah mendapati bahawa kesan ini diperhatikan hanya dalam satu generasi, dan saya mesti menekankan bahawa lebih banyak penyelidikan perlu dilakukan untuk mengkaji sejauh mana kesan ini meluas dan sama ada ia bermakna pada manusia. Terdapat perbezaan semula jadi yang perlu diambil kira semasa menterjemah kajian tikus kepada manusia."

Hackett meneruskan: "Tetapi memandangkan penggunaan meluas amalan pemakanan dan antibiotik dalam budaya Barat yang diketahui mengganggu mikrobiom usus, adalah penting untuk melihat dengan lebih dekat kesan antara generasi bapa dan bagaimana mereka boleh mempengaruhi hasil kehamilan. Dan risiko penyakit dalam populasi." "