Los genes pueden determinar cómo las exposiciones tempranas dan forma al microbioma intestinal

Los genes pueden determinar cómo las exposiciones tempranas dan forma al microbioma intestinal

Un estudio con ratones muestra que los efectos a largo plazo sobre la salud de la exposición temprana a nutrientes y antibióticos dependen no sólo de lo que sucede en las primeras etapas de la vida, sino también de quién hereda sus genes.

Estudiar:La influencia de las exposiciones tempranas en el crecimiento y la composición del microbioma intestinal adulto depende de la cepa genética y del padre de origen.. Crédito de la foto: Nejron Photo/Shutterstock.com

Los factores ambientales en los primeros años de vida pueden tener efectos a largo plazo en la descendencia que se extienden hasta la edad adulta, impulsados ​​en parte por la disbiosis. Un estudio publicado recientemente enmicrobiomamuestra que las diferencias genéticas entre individuos pueden hacerlos más susceptibles a la disbiosis intestinal al alterar la susceptibilidad del huésped a tales factores ambientales.

introducción

La colonización microbiana comienza antes del nacimiento y está profundamente influenciada por los genes maternos, la microbiota y factores ambientales como la exposición materna a la dieta o a los antibióticos. Las deficiencias de proteínas y vitamina D son relativamente comunes durante el embarazo y la lactancia y se han relacionado con la disbiosis, que también puede ocurrir después de la exposición a antibióticos.

La composición genética también influye en cómo los factores ambientales afectan a la descendencia. Por ejemplo, los genes y la fisiología del huésped pueden influir en los tabolitos de ácidos biliares, los niveles de compuestos antimicrobianos y la estructura de la mucosa intestinal, todo lo cual influye en la salud y las comunidades microbianas en el intestino.

Además, el origen de genes específicos, ya sea de la madre o del padre, llamado efecto del padre de origen (PO), puede influir significativamente en la composición final de la microbiota intestinal y los resultados del desarrollo.

No se sabe mucho sobre cómo estos factores afectan la microbiota intestinal y la salud a largo plazo de la descendencia. El estudio actual tuvo como objetivo identificar estos hallazgos en hijos adultos expuestos a antibióticos en sus primeros años de vida, ingesta inadecuada de proteínas y deficiencia de vitamina D. También se han realizado intentos para encontrar el papel de los antecedentes genéticos y el efecto de PO en la disbiosis asociada con estos factores.

Sobre el estudio

Se utilizaron tres grupos de ratones cruzados de colaboración (CC) hembra y su descendencia junto con un grupo de control. El término CC se refiere a ratones endogámicos cuyos genes surgen de la recombinación de ocho cepas fundadoras de ratones de tres especies principales. Estos pueden reflejar los efectos de las interacciones gen-ambiente en fenotipos complejos.

En este estudio, el cruce recíproco se refiere a cruzar una madre hembra (por ejemplo, CC001) con un padre macho de una cepa diferente (por ejemplo, CC011) y viceversa. Esto creó una descendencia de primera generación genéticamente idéntica, excepto por sus cromosomas sexuales y ADN mitocondrial, lo que permitió a los investigadores aislar el efecto PO manteniendo constantes casi todos los demás factores genéticos.

Las madres recibieron alimentos que contenían antibióticos, bajos en proteínas o bajos en vitamina D, comenzando cinco semanas antes de la concepción y continuando hasta que se detuvo la lactancia (día 21). Después del destete, todas las crías fueron cambiadas a una dieta estandarizada para roedores hasta las ocho semanas de edad.

Resultados del estudio

Exposición a antibióticos

La diversidad microbiana se redujo en diferentes orígenes genéticos, incluidos CC011xcc001, CC004xcc017, CC017xcc004 y otros, según la métrica utilizada.

Los cruces recíprocos mostraron resultados similares de diversidad α, excepto en el grupo de control, donde la progenie CC011xcc001 tuvo una mayor diversidad que sus contrapartes recíprocas. Sin embargo,b-La diversidad dependía de los antecedentes genéticos, y los desencadenantes de PO representaron del 20 % al 50 % de la variabilidad en la microbiota intestinal en el grupo de prueba, frente al 20 % al 40 % en los controles.

Se observaron diferencias en abundancia parabacteroidesPresenteMuribaculáceasPresenteAkkermansiaYbifidobacteria. El efecto varió entre especies; Algunos triplicaron su abundancia, mientras que otros se triplicaron.

El peso corporal de estas crías fue un 15% menor que el de los controles y también varió en parejas de crías cruzadas entre sí.

Deficiencia de proteínas

La deficiencia de proteínas no alteró los índices de diversidad entre los grupos de prueba y control. Sin embargo, al igual que las especiesAkkermansiaYbifidobacteriafueron significativamente menos frecuentes en la descendencia baja en proteínas que en los controles.

La puntuación cruzada mutua reveló α reducida y puntuación cruzada reducidab-Diversidad en la descendencia de CC001xcc011, mostrando el efecto de las diferencias genéticas. La diversidad a nivel de especie difería en pares de descendencia cruzada mutua y representó del 14% al 20% de la variabilidad de la microbiota.

La dieta baja en proteínas redujo el peso corporal de las crías adultas en un 15% en todos los grupos de prueba, independientemente de los cambios en la diversidad microbiana. Esto es consistente con estudios previos que muestran que la deficiencia de proteínas se asocia con una absorción reducida de nutrientes.

La descendencia de tres cruces era más liviana que los controles, pero la descendencia del cruce mutuo no lo era. Además, la progenie de CC011xcc001 era más pesada que la de su mutuo CC001xCC011, lo que indica el efecto PO.

En particular, algunos cruces, como CC041xcc051 y CC051XCC041, mostraron un peso corporal reducido a pesar de un cambio no significativo en la diversidad de la microbiota, lo que sugiere que los efectos del crecimiento también pueden ocurrir a través de mecanismos no relacionados con la microbiota.

Deficiencia de vitamina D

La deficiencia de vitamina D no redujo el peso corporal ni la diversidad microbiana en comparación con los controles, lo que confirma estudios previos. Sin embargo, el efecto PO impulsó diferencias en la diversidad entre pares mutuos de descendencia cruzada, lo que indica que la deficiencia en el desarrollo de vitamina D podría alterar varias bacterias intestinales importantes.

Por ejemplo, la descendencia de CC011xcc001 tenía una diversidad microbiana y un peso corporal significativamente mayores que sus homólogos del mismo grupo, aunque la deficiencia general de vitamina D por sí sola no afectó estos resultados.

Si bien la deficiencia de vitamina D no provocó una reducción del peso corporal en ratones adultos, las crías de un cruce eran más pesadas que las de su cruce.

Glúteos, peso corporal y microbioma intestinal

PO representó del 20% al 58% de la variabilidad en la microbiota entre pares de descendencia cruzada mutua dentro de los grupos de prueba. El microbioma influye en el peso corporal, que varía entre los cuatro grupos e incluso dentro de pares de descendientes cruzados.AkkermansiaYBlautiafueron más comunes en las crías CC051XCC041 en ratones más ligeros y más pesados, respectivamente.

El efecto PO se demostró tanto en las dietas bajas en proteínas como en las dietas bajas en vitamina D, ya que las crías de los ratones CC011xcc001 eran más pesadas.Fecalibaculumen comparación con los de su mutua CC001XCC011. Esta bacteria protege contra la enfermedad inflamatoria intestinal, el cáncer de colon y la diabetes, destacando su importancia en la prevención de la disbiosis intestinal.

Este estudio encontró que las diferencias impulsadas por PO en el peso corporal y la microbiota eran más consistentes en los pares cruzados CC001xCC011, enfatizando los efectos de las contribuciones genéticas maternas y posiblemente los mecanismos epigenéticos o mitocondriales.

El efecto PO podría deberse a diferencias en el ADN mitocondrial o los cromosomas sexuales, regulación epigenética o efectos placentarios o uterinos debido a genes maternos.

Conclusiones

La exposición temprana a antibióticos o las deficiencias de proteínas o vitamina D pueden tener efectos a largo plazo sobre el crecimiento y la microbiota intestinal en ratones adultos modificados por genes de efecto PO del huésped. Esta es la primera vez que se muestran estos resultados para la deficiencia de proteínas del desarrollo en la vida adulta.

El peso corporal y el contenido de grasa varían según el microbioma entre grupos. También se observaron diferencias en el peso corporal dentro de una pareja mutua en los grupos de control, bajos en proteínas y bajos en vitamina D. Por lo tanto, este estudio también muestra por primera vez el efecto de la PO sobre el peso corporal y la microbiota intestinal en descendientes adultos.

Los resultados sugieren que la exposición ambiental temprana interactúa con factores maternos heredados para dar forma a las trayectorias de salud a lo largo de la vida y resaltan la necesidad de prestar mayor atención a la nutrición y los medicamentos maternos durante el embarazo.

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Fuentes: