Genai gali nustatyti, kaip ankstyvas gyvenimo poveikis formuoja žarnyno mikrobiomą

Genai gali nustatyti, kaip ankstyvas gyvenimo poveikis formuoja žarnyno mikrobiomą

Pelės tyrimas rodo, kad ilgalaikis ankstyvo maistinių medžiagų ir antibiotikų poveikio sveikatai poveikis priklauso ne tik nuo to, kas nutinka ankstyvame gyvenime, bet ir nuo to, iš ko paveldėsite savo genus.

Tyrimas:Ankstyvos ekspozicijos įtaka suaugusiųjų žarnyno mikrobiomų sudėties augimui ir sudėčiai priklauso nuo genetinės padermės ir kilmės.. Nuotraukų kreditas: Nejron Photo / Shutterstock.com

Aplinkos veiksniai ankstyvame amžiuje gali turėti ilgalaikį poveikį palikuonims, kurie tęsiasi iki pilnametystės, iš dalies dėl disbiozės. Neseniai paskelbtas tyrimasMikrobiomasrodo, kad genetiniai skirtumai tarp individų gali padaryti juos jautresnius žarnyno disbiozei, nes keičia šeimininko jautrumą tokiems aplinkos veiksniams.

įžanga

Mikrobų kolonizacija prasideda dar prieš gimdymą ir jai didelę įtaką daro motinos genai, mikrobiota ir aplinkos veiksniai, tokie kaip motinos mityba ar antibiotikų poveikis. Baltymų ir vitamino D trūkumas yra gana dažnas nėštumo ir žindymo laikotarpiu ir yra susijęs su disbioze, kuri taip pat gali atsirasti po antibiotikų poveikio.

Genetinė sudėtis taip pat turi įtakos tam, kaip aplinkos veiksniai veikia palikuonis. Pavyzdžiui, šeimininko genai ir fiziologija gali turėti įtakos tulžies rūgščių tabolitams, antimikrobinių junginių kiekiui ir žarnyno gleivinės struktūrai, o visa tai daro įtaką sveikatai ir žarnyno mikrobų bendruomenėms.

Be to, specifinių genų kilmė, nesvarbu, ar tai yra motina, ar tėvas, vadinama tėvo (PO) efektu, gali reikšmingai paveikti galutinę žarnyno mikrobiotos sudėtį ir vystymosi rezultatus.

Nedaug žinoma apie tai, kaip šie veiksniai veikia žarnyno mikrobiotą ir ilgalaikę palikuonių sveikatą. Šiuo tyrimu buvo siekiama nustatyti šias išvadas suaugusiems palikuonims, kuriems ankstyvame amžiuje buvo naudojami antibiotikai, nepakankamas baltymų suvartojimas ir vitamino D trūkumas. Taip pat buvo bandoma nustatyti genetinio fono ir PO poveikio vaidmenį disbiozei, susijusiai su šiais veiksniais.

Apie studiją

Kartu su kontroline grupe buvo naudojamos trys bendradarbiavimo kryžminių pelių (CC) patelių grupės ir jų palikuonys. Sąvoka CC reiškia inbredas peles, kurių genai atsiranda rekombinuojant aštuonias įkūrėjų padermes iš trijų pagrindinių rūšių pelių. Tai gali atspindėti sudėtingų fenotipų genų ir aplinkos sąveikos poveikį.

Šiame tyrime abipusis kryžminimas reiškia patelės (pvz., CC001) veisimą su patinu iš kitos padermės (pvz., CC011) ir atvirkščiai. Taip buvo sukurti genetiškai identiški pirmosios kartos palikuonys, išskyrus jų lytines chromosomas ir mitochondrijų DNR, todėl mokslininkai galėjo išskirti PO efektą, išlaikant beveik visus kitus genetinius veiksnius pastovius.

Patelės buvo dedamos ant antibiotikų turinčio, mažai baltymų turinčio ar mažai vitamino D turinčio maisto, pradedant penkiomis savaitėmis iki pastojimo ir tęsiant iki laktacijos nutraukimo (21 diena). Po nujunkymo visi palikuonys buvo perjungti į standartizuotą graužikų čiaudo dietą iki aštuonių savaičių amžiaus.

Studijų rezultatai

Antibiotikų poveikis

Priklausomai nuo naudojamos metrikos, mikrobų įvairovė sumažėjo įvairiuose genetiniuose fonuose, įskaitant CC011xcc001, CC004xcc017, CC017xcc004 ir kitus.

Abipusiai kryžminami parodė panašius α įvairovės rezultatus, išskyrus kontrolinę grupę, kur CC011xcc001 palikuonys turėjo didesnę įvairovę nei jų abipusiai atitikmenys. Tačiauβ-Įvairovė priklausė nuo genetinio fono, o PO sukėlėjai sudarė nuo 20% iki 50% žarnyno mikrobiotos kintamumo tiriamojoje grupėje, o kontrolinėje grupėje - nuo 20% iki 40%.

Gausumo skirtumai buvo pastebėtiBacteroidesPateiktiMuribaculaceaePateiktiAkkermansijaIrBifidobakterija. Poveikis skirtingoms rūšims buvo skirtingas; Vienų išaugo trigubai, o kitų – tris kartus.

Šių palikuonių kūno svoris buvo 15% mažesnis nei kontrolinių, be to, skyrėsi abipusių kryžminių palikuonių porose.

