Gener kan bestemme, hvordan tidlige livseksponeringer former tarmmikrobiomet

Gener kan bestemme, hvordan tidlige livseksponeringer former tarmmikrobiomet

Et musestudie viser, at de langsigtede sundhedseffekter af tidlig eksponering af næringsstoffer og antibiotika afhænger ikke kun af, hvad der sker tidligt i livet, men også af, hvem du arver dine gener fra.

Studere:Indflydelsen af ​​tidlige eksponeringer på væksten og sammensætningen af ​​voksne tarmmikrobioms sammensætning afhænger af den genetiske stamme og oprindelsesforælder. Fotokredit: Nejron Photo/Shutterstock.com

Miljøfaktorer i det tidlige liv kan have langsigtede virkninger på afkom, der strækker sig ind i voksenalderen, delvist drevet af dysbiose. En nyligt offentliggjort undersøgelse iMikrobiomviser, at genetiske forskelle mellem individer kan gøre dem mere modtagelige for tarmdysbiose ved at ændre værtens modtagelighed over for sådanne miljøfaktorer.

indledning

Mikrobiel kolonisering begynder før fødslen og er dybt påvirket af moderens gener, mikrobiota og miljøfaktorer såsom moderens kost- eller antibiotikaeksponering. Protein- og D-vitaminmangel er relativt almindelig under graviditet og amning og har været forbundet med dysbiose, som også kan opstå efter eksponering for antibiotika.

Genetisk sammensætning påvirker også, hvordan miljøfaktorer påvirker afkom. For eksempel kan værtsgener og fysiologi påvirke galdesyretabolitter, niveauer af antimikrobielle forbindelser og intestinal slimhindestruktur, som alle påvirker sundheden og mikrobielle samfund i tarmen.

Desuden kan oprindelsen af ​​specifikke gener, hvad enten de er fra moderen eller faderen, kaldet forældre-af-oprindelseseffekten (PO) signifikant påvirke den endelige tarmmikrobiotasammensætning og udviklingsresultater.

Der vides ikke meget om, hvordan disse faktorer påvirker tarmmikrobiotaen og det langsigtede helbred hos afkom. Den nuværende undersøgelse havde til formål at identificere disse fund hos voksne afkom, der blev udsat for tidlige antibiotika, utilstrækkeligt proteinindtag og D-vitaminmangel. Der er også blevet gjort forsøg på at finde rollen af ​​genetisk baggrund og PO-effekt på dysbiosen forbundet med disse faktorer.

Om studiet

Tre grupper af kvindelige samarbejdende krydsmus (CC) og deres afkom blev brugt sammen med en kontrolgruppe. Udtrykket CC refererer til indavlede mus, hvis gener opstår fra rekombination af otte grundlæggerstammer af mus fra tre hovedarter. Disse kan afspejle virkningerne af gen-miljø-interaktioner i komplekse fænotyper.

I denne undersøgelse refererer gensidig krydsning til opdræt af en hunmoder (f.eks. CC001) med en hanfar fra en anden stamme (f.eks. CC011) og omvendt. Dette skabte genetisk identiske førstegenerationsafkom bortset fra deres kønskromosomer og mitokondrie-DNA, hvilket gjorde det muligt for forskere at isolere PO-effekten, mens næsten alle andre genetiske faktorer holdes konstante.

Moderdyr blev sat på antibiotikaholdige, lavprotein- eller lav-vitamin D-fødevarer, startende fem uger før undfangelsen og fortsatte, indtil laktationen blev stoppet (dag 21). Efter fravænning blev alle afkom skiftet til en standardiseret gnaverfoderdiæt indtil otte ugers alderen.

Studieresultater

Antibiotika eksponering

Mikrobiel diversitet blev reduceret på tværs af forskellige genetiske baggrunde, herunder CC011xcc001, CC004xcc017, CC017xcc004 og andre, afhængigt af den anvendte metrik.

Gensidige krydsninger viste lignende α-diversitetsresultater, bortset fra kontrolgruppen, hvor CC011xcc001-afkom havde højere diversitet end deres gensidige modstykker. Imidlertid,β-Diversitet afhang af genetisk baggrund, hvor PO-triggere tegnede sig for fra 20% til 50% af variabiliteten i tarmmikrobiota i testgruppen mod 20% til 40% i kontroller.

Forskelle i overflod blev observeret forBacteroidesNuværendeMuribaculaceaeNuværendeAkkermansiaOgBifidobacterium. Effekten varierede mellem arter; Nogle tredobledes i overflod, mens andre tredobledes.

Kropsvægten af ​​disse afkom var 15 % lavere end kontrolgruppens og varierede også i gensidige krydsafkom.

Proteinmangel

Proteinmangel ændrede ikke diversitetsindekserne mellem test- og kontrolgrupperne. Dog ligesom arterAkkermansiaOgBifidobacteriumvar signifikant mindre hyppige hos lavproteinafkom end hos kontroller.

Gensidig krydsscoring afslørede reduceret α og reduceret krydsscoringβ-Diversitet i afkommet af CC001xcc011, der viser effekten af ​​genetiske forskelle. Diversitet på artsniveau adskilte sig i gensidige krydsafkompar og tegnede sig for 14% til 20% af mikrobiotavariabiliteten.

Den proteinfattige diæt reducerede voksent afkoms kropsvægt med 15 % i alle testgrupper, uafhængigt af ændringer i mikrobiel diversitet. Dette er i overensstemmelse med tidligere undersøgelser, der viser, at proteinmangel er forbundet med nedsat næringsstofoptagelse.

Afkom fra tre krydsninger var lettere end kontrollerne, men de gensidige krydsninger var det ikke. Desuden var afkommet af CC011xcc001 tungere end det fra dets gensidige CC001xCC011, hvilket indikerer PO-effekten.

Nogle krydsninger, såsom CC041xcc051 og CC051XCC041, viste især reduceret kropsvægt på trods af en ikke-signifikant ændring i mikrobiota-diversitet, hvilket tyder på, at væksteffekter også kan forekomme gennem ikke-mikrobiota-relaterede mekanismer.

D-vitamin mangel

D-vitaminmangel reducerede ikke kropsvægt eller mikrobiel diversitet sammenlignet med kontroller, hvilket bekræfter tidligere undersøgelser. PO-effekten drev imidlertid forskelle i diversitet mellem gensidige krydsafkom, hvilket indikerer, at udviklingsmangel på D-vitamin kunne ændre flere vigtige tarmbakterier.

For eksempel havde afkommet af CC011xcc001 signifikant større mikrobiel diversitet og kropsvægt end deres modstykker i samme gruppe, selvom samlet D-vitaminmangel alene ikke påvirkede disse resultater.

Mens D-vitaminmangel ikke forårsagede en reduktion i kropsvægt hos voksne mus, var afkommet fra en krydsning tungere end dem fra deres krydsning.

Balder, kropsvægt og tarmmikrobiom

PO tegnede sig for 20% til 58% af variabiliteten i mikrobiota mellem gensidige krydsafkompar inden for testgrupper. Mikrobiomet påvirker kropsvægten, som varierer på tværs af de fire grupper og endda inden for gensidige kryds-afkom-par.AkkermansiaOgBlautiavar mere almindelige i CC051XCC041 afkom i henholdsvis lettere og tungere mus.

PO-effekten blev påvist i både kost med lavt proteinindhold og lavt D-vitamindiæt, da afkommet fra CC011xcc001 mus var tungereFecalibaculumsammenlignet med dem fra dens gensidige CC001XCC011. Denne bakterie beskytter mod inflammatorisk tarmsygdom, tyktarmskræft og diabetes, og fremhæver dens betydning for at forhindre tarmdysbiose.

Denne undersøgelse fandt ud af, at PO-drevne forskelle i kropsvægt og mikrobiota var mest konsistente i CC001xCC011 krydsparrene, hvilket understregede virkningerne af moderens genetiske bidrag og muligvis epigenetiske eller mitokondrielle mekanismer.

PO-effekten kan skyldes forskelle i mitokondrie-DNA eller kønskromosomer, epigenetisk regulering eller placenta- eller livmoderpåvirkninger på grund af maternelle gener.

Konklusioner

Tidlig eksponering af antibiotika eller mangler i protein eller D-vitamin kan have langsigtede virkninger på vækst og tarmmikrobiota hos voksne mus modificeret af værts-PO-effektgener. Dette er første gang, disse resultater er blevet vist for udviklingsproteinmangel i voksenlivet.

Kropsvægt og fedtindhold varierer med mikrobiomet mellem grupperne. Kropsvægtsforskelle blev også observeret inden for et gensidigt par i kontrolgrupper, lavprotein- og lav-vitamin D-grupper. Således viser denne undersøgelse også effekten af ​​PO på kropsvægt og tarmmikrobiota hos voksne afkom for første gang.

Resultaterne tyder på, at tidlig miljøeksponering interagerer med arvelige moderfaktorer for at forme livslange sundhedsforløb og fremhæver behovet for større opmærksomhed på moderens ernæring og medicin under graviditeten.

Download din PDF-kopi nu!

Kilder: