Microbiota intestinală a tatălui influențează următoarea generație

Un studiu realizat de grupul lui Hackett de la Laboratorul European de Biologie Moleculară (EMBL) din Roma a descoperit că perturbarea microbiomului intestinal la șoarecii masculi crește riscul de boli la viitorii lor urmași.

Microbiomul intestinal este comunitatea microbiană care locuiește în tractul gastrointestinal. Este responsabil pentru producerea de enzime, metaboliți și alte molecule importante pentru metabolismul gazdei și răspunsul acesteia la mediu.

Prin urmare, un microbiom intestinal echilibrat este important pentru sănătatea mamiferelor, ajutând la reglarea sistemelor imunitar și endocrin. Acest lucru, la rândul său, influențează fiziologia țesuturilor din întregul corp. Cu toate acestea, se știau puține lucruri despre influența microbiomului intestinal asupra funcției reproductive a gazdei și dacă un microbiom paternal modificat ar putea afecta sănătatea urmașilor săi.

Grupul lui Hackett de la EMBL din Roma, împreună cu grupurile lui Bork și Zimmermann de la EMBL din Heidelberg, și-au propus să răspundă la această întrebare. Rezultatele lor, publicate în revista Nature, au arătat că perturbarea microbiomului intestinal la șoarecii masculi crește probabilitatea ca urmașii lor să se nască cu greutate mică la naștere și să prezinte un risc crescut de deces prematur.

Transmiterea informațiilor către următoarea generație

Pentru a studia impactul microbiomului intestinal asupra reproducerii masculine și a urmașilor acestora, cercetătorii au modificat compoziția microbilor din intestinele șoarecilor masculi tratându-i cu antibiotice comune care nu intră în fluxul sanguin. Aceasta provoacă o afecțiune numită disbioză, în care ecosistemul microbian din intestin devine dezechilibrat.

Oamenii de știință au analizat apoi modificările compoziției metaboliților testiculari importanți. Ei au descoperit că disbioza la șoarecii masculi a afectat fiziologia testiculară, precum și compoziția metaboliților și semnalizarea hormonală. Cel puțin o parte din acest efect s-a datorat modificărilor nivelurilor hormonului cheie leptină din sângele și testiculele masculilor cu disbioză indusă.

Aceste observații sugerează că mamiferele au o „axă intestin-linie germinală” care este o legătură importantă între intestin, microbiota sa și linia germinală.

Pentru a înțelege importanța acestei „axe intestin-linie germinală” pentru ereditabilitate, oamenii de știință au încrucișat masculi netratați sau disbiotici cu femele netratate. Puii taților disbiotici au avut greutăți la naștere semnificativ mai mici și o mortalitate crescută după naștere. Diferite combinații de antibiotice, precum și tratamentul cu laxative care induc disbioză (care perturbă și microbiota), au avut efecte similare asupra urmașilor.

Este important de menționat că acest efect este reversibil. Odată ce antibioticele sunt oprite, microbiomurile taților sunt restaurate. Când șoarecii cu microbiom restaurat sunt împerecheați cu femele netratate, urmașii lor se nasc cu greutate normală și se dezvoltă normal.

„Am observat că efectele intergeneraționale au dispărut după ce microbiomul intestinal a fost restabilit la nivel normal. Aceasta înseamnă că orice modificare a microbiomului intestinal care ar putea provoca efecte intergeneraționale poate fi prevenită la viitorii tați”, a declarat Peer Bork, directorul EMBL Heidelberg, care a fost implicat în studiu.

„Următorul pas este să înțelegem în detaliu modul în care diverși factori de mediu, cum ar fi medicamentele, inclusiv antibioticele, pot influența liniile germinale paterne și, prin urmare, dezvoltarea embrionară.”

Aile Denboba, prima autoare a lucrării și fostă cercetătoare postdoctorală în grupul lui Hackett, acum lider de grup la Institutul Max Planck pentru Imunologie și Epigenetică din Freiburg, Germania, a adăugat: „Studiul a apărut din dorința de a înțelege influența mediului asupra taților, considerând microbiomul intestinal ca o punte între interacțiunile gazdă-mediu, creând un model de cauză suficientă pentru evaluarea riscurilor intergeneraționale pentru sănătate în sistemele ecologice complexe.”

Influența taților asupra riscului de boli în timpul sarcinii

În studiul lor, Hackett și colegii săi au descoperit, de asemenea, că defectele placentare, inclusiv vascularizația deficitară și creșterea lentă, au fost mai frecvente în sarcinile care au implicat bărbați disbiotici. Placentele defecte au prezentat semne ale unei complicații frecvente a sarcinii la om, numită preeclampsie, care duce la o creștere deficitară a urmașilor și este un factor de risc pentru o gamă largă de boli ulterioare în viață.

„Studiul nostru demonstrează existența unui canal de comunicare între microbiomul intestinal și sistemul reproducător la mamifere. Mai mult, factorii de mediu care perturbă aceste semnale la viitorii tați cresc riscul de afecțiuni ale sănătății urmașilor prin modificarea dezvoltării placentei”, a declarat Jamie Hackett, coordonatorul proiectului de cercetare și liderul grupului EMBL Roma.

„Aceasta implică faptul că, la șoareci, mediul patern imediat înainte de concepție poate influența trăsăturile urmașilor independent de moștenirea genetică.”

„În același timp, am descoperit că acest efect apare doar într-o singură generație și trebuie să subliniez că sunt necesare mai multe cercetări pentru a examina cât de răspândite sunt aceste efecte și dacă sunt relevante pentru oameni. Există diferențe inerente care trebuie luate în considerare atunci când se transpun descoperirile obținute la șoareci la oameni.”

Hackett a continuat: „Dar, având în vedere utilizarea pe scară largă a practicilor alimentare și antibioticelor în cultura occidentală, despre care se știe că perturbă microbiomul intestinal, este important să analizăm mai atent efectele intergeneraționale ale taților și modul în care aceștia pot influența rezultatele sarcinii și riscul de îmbolnăvire în rândul populației.”