Střevní mikrobiota otce ovlivňuje další generace

Studie Hackettovy skupiny v Evropské laboratoři molekulární biologie (EMBL) v Římě zjistila, že narušení střevního mikrobiomu u samců myší zvyšuje riziko onemocnění u jejich budoucích potomků.

Střevní mikrobiom je mikrobiální společenství, které obývá gastrointestinální trakt. Je zodpovědné za produkci enzymů, metabolitů a dalších molekul důležitých pro metabolismus hostitele a jeho reakci na prostředí.

Vyvážený střevní mikrobiom je proto důležitý pro zdraví savců, protože pomáhá regulovat imunitní a endokrinní systém. To zase ovlivňuje fyziologii tkání v celém těle. O vlivu střevního mikrobiomu na reprodukční funkci hostitele a o tom, zda by změněný otcovský mikrobiom mohl ovlivnit zdraví jeho potomků, se však vědělo jen málo.

Hackettova skupina na EMBL v Římě se společně se skupinami Borka a Zimmermanna na EMBL v Heidelbergu snažila na tuto otázku odpovědět. Jejich výsledky, publikované v časopise Nature, ukázaly, že narušení střevního mikrobiomu u samců myší zvyšuje pravděpodobnost, že se jejich potomci narodí s nízkou porodní hmotností a budou mít zvýšené riziko předčasného úmrtí.

Předávání informací další generaci

Aby vědci studovali vliv střevního mikrobiomu na reprodukci samců a jejich potomků, změnili složení mikrobů ve střevech samců myší léčbou běžnými antibiotiky, která se nedostávají do krevního oběhu. To způsobuje stav zvaný dysbióza, při kterém se mikrobiální ekosystém ve střevě stává nevyváženým.

Vědci poté analyzovali změny ve složení důležitých metabolitů varlat. Zjistili, že dysbióza u samců myší ovlivňuje fyziologii varlat, stejně jako složení metabolitů a hormonální signalizaci. Alespoň část tohoto efektu byla způsobena změnami hladin klíčového hormonu leptinu v krvi a varlatech samců s indukovanou dysbiózou.

Tato pozorování naznačují, že savci mají „osu střevo-zárodečná linie“, která je důležitým spojením mezi střevem, jeho mikrobiotou a zárodečnou linií.

Aby vědci pochopili důležitost této „osy střevo-zárodečná linie“ pro dědičnost, křížili buď neléčené, nebo dysbiotické samce s neléčenými samicemi. Štěňata dysbiotických otců měla výrazně nižší porodní hmotnost a zvýšenou úmrtnost po narození. Různé kombinace antibiotik, stejně jako léčba laxativy vyvolávajícími dysbiózu (která také narušují mikrobiotu), měly na potomstvo podobné účinky.

Důležité je, že tento účinek je reverzibilní. Jakmile jsou antibiotika vysazena, otcovy mikrobiomy se obnoví. Když jsou myši s obnovenými mikrobiomy spářeny s neléčenými samicemi, jejich potomci se narodí s normální hmotností a vyvíjejí se normálně.

„Pozorovali jsme, že mezigenerační účinky zmizely po obnovení normálního mikrobiomu. To znamená, že u budoucích otců lze zabránit jakékoli změně střevního mikrobiomu, která by mohla způsobit mezigenerační účinky,“ řekl Peer Bork, ředitel EMBL Heidelberg, který se na studii podílel.

„Dalším krokem je podrobně pochopit, jak různé faktory prostředí, jako jsou léky včetně antibiotik, mohou ovlivnit otcovské zárodečné linie a tím i embryonální vývoj.“

Aile Denboba, první autorka článku a bývalá postdoktorandka v Hackettově skupině, nyní vedoucí skupiny v Max Planckově institutu pro imunologii a epigenetiku ve Freiburgu v Německu, dodala: „Studie vznikla z touhy pochopit vliv prostředí na otce tím, že se střevní mikrobiom považuje za most mezi interakcemi hostitele a prostředí, čímž se vytvoří dostatečný model příčin pro posouzení mezigeneračních zdravotních rizik v komplexních ekologických systémech.“

Vliv otců na riziko onemocnění během těhotenství

Hackett a kolegové ve své práci také zjistili, že defekty placenty, včetně špatné vaskularizace a pomalého růstu, byly častější u těhotenství dysbiotických mužů. Defektní placenty vykazovaly známky běžné těhotenské komplikace u lidí zvané preeklampsie, která vede ke špatnému růstu potomků a je rizikovým faktorem pro širokou škálu onemocnění v pozdějším životě.

„Naše studie prokazuje existenci komunikačního kanálu mezi střevním mikrobiomem a reprodukčním systémem savců. Navíc faktory prostředí, které narušují tyto signály u nastávajících otců, zvyšují riziko nepříznivého zdraví potomků tím, že ovlivňují vývoj placenty,“ uvedla Jamie Hackettová, koordinátorka výzkumného projektu a vedoucí skupiny EMBL Rome.

„To znamená, že u myší může otcovské prostředí bezprostředně před početím ovlivňovat vlastnosti potomstva nezávisle na genetické dědičnosti.“

„Zároveň jsme zjistili, že k tomuto efektu dochází pouze v jedné generaci, a musím zdůraznit, že je zapotřebí dalšího výzkumu, který by prozkoumal, jak rozšířené jsou tyto efekty a zda jsou relevantní pro člověka. Existují inherentní rozdíly, které je třeba vzít v úvahu při převodu zjištění z myší na člověka.“

Hackett pokračoval: „Vzhledem k rozšířenému používání dietních a antibiotických praktik v západní kultuře, o nichž je známo, že narušují střevní mikrobiom, je důležité se blíže zaměřit na mezigenerační vlivy otců a na to, jak mohou ovlivnit výsledky těhotenství a riziko onemocnění v populaci.“