בריאות המעיים של האב בעכברים קשורה לרווחתם של הצאצאים, כך עולה ממחקר

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת טֶבַע, חוקרים חקרו את ההשפעה של הפרעות במיקרוביוטה של ​​אבה על בריאות הצאצאים בעכברים. הם מצאו שדיסביוזה במיקרוביוטה של ​​המעי האבהית משפיעה על תפקוד השליה, ומגבירה את הסבירות להגבלת גדילה, משקל לידה נמוך ותמותה מוקדמת בצאצאים. יתרה מכך, הם גילו שהעברת הסיכון למחלה התרחשה דרך קו הנבט וניתן להציל אותה על ידי שחזור המיקרוביוטה של ​​האב לפני ההתעברות.

מחקר: הפרעות מיקרוביום אבהיות משפיעות על כושר הצאצאים. קרדיט תמונה: nobeastsofierce / Shutterstock

רקע כללי

זרעונים נושאים מידע גנטי ואפיגנטי גם לדור הבא, כשהאחרון מושפע מסביבת הקדם-קונספציה. בעוד שההיקף והמנגנונים של ההשפעות האפיגנטיות האבהיות אצל יונקים אינם מובנים במלואם, למיקרוביוטה של ​​המעי תפקיד מכריע בשילוב אותות סביבתיים בתגובות המארח. גורמים סביבתיים כמו תזונה ותרופות מעצבים את הרכב המיקרוביוטה של ​​המעי, וחוסר איזון בו (דיסביוזיס) מעורר תגובות פיזיולוגיות על פני רקמות. עם זאת, ההשפעה של דיסביוזה על קו הנבט נותרה ברובה בלתי נחקרה, מה שמדגיש פער בהבנתנו את יחסי הגומלין בין גורמים סביבתיים, מיקרוביוטה ותכונות תורשתיות. לכן, במחקר הנוכחי, החוקרים בחנו את ההשפעה של חוסר איזון המושרה במגוון החיידקים של המעיים האבהיים על תוצאות בריאותיות בצאצאים.

לגבי המחקר

במחקר, עכברים זכרים טופלו באנטיביוטיקה לא נספגת (nABX), שילוב חלופי של אנטיביוטיקה (avaABX), או משלשלים אוסמוטיים (פוליאתילן גליקול – PEG) במשך שישה שבועות כדי לגרום לדיסביוזיס של מיקרוביוטה. לאחר מכן הם זודוו עם נקבות לא מטופלות, ופנוטיפים של צאצאי F1 נבדקו ונותחו. הגבלת גדילה חמורה (SGR) הוכמתה על סמך ציוני Z במשקל גוף וצאצאי SGR נותחו על ידי פרופיל תעתיק. האשכים של האבות הדיסביוטיים נותחו עבור גודל, ספירת זרע, שינויים היסטולוגיים ורמות לפטין. מתילציה של חומצה Deoxyribonucleic (DNA) ופרופיל חומצה ריבונוקלאית קטנה (sRNA) נערכו על זרעונים.

יתר על כן, בוצע ניתוח טראנסקריפטומי על עוברים ושליות ב-E13.5 (אמצע ההריון) ו-E18.5 מהזדווגות עם זכרים שטופלו ב-nABX. מבנה השליה וסמנים של אי ספיקה שליה הוערכו. הפוטנציאל להחלמה אבהית מדיסביוזיס במעיים להצלת השפעות פנוטיפיות של F1 נחקר באמצעות נסיגה מ-nABX למשך שמונה שבועות וניתוח נוסף.

תוצאות ודיון

לפי המחקר, צאצאים (זכר או נקבה, n = 181) מאבות אבות שטופלו ב-nABX הראו משקל לידה נמוך משמעותית בהשוואה לצאצאים מאבות ביקורת (n = 172). משקל הגוף הממוצע של צאצאי F1 מזכרים שטופלו ב-nABX נשאר נמוך משמעותית לאורך ההתפתחות שלאחר הלידה. בנוסף, הם הראו סיכויים גבוהים יותר ל-SGR ועלייה בשיעורי התמותה לאחר לידה, במיוחד בקרב אלו עם SGR. צאצאי SGR מזכרים עצמאיים שטופלו ב-nABX הראו פרופילי שעתוק עקביים, נבדל מצאצאי אבות בקרה. ניתוח גילה העשרה של גנים הקשורים לתהליכים מטבוליים, במיוחד מטבוליזם של שומנים, התומכים בהשפעה בין-דורית של דיסביוזה אבהית על צמיחת צאצאים, חילוף חומרים והישרדות. יתר על כן, מתן אבהי של avaABX או PEG הראה גם סיכון מוגבר לירידה במשקל הגוף, SGR ותמותה מוקדמת אצל הצאצאים. ממצאים אלו מצביעים על קשר ישיר בין דיסביוזה אבהית הנגרמת לבין תוצאות בריאותיות של צאצאים. מעניין לציין שהשפעות אלו מתהפכות עם התאוששות מיקרוביום אבהית. נמצא כי פנוטיפים F1 נובעים בעיקר מגמטות אב ומולקולות קשורות, ללא העברה משמעותית של מיקרוביוטה שונה לאם או לצאצאים.

לזכרים דיסביוטיים היו אשכים קטנים יותר, ספירת זרע מופחתת, הפרעות מבניות, רמות הלפטין מופחתות ושינוי מטבוליטים באשכים ודפוסי ביטוי גנים. עכברים חסרי לפטין הראו מומים דומים באשכים והעבירו ביטוי גנים שונה לצאצאים. זרעונים מזכרים דיסביוטיים הראו שינויים בהרכב ה-sRNA. התוצאות מצביעות על כך ש-microbiome dysbiosis המושרה מובילה לחוסר ויסות מערכתי של לפטין. בנוסף, הפרעה ברמות הלפטין האבהיות לפני ההתעברות משפיעה על דפוסי ביטוי הגנים של הצאצאים, מה שמדגיש את תפקידו של הלפטין ב"ציר מעי-נבט" והשפעתו הבין-דורית.

בניתוח ה-transcriptomic, העוברים לא הראו DEGs ב-E13.5, אבל לתמלילים שליה היו 538 DEGs, כולל גורמים מווסתים חיוניים להתפתחות השליה. ב-E18.5, תעתיקי השליה המשיכו להיות שונים בהתבסס על מצב המיקרוביום האבהי, עם 348 DEG קשורים למטבוליזם של סטרואידים ולגליקוליזה. שליות מאבות דיסביוטיים הראו מופחתת מסה וחריגות מבניות הדומות להפרעות של אי ספיקה שליה כמו רעלת הריון. סמני רעלת הריון עיקריים, כמו גורם גדילה שליה (PLGF) ויחס טירוזין קינאז 1 (sFLT)/PLGF מסיס דמוי fms, היו לא מווסתים בשליות מצאצאים שמקורם באבות דיסביוטיים.

סיכום

לסיכום, המחקר מצביע על כך שהפרעות במיקרוביוטת המעיים של אבות פוטנציאליים יכולות להוביל לתגובות רבייה משמעותיות ולהשפיע על הסיכון למחלות צאצאים דרך תפקוד השליה. זה מרמז על קיומו של ציר מעי-נבט רגולטורי שדרכו תשומות סביבתיות, כמו אנטיביוטיקה או דיאטה, יכולות להשפיע על תאי נבט זכריים ולאחר מכן להשפיע על הצאצאים. ההפיכות של השפעות אלו באמצעות שיקום המיקרוביוטה של ​​המעי האבהית לפני ההתעברות מציעה דרכים פוטנציאליות לשיקום, במיוחד עם אורח חיים ושיטות אנטיביוטיקה שמעצבות כיום קהילות מיקרוביאליות אנושיות. בסך הכל, בעוד שיש לחקור עוד יותר את המנגנונים הבסיסיים, הממצאים מדגישים את תפקידם של גורמים סביבתיים באפנון של מערכות ביולוגיות מורכבות וברגישות למחלות בין-דוריות.