Baltymų trūkumas

Baltymų trūkumas nepakeitė tiriamųjų ir kontrolinių grupių įvairovės indeksų. Tačiau kaip ir rūšysAkkermansijaIrBifidobakterijabuvo žymiai rečiau pasitaikantys mažai baltymų turintiems palikuonims nei kontrolinėms grupėms.

Abipusis kryžminis balas atskleidė sumažėjusį α ir sumažintą kryžminį baląβ- CC001xcc011 palikuonių įvairovė, rodanti genetinių skirtumų poveikį. Rūšių lygio įvairovė skyrėsi abipusių kryžminių palikuonių porose ir sudarė 14–20% mikrobiotos kintamumo.

Mažai baltymų turinti dieta sumažino suaugusių palikuonių kūno svorį 15 % visose bandomosiose grupėse, nepriklausomai nuo mikrobų įvairovės pokyčių. Tai atitinka ankstesnius tyrimus, rodančius, kad baltymų trūkumas yra susijęs su sumažėjusiu maistinių medžiagų įsisavinimu.

Trijų kryžių palikuonys buvo lengvesni už kontrolinius, tačiau tarpusavio kryžminimo palikuonys – ne. Be to, CC011xcc001 palikuonys buvo sunkesni nei jo abipusio CC001xCC011 palikuonys, o tai rodo PO efektą.

Pažymėtina, kad kai kurie kryžiai, tokie kaip CC041xcc051 ir CC051XCC041, sumažino kūno svorį, nepaisant nereikšmingo mikrobiotos įvairovės pokyčio, o tai rodo, kad augimo poveikis taip pat gali atsirasti dėl su mikrobiota nesusijusių mechanizmų.

Vitamino D trūkumas

Vitamino D trūkumas nesumažino kūno svorio ar mikrobų įvairovės, palyginti su kontrolinėmis grupėmis, tai patvirtina ankstesni tyrimai. Tačiau PO efektas paskatino abipusių kryžminių palikuonių porų įvairovės skirtumus, o tai rodo, kad vitamino D vystymosi trūkumas gali pakeisti keletą svarbių žarnyno bakterijų.

Pavyzdžiui, CC011xcc001 palikuonys turėjo žymiai didesnę mikrobų įvairovę ir kūno svorį nei jų kolegos toje pačioje grupėje, nors vien bendras vitamino D trūkumas neturėjo įtakos šiems rezultatams.

Nors dėl vitamino D trūkumo suaugusių pelių kūno svoris nesumažėjo, vieno kryžminimo palikuonys buvo sunkesni nei jų kryžminimo.

Sėdmenys, kūno svoris ir žarnyno mikrobioma

PO sudarė 20–58 % mikrobiotos kintamumo tarp abipusių kryžminių palikuonių porų bandymų grupėse. Mikrobiomas daro įtaką kūno svoriui, kuris skiriasi visose keturiose grupėse ir net abipusių palikuonių porose.AkkermansijaIrBlautiabuvo dažniau pasitaikę CC051XCC041 palikuonims, atitinkamai lengvesnėms ir sunkesnėms pelėms.

PO efektas buvo įrodytas laikantis mažai baltymų ir mažai vitamino D dietų, nes CC011xcc001 pelių palikuonys buvo sunkesniFecalibaculumlyginant su tais iš jo abipusio CC001XCC011. Ši bakterija apsaugo nuo uždegiminių žarnyno ligų, gaubtinės žarnos vėžio ir diabeto, pabrėždama jos svarbą žarnyno disbiozės prevencijai.

Šiame tyrime nustatyta, kad PO sąlygoti kūno svorio ir mikrobiotos skirtumai buvo nuosekliausi kryžminėse CC001xCC011 porose, pabrėžiant motinos genetinių indėlių ir galbūt epigenetinių ar mitochondrijų mechanizmų poveikį.

PO efektas gali atsirasti dėl mitochondrijų DNR ar lyties chromosomų skirtumų, epigenetinio reguliavimo arba placentos ar gimdos poveikio dėl motinos genų.

Išvados

Ankstyvas antibiotikų poveikis arba baltymų ar vitamino D trūkumas gali turėti ilgalaikį poveikį suaugusių pelių, modifikuotų šeimininko PO poveikio genų, augimui ir žarnyno mikrobiotai. Tai pirmas kartas, kai šie rezultatai buvo parodyti dėl baltymų trūkumo suaugusiųjų vystymosi metu.

Kūno svoris ir riebalų kiekis skirtingose ​​​​grupėse skiriasi priklausomai nuo mikrobiomo. Kūno svorio skirtumai taip pat buvo pastebėti abipusėje poroje kontrolinėse, mažai baltymų ir mažai vitamino D turinčiose grupėse. Taigi šis tyrimas taip pat pirmą kartą parodo PO poveikį suaugusių palikuonių kūno svoriui ir žarnyno mikrobiotai.

Rezultatai rodo, kad ankstyvas aplinkos poveikis sąveikauja su paveldimais motinos veiksniais ir formuoja visą gyvenimą trunkančią sveikatos trajektoriją ir pabrėžia, kad nėštumo metu reikia daugiau dėmesio skirti motinos mitybai ir vaistams.

Atsisiųskite savo PDF kopiją dabar!

Šaltiniai: