Η μικροχλωρίδα του εντέρου του πατέρα επηρεάζει την επόμενη γενιά

Η μελέτη, με επικεφαλής την ομάδα του Hackett στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας (EMBL) στη Ρώμη, διαπίστωσε ότι η διαταραχή του μικροβιώματος του εντέρου σε αρσενικά ποντίκια αυξάνει τον κίνδυνο ασθένειας στους μελλοντικούς απογόνους τους.

Το μικροβίωμα του εντέρου είναι η μικροβιακή κοινότητα που κατοικεί στο γαστρεντερικό σωλήνα. Είναι υπεύθυνο για την παραγωγή ενζύμων, μεταβολιτών και άλλων μορίων που είναι σημαντικά για το μεταβολισμό του ξενιστή και την απόκρισή του στο περιβάλλον.

Συνεπώς, ένα ισορροπημένο μικροβίωμα του εντέρου είναι σημαντικό για την υγεία των θηλαστικών, συμβάλλοντας στη ρύθμιση του ανοσοποιητικού και του ενδοκρινικού συστήματος. Αυτό με τη σειρά του επηρεάζει τη φυσιολογία των ιστών σε όλο το σώμα. Ωστόσο, λίγα ήταν γνωστά για την επίδραση του μικροβιώματος του εντέρου στην αναπαραγωγική λειτουργία του ξενιστή και για το εάν ένα αλλοιωμένο πατρικό μικροβίωμα θα μπορούσε να επηρεάσει την υγεία των απογόνων του.

Η ομάδα του Hackett στο EMBL στη Ρώμη, μαζί με τις ομάδες Bork και Zimmermann στο EMBL στη Χαϊδελβέργη, αποφάσισαν να απαντήσουν σε αυτήν την ερώτηση. Τα αποτελέσματα της μελέτης τους, δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature, έδειξαν ότι η διαταραχή του μικροβιώματος του εντέρου σε αρσενικά ποντίκια αυξάνει την πιθανότητα οι απόγονοί τους να γεννηθούν με χαμηλό βάρος γέννησης. Με αυξημένο κίνδυνο πρόωρου θανάτου..

Διαβίβαση πληροφοριών στην επόμενη γενιά

Για να μελετήσουν την επίδραση του μικροβιώματος του εντέρου στην αρσενική αναπαραγωγή και στους απογόνους τους, οι ερευνητές άλλαξαν τη σύνθεση των μικροβίων στα έντερα των αρσενικών ποντικών, θεραπεύοντάς τα με κοινά αντιβιοτικά που δεν εισέρχονται στην κυκλοφορία του αίματος. Αυτό προκαλεί μια κατάσταση που ονομάζεται δυσβίωση, κατά την οποία το μικροβιακό οικοσύστημα στο έντερο γίνεται ανισορροπημένο.

Οι επιστήμονες στη συνέχεια ανέλυσαν αλλαγές στη σύνθεση σημαντικών μεταβολιτών των όρχεων. Διαπίστωσαν ότι η δυσβίωση σε αρσενικά ποντίκια επηρέασε τη φυσιολογία των όρχεων, καθώς και τη σύνθεση του μεταβολίτη και την ορμονική σηματοδότηση. Τουλάχιστον μέρος αυτής της επίδρασης οφειλόταν σε αλλαγές στα επίπεδα της βασικής ορμόνης λεπτίνης στο αίμα και στους όρχεις ανδρών με επαγόμενη δυσβίωση.

Αυτές οι παρατηρήσεις υποδηλώνουν ότι στα θηλαστικά υπάρχει ένας "άξονας εντέρου-βλαστικής γραμμής" που είναι ένας σημαντικός σύνδεσμος μεταξύ του εντέρου, της μικροχλωρίδας του και της βλαστικής σειράς.

Για να κατανοήσουν τη σημασία αυτού του "άξονα εντέρου-βλαστικής γραμμής" για κληρονομικά γνωρίσματα, οι επιστήμονες διασταύρωσαν είτε τα αρσενικά που δεν είχαν λάβει θεραπεία είτε τα δυσβιοτικά με τα θηλυκά που δεν είχαν λάβει θεραπεία. Τα ποντίκια από δυσβιοτικούς πατέρες εμφάνισαν σημαντικά χαμηλότερο βάρος γέννησης και αυξημένη θνησιμότητα μετά τη γέννηση. Διάφοροι συνδυασμοί αντιβιοτικών, καθώς και θεραπεία με καθαρτικά που προκαλούν δυσβίωση (που επίσης διαταράσσουν τη μικροχλωρίδα), είχαν παρόμοια αποτελέσματα στους απογόνους.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτή η επίδραση είναι αναστρέψιμη. Μετά τη διακοπή των αντιβιοτικών, το μικροβίωμα των πατέρων αποκαθίσταται. Όταν τα ποντίκια που αποκαταστάθηκαν από το μικροβίωμα ζευγαρώθηκαν με θηλυκά που δεν υποβλήθηκαν σε θεραπεία, οι απόγονοί τους γεννήθηκαν με φυσιολογικό βάρος και αναπτύχθηκαν φυσιολογικά.

"Παρατηρήσαμε ότι τα φαινόμενα μεταξύ των γενεών εξαφανίζονται μόλις αποκατασταθεί το φυσιολογικό μικροβίωμα. Αυτό σημαίνει ότι οποιαδήποτε αλλαγή στο μικροβίωμα του εντέρου που θα μπορούσε να προκαλέσει διαγενεακές επιπτώσεις μπορεί να αποτραπεί στους μελλοντικούς πατέρες", δήλωσε ο Peer Bork, διευθυντής του EMBL Heidelberg, ο οποίος συμμετείχε στην μελέτη.

"Το επόμενο βήμα είναι να κατανοήσουμε λεπτομερώς πώς διάφοροι περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως φάρμακα, συμπεριλαμβανομένων των αντιβιοτικών, μπορούν να επηρεάσουν τις πατρικές βλαστικές γραμμές και επομένως την εμβρυϊκή ανάπτυξη."

Η Aile Denboba, η πρώτη συγγραφέας της δημοσίευσης και πρώην μεταδιδακτορικός συνεργάτης στην ομάδα του Hackett, τώρα επικεφαλής της ομάδας στο Ινστιτούτο Ανοσολογίας και Επιγενετικής Max Planck στο Φράιμπουργκ, Γερμανία, πρόσθεσε: «Η μελέτη προέκυψε από την επιθυμία να κατανοήσουμε την επιρροή του περιβάλλοντος για τους πατέρες, εξετάζοντας το μικροβίωμα του εντέρου ως σύνδεσμο αλληλεπιδράσεων ξενιστή-περιβάλλοντος, δημιουργώντας ένα μοντέλο επαρκούς αιτίας για την αξιολόγηση των κινδύνων για την υγεία μεταξύ των γενεών σε πολύπλοκα οικολογικά συστήματα."

Η επίδραση των πατέρων στον κίνδυνο ασθενειών κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης

Στην εργασία τους, ο Hackett και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν επίσης ότι τα ελαττώματα του πλακούντα, συμπεριλαμβανομένης της κακής αγγείωσης και της αργής ανάπτυξης, ήταν πιο κοινά σε εγκυμοσύνες που αφορούσαν δυσβιοτικά αρσενικά. Οι ελαττωματικοί πλακούντες έδειξαν σημάδια μιας κοινής επιπλοκής της εγκυμοσύνης στους ανθρώπους που ονομάζεται προεκλαμψία, η οποία οδηγεί σε κακή ανάπτυξη των απογόνων και αποτελεί παράγοντα κινδύνου για ένα ευρύ φάσμα ασθενειών αργότερα στη ζωή.

"Η έρευνά μας καταδεικνύει την ύπαρξη ενός καναλιού επικοινωνίας μεταξύ του μικροβιώματος του εντέρου και του αναπαραγωγικού συστήματος στα θηλαστικά. Επιπλέον, περιβαλλοντικοί παράγοντες που διαταράσσουν αυτά τα σήματα στους μελλοντικούς πατέρες αυξάνουν τον κίνδυνο δυσμενούς υγείας των απογόνων αλλάζοντας την ανάπτυξη του πλακούντα", δήλωσε ο Jamie Hackett, Συντονιστής ερευνητικού έργου και επικεφαλής της ομάδας EMBL Rome

"Αυτό σημαίνει ότι στα ποντίκια, το πατρικό περιβάλλον αμέσως πριν τη σύλληψη μπορεί να επηρεάσει τα χαρακτηριστικά των απογόνων ανεξάρτητα από τη γενετική κληρονομικότητα."

"Ταυτόχρονα, διαπιστώσαμε ότι αυτή η επίδραση παρατηρείται μόνο σε μία γενιά και πρέπει να τονίσω ότι χρειάζεται περισσότερη έρευνα για να εξεταστεί πόσο διαδεδομένες είναι αυτές οι επιπτώσεις και εάν έχουν νόημα στον άνθρωπο. Υπάρχουν έμφυτες διαφορές που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη μετάφραση μελετών σε ποντίκια σε ανθρώπους."

Ο Hackett συνέχισε: «Αλλά δεδομένης της ευρείας χρήσης διατροφικών και αντιβιοτικών πρακτικών στη δυτική κουλτούρα που είναι γνωστό ότι διαταράσσουν το μικροβίωμα του εντέρου, είναι σημαντικό να ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στις διαγενεακές επιδράσεις των πατέρων και πώς μπορεί να επηρεάσουν τα αποτελέσματα της εγκυμοσύνης και τον κίνδυνο ασθενειών στον πληθυσμό». "