Tėvo žarnyno mikrobiota turi įtakos kitai kartai

Hacketto grupės Europos molekulinės biologijos laboratorijoje (EMBL) Romoje atliktas tyrimas parodė, kad žarnyno mikrobiomo sutrikdymas pelių patinams padidina ligų riziką jų būsimiems palikuonims.

Žarnyno mikrobiomas yra mikrobų bendruomenė, gyvenanti virškinamajame trakte. Jis yra atsakingas už fermentų, metabolitų ir kitų molekulių, svarbių šeimininko medžiagų apykaitai ir reakcijai į aplinką, gamybą.

Todėl subalansuota žarnyno mikrobioma yra svarbi žinduolių sveikatai, padedanti reguliuoti imuninę ir endokrininę sistemas. Tai savo ruožtu daro įtaką viso kūno audinių fiziologijai. Tačiau iki šiol mažai žinoma apie žarnyno mikrobiomo įtaką šeimininko reprodukcinei funkcijai ir ar pakitusi tėvo mikrobioma gali paveikti jo palikuonių sveikatą.

Hacketto grupė EMBL Romoje kartu su Borko ir Zimmermanno grupėmis EMBL Heidelberge ėmėsi atsakyti į šį klausimą. Jų rezultatai, paskelbti žurnale „Nature“, parodė, kad sutrikdžius pelių patinų žarnyno mikrobiomą, padidėja tikimybė, kad jų palikuonys gims mažo svorio ir jiems bus didesnė priešlaikinės mirties rizika.

Informacijos perdavimas kitai kartai

Norėdami ištirti žarnyno mikrobiomo poveikį patinų reprodukcijai ir jų palikuonims, tyrėjai pakeitė pelių patinų žarnyne esančių mikrobų sudėtį, gydydami jas įprastais antibiotikais, kurie nepatenka į kraują. Tai sukelia būklę, vadinamą disbioze, kurios metu žarnyno mikrobų ekosistema sutrinka.

Tuomet mokslininkai išanalizavo svarbių sėklidžių metabolitų sudėties pokyčius. Jie nustatė, kad disbiozė patinams paveikė sėklidžių fiziologiją, taip pat metabolitų sudėtį ir hormoninį signalizavimą. Bent iš dalies šį poveikį lėmė pagrindinio hormono leptino kiekio pokyčiai patinų, kuriems buvo sukelta disbiozė, kraujyje ir sėklidėse.

Šie stebėjimai rodo, kad žinduoliai turi „žarnyno ir gemalo linijos ašį“, kuri yra svarbi jungtis tarp žarnyno, jos mikrobiotos ir gemalo linijos.

Norėdami suprasti šios „žarnyno ir gemalo linijos ašies“ svarbą paveldimumui, mokslininkai kryžmino negydytus arba disbiotinius patinus su negydytomis patelėmis. Disbiotikų tėvų jaunikliai turėjo žymiai mažesnį gimimo svorį ir didesnį mirtingumą po gimimo. Įvairūs antibiotikų deriniai, taip pat gydymas disbiozę sukeliančiais vidurius laisvinančiais vaistais (kurie taip pat sutrikdo mikrobiotą) turėjo panašų poveikį palikuonims.

Svarbu tai, kad šis poveikis yra grįžtamas. Nutraukus antibiotikų vartojimą, tėvų mikrobiomai atsistato. Kai pelės su atkurta mikrobioma yra sukryžminamos su negydytomis patelėmis, jų palikuonys gimsta normalaus svorio ir vystosi normaliai.

„Pastebėjome, kad kartų kaitos poveikis išnyko atkūrus normalią mikrobiomą. Tai reiškia, kad bet kokie žarnyno mikrobiomo pokyčiai, galintys sukelti kartų kaitos poveikį būsimiems tėvams, gali būti išvengti“, – teigė tyrime dalyvavęs EMBL Heidelberg direktorius Peer Bork.

„Kitas žingsnis – išsamiai suprasti, kaip įvairūs aplinkos veiksniai, tokie kaip vaistai, įskaitant antibiotikus, gali paveikti tėvo gemalo linijas ir dėl to embriono vystymąsi.“

Aile Denboba, pirmoji straipsnio autorė ir buvusi Hackett grupės podoktorantūros stažuotoja, dabar vadovaujanti Max Planck imunologijos ir epigenetikos institutui Freiburge, Vokietijoje, pridūrė: „Tyrimas kilo iš noro suprasti aplinkos įtaką tėvams, atsižvelgiant į žarnyno mikrobiomą kaip tiltą tarp šeimininko ir aplinkos sąveikos, sukuriant pakankamą priežasčių modelį, skirtą įvertinti kartų sveikatos riziką sudėtingose ekologinėse sistemose.“

Tėvų įtaka ligų rizikai nėštumo metu

Savo darbe Hackett ir jo kolegos taip pat nustatė, kad placentos defektai, įskaitant prastą kraujagyslių apytaką ir lėtą augimą, dažniau pasireiškė nėštumo metu, kai vyrai sirgo disbioze. Pažeidus placentą, buvo pastebėti dažnos žmonėms būdingos nėštumo komplikacijos, vadinamos preeklampsija, požymiai, dėl kurios sutrinka palikuonių augimas ir yra daugelio ligų rizikos veiksnys vėlesniame gyvenime.

„Mūsų tyrimas rodo, kad žinduoliams egzistuoja komunikacijos kanalas tarp žarnyno mikrobiomo ir reprodukcinės sistemos. Be to, aplinkos veiksniai, kurie sutrikdo šiuos signalus būsimiems tėvams, padidina neigiamos palikuonių sveikatos riziką, pakeisdami placentos vystymąsi“, – teigė Jamie Hackettas, tyrimų projekto koordinatorius ir EMBL Rome grupės vadovas.

"Tai reiškia, kad pelėms tėvo aplinka prieš pat apvaisinimą gali turėti įtakos palikuonių savybėms nepriklausomai nuo genetinio paveldėjimo."

„Tuo pačiu metu nustatėme, kad šis poveikis pasireiškia tik vienoje kartoje, ir turiu pabrėžti, kad reikia atlikti daugiau tyrimų, siekiant ištirti, kiek paplitęs šis poveikis ir ar jis aktualus žmonėms. Yra įgimtų skirtumų, į kuriuos reikia atsižvelgti pritaikant pelių tyrimų rezultatus žmonėms.“

Hackettas tęsė: „Tačiau atsižvelgiant į plačiai paplitusį mitybos ir antibiotikų vartojimo praktiką Vakarų kultūroje, kuri, kaip žinoma, sutrikdo žarnyno mikrobiomą, svarbu atidžiau panagrinėti tėvų poveikį kartoms ir tai, kaip jie gali paveikti nėštumo rezultatus ir ligų riziką populiacijoje.“