Geenid võivad määrata, kuidas varased kokkupuuted soolestiku mikrobiomi kujundavad

Geenid võivad määrata, kuidas varased kokkupuuted soolestiku mikrobiomi kujundavad

Hiirte uuring näitab, et varase toitainete ja antibiootikumidega kokkupuute pikaajaline tervisemõju ei sõltu ainult sellest, mis juhtub varases elus, vaid ka sellest, kellelt te oma geenid pärisite.

Uuring:Varase kokkupuute mõju täiskasvanud soolestiku mikrobioomi koostise kasvule ja koostisele sõltub geneetilisest tüvest ja päritolu vanemast. Foto krediit: Nejron Photo / Shutterstock.com

Keskkonnategurid varases eas võivad avaldada pikaajalist mõju järglastele, mis ulatuvad täiskasvanueas, osaliselt düsbioosi tõttu. Hiljuti avaldatud uuring aastalMikrobioomnäitab, et indiviididevahelised geneetilised erinevused võivad muuta nad soolestiku düsbioosile vastuvõtlikumaks, muutes peremeesorganismi vastuvõtlikkust sellistele keskkonnateguritele.

sissejuhatus

Mikroobide koloniseerimine algab enne sündi ja seda mõjutavad sügavalt ema geenid, mikrobioota ja keskkonnategurid, nagu ema toitumine või kokkupuude antibiootikumidega. Valgu- ja D-vitamiini puudus on suhteliselt tavaline raseduse ja imetamise ajal ning seda on seostatud düsbioosiga, mis võib tekkida ka pärast antibiootikumidega kokkupuudet.

Geneetiline koostis mõjutab ka seda, kuidas keskkonnategurid mõjutavad järglasi. Näiteks võivad peremeesgeenid ja füsioloogia mõjutada sapphappe taboliite, antimikroobsete ühendite taset ja soole limaskesta struktuuri, mis kõik mõjutavad tervist ja mikroobide kooslusi soolestikus.

Lisaks võib spetsiifiliste geenide päritolu, olgu see siis emalt või isalt, mida nimetatakse päritoluvanema (PO) efektiks, oluliselt mõjutada soolestiku mikrobiota lõplikku koostist ja arengutulemusi.

Pole palju teada, kuidas need tegurid mõjutavad soolestiku mikrobiotat ja järglaste pikaajalist tervist. Käesoleva uuringu eesmärk oli tuvastada need leiud täiskasvanud järglastel, kes puutusid kokku varases eas antibiootikumidega, ebapiisava valgu tarbimise ja D-vitamiini vaegusega. Samuti on püütud leida geneetilise tausta ja PO mõju rolli nende teguritega seotud düsbioosile.

Uuringu kohta

Koos kontrollrühmaga kasutati kolme emaste koostööristsete hiirte (CC) rühma ja nende järglasi. Mõiste CC viitab sisearetatud hiirtele, kelle geenid tulenevad kolmest põhiliigist pärit kaheksa asutajatüve rekombinatsioonist. Need võivad peegeldada geeni-keskkonna interaktsioonide mõju keerulistes fenotüüpides.

Selles uuringus viitab vastastikune ristamine emase ema (nt CC001) aretamisele teisest liinist (nt CC011) pärit isase isaga ja vastupidi. See lõi geneetiliselt identsed esimese põlvkonna järglased, välja arvatud nende sugukromosoomid ja mitokondriaalne DNA, võimaldades teadlastel isoleerida PO-efekti, hoides peaaegu kõik muud geneetilised tegurid konstantsena.

Emasloomad pandi antibiootikume sisaldavatele madala valgusisaldusega või madala D-vitamiini sisaldusega toiduainetele, alustades viis nädalat enne viljastumist ja jätkates kuni imetamise lõpetamiseni (21. päev). Pärast võõrutamist viidi kõik järglased kuni kaheksa nädala vanuseni üle standardiseeritud näriliste toidutoidule.

Uuringu tulemused

Antibiootikumidega kokkupuude

Mikroobide mitmekesisus vähenes erinevatel geneetilistel taustadel, sealhulgas CC011xcc001, CC004xcc017, CC017xcc004 ja teistel, olenevalt kasutatavast mõõdikust.

Vastastikused ristamised näitasid sarnaseid α-mitmekesisuse tulemusi, välja arvatud kontrollrühm, kus CC011xcc001 järglastel oli suurem mitmekesisus kui nende vastastikustel kolleegidel. Siiskiβ- Mitmekesisus sõltus geneetilisest taustast, kusjuures PO vallandajad moodustasid 20% kuni 50% soolestiku mikrobiota varieeruvusest katserühmas ja 20% kuni 40% kontrollrühmas.

Täheldati arvukuse erinevusiBacteroideskohalMuribaculaceaekohalAkkermansiaJaBifidobakter. Mõju oli liikide lõikes erinev; Mõnel kolmekordistus arvukus, teistel aga kolm korda.

Nende järglaste kehamass oli 15% väiksem kui kontrollidel ja varieerus ka vastastikuste järglaste paaride lõikes.

Valgupuudus

Valgupuudus ei muutnud test- ja kontrollrühmade mitmekesisuse indekseid. Samas nagu liigidAkkermansiaJaBifidobakterolid madala valgusisaldusega järglastel oluliselt harvemad kui kontrollrühmadel.

Vastastikune ristskoorimine näitas α vähenemist ja ristpunktide arvu vähenemistβ- CC001xcc011 järglaste mitmekesisus, mis näitab geneetiliste erinevuste mõju. Liigitasandi mitmekesisus erines vastastikuste järglaste paaride lõikes ja moodustas 14–20% mikrobiota varieeruvusest.

Madala valgusisaldusega dieet vähendas täiskasvanud järglaste kehakaalu kõigis katserühmades 15%, sõltumata muutustest mikroobide mitmekesisuses. See on kooskõlas varasemate uuringutega, mis näitavad, et valgupuudus on seotud toitainete vähenenud imendumisega.

Kolme ristandi järeltulijad olid kontrollidest kergemad, kuid omavaheline ristandi järeltulija mitte. Lisaks olid CC011xcc001 järglased raskemad kui selle vastastikuse CC001xCC011 järglased, mis näitab PO-efekti.

Eelkõige näitasid mõned ristamised, nagu CC041xcc051 ja CC051XCC041, kehakaalu langust vaatamata mikrobiota mitmekesisuse ebaolulisele muutusele, mis viitab sellele, et kasvuefektid võivad ilmneda ka mikrobiotaga mitteseotud mehhanismide kaudu.

D-vitamiini puudus

D-vitamiini puudus ei vähendanud kehakaalu ega mikroobide mitmekesisust võrreldes kontrollidega, kinnitades varasemaid uuringuid. PO-efekt põhjustas aga erinevusi vastastikuste järglaste paaride mitmekesisuses, mis näitab, et D-vitamiini arengupuudus võib muuta mitmeid olulisi soolestiku baktereid.

Näiteks CC011xcc001 järglastel oli oluliselt suurem mikroobide mitmekesisus ja kehakaal kui nende sama rühma kaaslastel, kuigi üldine D-vitamiini puudus üksi neid tulemusi ei mõjutanud.

Kui D-vitamiini vaegus ei põhjustanud täiskasvanud hiirte kehakaalu langust, siis ühe ristandi järeltulijad olid raskemad kui nende ristandid.

Tuharad, kehakaal ja soolestiku mikrobioom

PO moodustas 20–58% mikrobiota varieeruvusest katserühmades ristuvate järglaste paaride vahel. Mikrobioom mõjutab kehakaalu, mis varieerub nelja rühma lõikes ja isegi vastastikuste järglaste paaride piires.AkkermansiaJaBlautiaolid tavalisemad CC051XCC041 järglastel vastavalt kergematel ja raskematel hiirtel.

PO-efekti demonstreeriti nii madala valgusisaldusega kui ka madala D-vitamiini dieedi puhul, kuna CC011xcc001 hiirte järglased olid raskemadFecalibaculumvõrreldes selle vastastikuse CC001XCC011 omadega. See bakter kaitseb põletikulise soolehaiguse, käärsoolevähi ja diabeedi eest, rõhutades selle tähtsust soole düsbioosi ennetamisel.

Selles uuringus leiti, et PO-põhised erinevused kehakaalus ja mikrobiootas olid kõige järjekindlamad CC001xCC011 ristpaarides, rõhutades ema geneetilise panuse ja võib-olla epigeneetiliste või mitokondriaalsete mehhanismide mõju.

PO-efekt võib olla tingitud mitokondriaalse DNA või sugukromosoomide erinevustest, epigeneetilisest regulatsioonist või ema geenidest tingitud platsenta või emaka mõjudest.

Järeldused

Varajane kokkupuude antibiootikumidega või valgu- või D-vitamiini puudus võib avaldada pikaajalist mõju peremeesorganismi PO-efekti geenide poolt modifitseeritud täiskasvanud hiirte kasvule ja soolestiku mikrobiootale. See on esimene kord, kui neid tulemusi näidatakse täiskasvanueas arenguvalkude puudulikkuse kohta.

Kehakaal ja rasvasisaldus varieeruvad sõltuvalt rühmade mikrobioomist. Kehakaalu erinevusi täheldati ka vastastikuses paaris kontrollrühmas, madala valgusisaldusega ja madala D-vitamiini sisaldusega rühmades. Seega näitab see uuring esmakordselt ka PO mõju täiskasvanud järglaste kehakaalule ja soolestiku mikrobiotale.

Tulemused viitavad sellele, et varajane kokkupuude keskkonnaga interakteerub pärilike emateguritega, et kujundada elukestvaid tervisetrajektoore ja rõhutada vajadust pöörata suuremat tähelepanu ema toitumisele ja ravimitele raseduse ajal.

Laadige kohe alla oma PDF-koopia!

Allikad: