Geni mogu odrediti kako izloženost u ranom životu oblikuje crijevni mikrobiom

Geni mogu odrediti kako izloženost u ranom životu oblikuje crijevni mikrobiom

Studija na miševima pokazuje da dugoročni zdravstveni učinci ranog izlaganja hranjivim tvarima i antibioticima ne ovise samo o tome što se događa u ranoj dobi života, već i o tome od koga ste naslijedili svoje gene.

Studija:Utjecaj ranog izlaganja na rast i sastav sastava mikrobioma crijeva odrasle osobe ovisi o genetskom soju i roditelju porijekla. Autor fotografije: Nejron Photo/Shutterstock.com

Čimbenici okoliša u ranom životu mogu imati dugoročne učinke na potomstvo koji se protežu u odrasloj dobi, djelomično potaknuti disbiozom. Nedavno objavljena studija uMikrobiompokazuje da genetske razlike između pojedinaca mogu učiniti ih osjetljivijima na crijevnu disbiozu mijenjajući osjetljivost domaćina na takve čimbenike okoliša.

uvod

Mikrobna kolonizacija počinje prije rođenja i duboko je pod utjecajem majčinih gena, mikrobiote i okolišnih čimbenika kao što su prehrana majke ili izloženost antibioticima. Nedostaci proteina i vitamina D relativno su česti u trudnoći i dojenju i povezuju se s disbiozom, koja se također može pojaviti nakon izlaganja antibioticima.

Genetski sklop također utječe na to kako okolišni čimbenici utječu na potomstvo. Na primjer, geni i fiziologija domaćina mogu utjecati na tabolite žučne kiseline, razine antimikrobnih spojeva i strukturu crijevne sluznice, a sve to utječe na zdravlje i mikrobne zajednice u crijevima.

Nadalje, podrijetlo specifičnih gena, bilo od majke ili oca, što se naziva učinak roditelja podrijetla (PO), može značajno utjecati na konačni sastav crijevne mikrobiote i ishode razvoja.

Ne zna se mnogo o tome kako ti čimbenici utječu na crijevnu mikrobiotu i dugoročno zdravlje potomstva. Trenutna studija imala je za cilj identificirati ove nalaze kod odraslih potomaka koji su bili izloženi antibioticima u ranom životu, neadekvatnom unosu proteina i nedostatku vitamina D. Također se pokušalo pronaći ulogu genetske pozadine i učinka PO na disbiozu povezanu s tim čimbenicima.

O studiju

Uz kontrolnu skupinu korištene su tri skupine ženki kolaboratorskih križanih miševa (CC) i njihovih potomaka. Izraz CC odnosi se na inbred miševe čiji geni nastaju iz rekombinacije osam početnih sojeva miševa iz tri glavne vrste. Oni mogu odražavati učinke interakcija gena i okoline u složenim fenotipovima.

U ovoj studiji recipročno križanje odnosi se na uzgoj ženke majke (npr. CC001) s muškim ocem iz drugog soja (npr. CC011) i obrnuto. Ovo je stvorilo genetski identične potomke prve generacije osim njihovih spolnih kromosoma i mitohondrijske DNK, što je omogućilo istraživačima da izoliraju učinak PO dok su ostali gotovo svi genetski čimbenici konstantni.

Žene su stavljene na hranu koja je sadržavala antibiotike, s niskim sadržajem proteina ili s niskim sadržajem vitamina D počevši pet tjedana prije začeća i nastavljajući do prekida laktacije (21. dan). Nakon odbijanja, svi su potomci prebačeni na standardiziranu prehranu glodavcima do osmog tjedna starosti.

Rezultati studije

Izlaganje antibioticima

Raznolikost mikroba smanjena je u različitim genetskim podlogama, uključujući CC011xcc001, CC004xcc017, CC017xcc004 i druge, ovisno o korištenoj metrici.

Recipročna križanja pokazala su slične rezultate α-raznolikosti, osim za kontrolnu skupinu, gdje je potomstvo CC011xcc001 imalo veću raznolikost od svojih recipročnih parnjaka. Međutim,β- Raznolikost je ovisila o genetskoj pozadini, s PO okidačima koji su odgovorni za 20% do 50% varijabilnosti crijevne mikrobiote u testnoj skupini naspram 20% do 40% u kontrolnoj skupini.

Uočene su razlike u obiljuBakteroidiPredstavitiMuribaculaceaePredstavitiAkkermansiaIBifidobakterija. Učinak je varirao među vrstama; Neki su se utrostručili u obilju, dok su se drugi utrostručili.

Tjelesna težina ovih potomaka bila je 15% manja od kontrole i također je varirala u parovima međusobnog križanja potomaka.

Nedostatak proteina

Nedostatak proteina nije promijenio indekse raznolikosti između testne i kontrolne skupine. Međutim, poput vrstaAkkermansiaIBifidobakterijabili značajno rjeđi u potomaka s niskim sadržajem proteina nego u kontrolnoj skupini.

Međusobno unakrsno bodovanje pokazalo je smanjeni α i smanjeno unakrsno bodovanjeβ- Raznolikost u potomstvu CC001xcc011, pokazujući učinak genetskih razlika. Raznolikost na razini vrste razlikovala se u parovima uzajamnog križanja potomaka i činila je 14% do 20% varijabilnosti mikrobiote.

Niskoproteinska dijeta smanjila je tjelesnu težinu odraslih potomaka za 15% u svim ispitivanim skupinama, neovisno o promjenama u mikrobnoj raznolikosti. To je u skladu s prethodnim studijama koje pokazuju da je nedostatak proteina povezan sa smanjenom apsorpcijom hranjivih tvari.

Potomci iz tri križanja bili su lakši od kontrolnih, ali potomci međusobnog križanja nisu. Nadalje, potomstvo CC011xcc001 bilo je teže od onog iz zajedničkog CC001xCC011, što ukazuje na PO učinak.

Značajno je da su neka križanja, poput CC041xcc051 i CC051XCC041, pokazala smanjenu tjelesnu težinu unatoč neznačajnoj promjeni u raznolikosti mikrobiote, što sugerira da se učinci rasta mogu pojaviti i kroz mehanizme koji nisu povezani s mikrobiotom.

Nedostatak vitamina D

Nedostatak vitamina D nije smanjio tjelesnu težinu ili mikrobnu raznolikost u usporedbi s kontrolama, što potvrđuje prethodne studije. Međutim, PO učinak je doveo do razlika u raznolikosti između parova uzajamnog križanja potomaka, što ukazuje da razvojni nedostatak vitamina D može promijeniti nekoliko važnih crijevnih bakterija.

Na primjer, potomstvo CC011xcc001 imalo je značajno veću mikrobnu raznolikost i tjelesnu težinu od svojih kolega u istoj skupini, iako sam ukupni nedostatak vitamina D nije utjecao na te rezultate.

Dok nedostatak vitamina D nije uzrokovao smanjenje tjelesne težine kod odraslih miševa, potomci iz jednog križanja bili su teži od onih iz njihovog križanja.

Stražnjica, tjelesna težina i mikrobiom crijeva

PO je odgovoran za 20% do 58% varijabilnosti mikrobiote između parova uzajamnog križanja potomaka unutar testnih skupina. Mikrobiom utječe na tjelesnu težinu, koja varira u četiri skupine, pa čak i unutar parova međusobnog križanja potomaka.AkkermansiaIBlautiabili su češći u CC051XCC041 potomaka u lakših i težih miševa.

Učinak PO prikazan je iu dijetama s niskim sadržajem proteina i s niskim sadržajem vitamina D, jer su potomci miševa CC011xcc001 bili težiFecalibaculumu usporedbi s onima iz njegovih međusobnih CC001XCC011. Ova bakterija štiti od upalnih bolesti crijeva, raka debelog crijeva i dijabetesa, ističući njezinu važnost u prevenciji crijevne disbioze.

Ova je studija otkrila da su razlike uzrokovane PO-om u tjelesnoj težini i mikrobioti najkonzistentnije u parovima križanja CC001xCC011, naglašavajući učinke majčinih genetskih doprinosa i moguće epigenetskih ili mitohondrijskih mehanizama.

Učinak PO mogao bi biti posljedica razlika u mitohondrijskoj DNK ili spolnim kromosomima, epigenetskoj regulaciji ili učincima placente ili maternice zbog gena majke.

Zaključci

Izloženost antibioticima u ranoj životnoj dobi ili nedostaci proteina ili vitamina D mogu imati dugoročne učinke na rast i crijevnu mikrobiotu kod odraslih miševa modificiranih genima PO učinka domaćina. Ovo je prvi put da su ovi rezultati prikazani za razvojni nedostatak proteina u odrasloj dobi.

Tjelesna težina i sadržaj masti variraju ovisno o mikrobiomu između skupina. Razlike u tjelesnoj težini također su primijećene unutar međusobnog para u kontrolnim skupinama s niskim unosom proteina i s niskim unosom vitamina D. Stoga ova studija također po prvi put pokazuje učinak PO na tjelesnu težinu i crijevnu mikrobiotu kod odraslih potomaka.

Rezultati sugeriraju da je rana izloženost okolišu u interakciji s naslijeđenim čimbenicima majke kako bi se oblikovale cjeloživotne zdravstvene putanje i naglašava potreba za većom pažnjom na majčinu prehranu i lijekove tijekom trudnoće.

Preuzmite svoju PDF kopiju sada!

Izvori: