Črevná mikroflóra otca ovplyvňuje ďalšiu generáciu

Štúdia Hackettovej skupiny v Európskom laboratóriu molekulárnej biológie (EMBL) v Ríme zistila, že narušenie črevného mikrobiómu u samcov myší zvyšuje riziko ochorenia u ich budúcich potomkov.

Črevný mikrobióm je mikrobiálna komunita, ktorá obýva gastrointestinálny trakt. Je zodpovedný za produkciu enzýmov, metabolitov a ďalších molekúl dôležitých pre metabolizmus hostiteľa a jeho reakciu na prostredie.

Vyvážený črevný mikrobióm je preto dôležitý pre zdravie cicavcov, pretože pomáha regulovať imunitný a endokrinný systém. To následne ovplyvňuje fyziológiu tkanív v celom tele. O vplyve črevného mikrobiómu na reprodukčnú funkciu hostiteľa a o tom, či zmenený otcovský mikrobióm môže ovplyvniť zdravie jeho potomstva, sa však vedelo len málo.

Hackettova skupina na EMBL v Ríme sa spolu so skupinami Borka a Zimmermanna na EMBL v Heidelbergu rozhodla odpovedať na túto otázku. Ich výsledky, publikované v časopise Nature, ukázali, že narušenie črevného mikrobiómu u samcov myší zvyšuje pravdepodobnosť, že ich potomstvo sa narodí s nízkou pôrodnou hmotnosťou a bude mať zvýšené riziko predčasného úmrtia.

Odovzdávanie informácií ďalšej generácii

Aby výskumníci preskúmali vplyv črevného mikrobiómu na reprodukciu samcov a ich potomstvo, zmenili zloženie mikróbov v črevách samcov myší tým, že ich liečili bežnými antibiotikami, ktoré sa nedostávajú do krvného obehu. To spôsobuje stav nazývaný dysbióza, pri ktorom sa mikrobiálny ekosystém v čreve stáva nevyváženým.

Vedci potom analyzovali zmeny v zložení dôležitých metabolitov semenníkov. Zistili, že dysbióza u samcov myší ovplyvňuje fyziológiu semenníkov, ako aj zloženie metabolitov a hormonálnu signalizáciu. Aspoň časť tohto účinku bola spôsobená zmenami hladín kľúčového hormónu leptínu v krvi a semenníkoch samcov s indukovanou dysbiózou.

Tieto pozorovania naznačujú, že cicavce majú „os črevo-zárodočná línia“, ktorá je dôležitým spojením medzi črevom, jeho mikrobiotou a zárodočnou líniou.

Aby vedci pochopili dôležitosť tejto „os črevo-zárodočná línia“ pre dedičnosť, krížili buď neliečených, alebo dysbiotických samcov s neliečenými samicami. Šteniatka dysbiotických otcov mali výrazne nižšiu pôrodnú hmotnosť a zvýšenú úmrtnosť po narodení. Rôzne kombinácie antibiotík, ako aj liečba laxatívami vyvolávajúcimi dysbiózu (ktoré tiež narúšajú mikrobiotu), mali podobné účinky na potomstvo.

Dôležité je, že tento účinok je reverzibilný. Po ukončení podávania antibiotík sa otcov mikrobióm obnovia. Keď sa myši s obnoveným mikrobiómom spária s neliečenými samicami, ich potomstvo sa narodí s normálnou hmotnosťou a vyvíja sa normálne.

„Pozorovali sme, že medzigeneračné účinky zmizli po obnovení normálneho mikrobiómu. To znamená, že akejkoľvek zmene v črevnom mikrobióme, ktorá by mohla spôsobiť medzigeneračné účinky, sa dá u budúcich otcov zabrániť,“ povedal Peer Bork, riaditeľ EMBL Heidelberg, ktorý sa na štúdii podieľal.

„Ďalším krokom je podrobne pochopiť, ako rôzne faktory prostredia, ako sú lieky vrátane antibiotík, môžu ovplyvniť otcovské zárodočné línie a teda aj embryonálny vývoj.“

Aile Denboba, prvá autorka článku a bývalá postdoktorandka v Hackettovej skupine, teraz vedúca skupiny v Max Planck Institute for Immunology and Epigenetics vo Freiburgu v Nemecku, dodala: „Štúdia vznikla z túžby pochopiť vplyv prostredia na otcov tým, že sa črevný mikrobióm považuje za most medzi interakciami hostiteľa a prostredia, čím sa vytvára dostatočný model príčin na posúdenie medzigeneračných zdravotných rizík v komplexných ekologických systémoch.“

Vplyv otcov na riziko ochorení počas tehotenstva

Hackett a kolegovia vo svojej práci tiež zistili, že defekty placenty, vrátane slabej vaskularizácie a pomalého rastu, boli častejšie u tehotenstiev s dysbiotickými mužmi. Defektné placenty vykazovali známky bežnej tehotenskej komplikácie u ľudí nazývanej preeklampsia, ktorá vedie k slabému rastu potomstva a je rizikovým faktorom pre širokú škálu ochorení v neskoršom živote.

„Naša štúdia preukazuje existenciu komunikačného kanála medzi črevným mikrobiómom a reprodukčným systémom u cicavcov. Navyše, faktory prostredia, ktoré narúšajú tieto signály u nastávajúcich otcov, zvyšujú riziko nepriaznivého zdravia potomstva zmenou vývoja placenty,“ povedal Jamie Hackett, koordinátor výskumného projektu a vedúci skupiny EMBL Rome.

„To znamená, že u myší môže otcovské prostredie bezprostredne pred počatím ovplyvniť vlastnosti potomstva nezávisle od genetického dedičstva.“

„Zároveň sme zistili, že tento efekt sa vyskytuje iba v jednej generácii a musím zdôrazniť, že je potrebný ďalší výskum, aby sa zistilo, aké rozšírené sú tieto účinky a či sú relevantné pre ľudí. Existujú inherentné rozdiely, ktoré je potrebné zohľadniť pri prenose zistení z myší na ľudí.“

Hackett pokračoval: „Vzhľadom na rozsiahle používanie stravovacích a antibiotických praktík v západnej kultúre, o ktorých je známe, že narúšajú črevný mikrobióm, je dôležité bližšie sa pozrieť na medzigeneračné účinky otcov a na to, ako môžu ovplyvniť výsledky tehotenstva a riziko ochorení v populácii.“