Isa soolestiku mikrobioota mõjutab järgmist põlvkonda

Hacketti töörühma uuring Euroopa Molekulaarbioloogia Laboris (EMBL) Roomas näitas, et isaste hiirte soolestiku mikrobioomi häirimine suurendab nende tulevaste järglaste haigestumise riski.

Soolestiku mikrobioom on seedetraktis elav mikroobide kooslus. See vastutab ensüümide, metaboliitide ja muude molekulide tootmise eest, mis on olulised peremeesorganismi ainevahetuse ja keskkonnale reageerimise jaoks.

Seega on tasakaalustatud soolestiku mikrobioom imetajate tervise jaoks oluline, aidates reguleerida immuun- ja endokriinsüsteemi. See omakorda mõjutab kudede füsioloogiat kogu kehas. Siiski oli vähe teada soolestiku mikrobioomi mõjust peremeesorganismi reproduktiivfunktsioonile ja sellest, kas muutunud isapoolne mikrobioom võib mõjutada tema järglaste tervist.

Hacketti töörühm Roomas asuvas EMBL-is koos Borki ja Zimmermanni töörühmadega Heidelbergis asuvas EMBL-is asus sellele küsimusele vastust otsima. Nende ajakirjas Nature avaldatud tulemused näitasid, et isaste hiirte soolemikrobioomi häirimine suurendab tõenäosust, et nende järglased sünnivad väikese sünnikaaluga ja neil on suurem enneaegse surma risk.

Teabe edastamine järgmisele põlvkonnale

Et uurida soolestiku mikrobioomi mõju isasloomade reproduktiivsusele ja nende järglastele, muutsid teadlased isaste hiirte soolestikus mikroobide koostist, ravides neid tavaliste antibiootikumidega, mis ei satu vereringesse. See põhjustab seisundit, mida nimetatakse düsbioosiks ja mille puhul soolestiku mikroobide ökosüsteem muutub tasakaalust väljas.

Seejärel analüüsisid teadlased olulisimate munandite metaboliitide koostise muutusi. Nad leidsid, et düsbioos isastel hiirtel mõjutas munandite füsioloogiat, samuti metaboliitide koostist ja hormonaalset signaaliülekannet. Vähemalt osaliselt oli see mõju tingitud võtmehormooni leptiini taseme muutustest indutseeritud düsbioosiga isasloomade veres ja munandites.

Need tähelepanekud viitavad sellele, et imetajatel on "soole-iduliini telg", mis on oluline lüli soolestiku, selle mikrobioota ja iduliini vahel.

Selle „soole-iduliini telje“ olulisuse mõistmiseks pärilikkuse seisukohast paaritasid teadlased kas ravimata või düsbiootilisi isaseid ravimata emastega. Düsbiootiliste isade poegadel oli oluliselt madalam sünnikaal ja suurem suremus pärast sündi. Erinevad antibiootikumide kombinatsioonid ja ravi düsbioosi tekitavate lahtistitega (mis samuti häirivad mikrobiootat) avaldasid järglastele sarnast mõju.

Oluline on see, et see efekt on pöörduv. Kui antibiootikumide tarvitamine lõpetatakse, taastuvad isade mikrobioomid. Kui taastatud mikrobioomiga hiired paaritatakse ravimata emasloomadega, sünnivad nende järglased normaalse kaaluga ja arenevad normaalselt.

„Täheldasime, et põlvkondadevahelised mõjud kadusid pärast normaalse mikrobioomi taastamist. See tähendab, et tulevastel isadel saab ära hoida kõiki soolemikrobioomis esinevaid muutusi, mis võivad põhjustada põlvkondadevahelisi mõjusid,“ ütles uuringus osalenud EMBL Heidelbergi direktor Peer Bork.

"Järgmine samm on üksikasjalikult mõista, kuidas mitmesugused keskkonnategurid, näiteks ravimid, sealhulgas antibiootikumid, võivad mõjutada isapoolseid iduliine ja seega ka embrüonaalset arengut."

Aile Denboba, artikli esimene autor ja Hacketti grupi endine järeldoktor, kes on nüüd Freiburgis Saksamaal asuva Max Plancki Immunoloogia ja Epigeneetika Instituudi grupijuht, lisas: „Uuring tekkis soovist mõista keskkonna mõju isadele, käsitledes soolestiku mikrobioomi kui silda peremeesorganismi ja keskkonna vastastikmõjude vahel, luues piisava põhjusliku mudeli põlvkondadevaheliste terviseriskide hindamiseks keerulistes ökosüsteemides.“

Isade mõju haiguste riskile raseduse ajal

Oma töös leidsid Hackett ja tema kolleegid ka, et platsenta defektid, sealhulgas kehv veresoonkond ja aeglane kasv, olid sagedasemad düsbiootiliste meeste raseduste puhul. Defektsetel platsentadel ilmnesid inimestel levinud rasedustüsistuse, preeklampsia, tunnused, mis viib järglaste kehva kasvuni ja on riskitegur paljude haiguste tekkeks hilisemas elus.

„Meie uuring näitab imetajate soolestiku mikrobioomi ja reproduktiivsüsteemi vahelise kommunikatsioonikanali olemasolu. Lisaks suurendavad keskkonnategurid, mis neid signaale rasedatel isadel häirivad, platsenta arengut muutes järglaste terviseprobleemide riski,“ ütles Jamie Hackett, uurimisprojekti koordinaator ja EMBL Rooma grupi juht.

"See viitab sellele, et hiirtel võib isapoolne keskkond vahetult enne viljastumist mõjutada järglaste omadusi geneetilisest pärandist sõltumatult."

"Samal ajal leidsime, et see efekt ilmneb ainult ühes põlvkonnas ja pean rõhutama, et on vaja rohkem uuringuid, et uurida, kui laialt levinud need efektid on ja kas need on inimestele asjakohased. Hiirte leidude inimestele ülekandmisel tuleb arvesse võtta loomupäraseid erinevusi."

Hackett jätkas: "Kuid arvestades lääne kultuuris laialdast toitumis- ja antibiootikumipraktikate kasutamist, mis teadaolevalt häirivad soolestiku mikrobioomi, on oluline lähemalt uurida isade põlvkondadevahelist mõju ja seda, kuidas need võivad mõjutada raseduse tulemusi ja haigestumisriski elanikkonnas."