میکروبیوتای روده جامعه میکروبی است که دستگاه گوارش را اشغال می کند. مسئول تولید آنزیم ها، متابولیت ها و سایر مولکول های حیاتی برای متابولیسم میزبان و در پاسخ به محیط است.

در نتیجه، یک میکروبیوتای روده متعادل برای سلامت پستانداران از بسیاری جهات مهم است، مانند کمک به تنظیم سیستم ایمنی و غدد درون ریز. این به نوبه خود بر فیزیولوژی بافت ها در سراسر بدن تأثیر می گذارد. با این حال، اطلاعات کمی در مورد تأثیر میکروبیوتای روده بر تولید مثل میزبان و اینکه آیا میکروبیوتای تغییر یافته در پدر می‌تواند بر تناسب اندام فرزندانش تأثیر بگذارد، شناخته شده بود.

گروه Hackett در EMBL Rome، با همکاری گروه Bork و Zimmermann در EMBL Heidelberg، تصمیم گرفتند به این سوال پاسخ دهند و نتایج آنها اکنون در مجله منتشر شده است. طبیعت. دانشمندان نشان دادند که اختلال در میکروبیوتای روده در موش‌های نر احتمال تولد فرزندانشان با وزن کم و احتمال مرگ زودرس را افزایش می‌دهد. این یافته ها در این انیمیشن به تصویر کشیده شده است.

آنچه به نسل بعد منتقل می شود

برای مطالعه اثرات میکروبیوتای روده بر تولید مثل نر و فرزندان آنها، محققان ترکیب میکروب‌های روده را در موش‌های نر با درمان آنتی‌بیوتیک‌های معمولی که وارد جریان خون نمی‌شوند، تغییر دادند. این امر باعث ایجاد شرایطی به نام دیس بیوز می شود که در آن اکوسیستم میکروبی در روده نامتعادل می شود.

سپس دانشمندان تغییرات در ترکیب متابولیت های مهم بیضه را تجزیه و تحلیل کردند. آنها دریافتند که در موش های نر دیس بیوز بر فیزیولوژی بیضه ها و همچنین ترکیب متابولیت ها و سیگنال دهی هورمونی تأثیر می گذارد. حداقل بخشی از این اثر با تغییرات در سطوح هورمون کلیدی لپتین در خون و بیضه‌های مردان مبتلا به دیس‌بیوزیس القا شده بود. این مشاهدات نشان می دهد که در پستانداران، یک «محور روده-خط جوانه» به عنوان یک ارتباط مهم بین روده، میکروبیوتای آن و خط زایا وجود دارد.

برای درک ارتباط این محور روده-خط جوانه با صفات به ارث رسیده توسط فرزندان، دانشمندان نرهای درمان نشده یا دیس بیوتیک را با ماده های درمان نشده جفت کردند. توله‌های موش‌هایی که پدران دیس‌بیوتیک داشتند، وزن تولد به‌طور قابل‌توجهی کمتر و میزان مرگ و میر پس از تولد افزایش یافت. ترکیبات مختلف آنتی‌بیوتیک‌ها و همچنین درمان‌هایی با ملین‌های محرک دیس‌بیوز (که میکروبیوتا را نیز مختل می‌کنند) به طور مشابه بر فرزندان تأثیر گذاشت.

نکته مهم این است که این اثر برگشت پذیر است. پس از قطع آنتی بیوتیک، میکروبیوتای پدری بهبود می یابند. هنگامی که موش های دارای میکروبیوتای بهبودیافته با ماده های درمان نشده جفت شدند، فرزندان آنها با وزن طبیعی متولد شدند و به طور طبیعی نیز رشد کردند.

Peer Bork، مدیر EMBL هایدلبرگ، که در این مطالعه شرکت کرد، گفت: “ما مشاهده کرده‌ایم که اثرات بین نسلی پس از بازسازی یک میکروبیوتای طبیعی ناپدید می‌شوند. این بدان معناست که هر گونه تغییر در میکروبیوتای روده که بتواند اثرات بین نسلی ایجاد کند، می‌تواند در پدران آینده‌نگر جلوگیری شود.” گام بعدی درک جزئیات این است که چگونه عوامل محیطی مختلف مانند داروهای دارویی از جمله آنتی‌بیوتیک‌ها می‌توانند بر رشد جنینی پدر و در نتیجه رشد جنین تأثیر بگذارند.» آیله دنبوبا، اولین نویسنده این نشریه و فوق دکترای سابق در گروه هکت، اکنون رهبر گروه در مؤسسه ایمونولوژی و اپی ژنتیک ماکس پلانک در فرایبورگ، آلمان افزود: “این مطالعه برای درک اثرات زیست محیطی بر پدران با در نظر گرفتن میکروبیوتای روده به عنوان یک پیوند تعاملات میزبان-محیط، بنابراین یک مدل علت کافی برای ارزیابی خطرات سلامت بین نسلی در سیستم‌های پیچیده اکولوژیکی ایجاد می‌کند.”

تاثیر پدر بر خطر بیماری بارداری

هکت و همکارانش در کار خود همچنین دریافتند که نقایص جفت، از جمله عروقی ضعیف و کاهش رشد، در حاملگی‌هایی که شامل مردان دیس‌بیوتیک است، بیشتر رخ می‌دهد. جفت‌های معیوب نشانه‌هایی از یک عارضه شایع بارداری در انسان به نام پره اکلامپسی را نشان می‌دهند که منجر به اختلال در رشد فرزندان می‌شود و یک عامل خطر برای ابتلا به طیف گسترده‌ای از بیماری‌های رایج در آینده است.

مطالعه ما وجود یک کانال ارتباطی بین میکروبیوتای روده و سیستم تولید مثل در پستانداران را نشان می‌دهد. علاوه بر این، عوامل محیطی که این سیگنال‌ها را در پدران احتمالی مختل می‌کنند، از طریق تغییر رشد جفت، خطر سلامتی نامطلوب فرزندان را افزایش می‌دهند. این نشان می‌دهد که در موش‌ها، محیط پدر درست قبل از لقاح می‌تواند بر ویژگی‌های فرزندان مستقل از وراثت ژنتیکی تأثیر بگذارد.

جیمی هکت، هماهنگ کننده پروژه تحقیقاتی و رهبر گروه EMBL Rome

“در عین حال، ما متوجه شدیم که این اثر فقط برای یک نسل است، و من باید واضح بگویم که مطالعات بیشتری برای بررسی میزان فراگیر بودن این اثرات و ارتباط آنها در انسان مورد نیاز است. تفاوت‌های ذاتی وجود دارد که باید در هنگام ترجمه در نظر گرفته شود. نتایج حاصل از مدل موش به انسان.” هکت ادامه داد: «اما با توجه به شیوع گسترده رژیم‌های غذایی و آنتی‌بیوتیک‌ها در فرهنگ غربی که به عنوان مختل کننده میکروبیوتای روده شناخته می‌شوند، مهم است که اثرات بین نسلی پدری را با دقت بیشتری در نظر بگیریم – و اینکه چگونه ممکن است بر پیامدهای بارداری و خطر بیماری جمعیت تأثیر بگذارند. “