Genele pot determina modul în care expunerile timpurii modelează microbiomul intestinal

Genele pot determina modul în care expunerile timpurii modelează microbiomul intestinal

Un studiu pe șoareci arată că efectele pe termen lung asupra sănătății ale expunerii timpurii la nutrienți și la antibiotice depind nu numai de ceea ce se întâmplă la începutul vieții, ci și de cine îți moștenești genele.

Studiu:Influența expunerilor timpurii asupra creșterii și compoziției compoziției microbiomului intestinal adult depinde de tulpina genetică și de părintele de origine. Credit foto: Nejron Photo/Shutterstock.com

Factorii de mediu la începutul vieții pot avea efecte pe termen lung asupra descendenților care se extind până la vârsta adultă, determinate parțial de disbioză. Un studiu publicat recent înMicrobiomularată că diferențele genetice dintre indivizi îi pot face mai susceptibili la disbioza intestinală prin modificarea susceptibilității gazdei la astfel de factori de mediu.

introducere

Colonizarea microbiană începe înainte de naștere și este profund influențată de genele materne, microbiota și factorii de mediu, cum ar fi dieta maternă sau expunerea la antibiotice. Deficiențele de proteine ​​și vitamina D sunt relativ frecvente în timpul sarcinii și alăptării și au fost legate de disbioză, care poate apărea și după expunerea la antibiotice.

Machiajul genetic influențează, de asemenea, modul în care factorii de mediu afectează descendenții. De exemplu, genele gazdă și fiziologia pot influența taboliții de acid biliar, nivelurile de compuși antimicrobieni și structura mucoasei intestinale, toate acestea influențând sănătatea și comunitățile microbiene din intestin.

În plus, originea unor gene specifice, fie de la mamă, fie de la tată, numită efect de părinte de origine (PO), poate influența semnificativ compoziția finală a microbiotei intestinale și rezultatele dezvoltării.

Nu se cunosc multe despre modul în care acești factori influențează microbiota intestinală și sănătatea pe termen lung a descendenților. Studiul actual și-a propus să identifice aceste constatări la descendenții adulți expuși la antibiotice timpurii, aportul inadecvat de proteine ​​și deficiența de vitamina D. De asemenea, s-au făcut încercări de a găsi rolul fondului genetic și efectul PO asupra disbiozei asociate cu acești factori.

Despre studiu

Trei grupuri de femele de șoareci încrucișați de colaborare (CC) și descendenții lor au fost utilizate împreună cu un grup de control. Termenul CC se referă la șoareci consangvini ale căror gene provin din recombinarea a opt tulpini fondatoare de șoareci din trei specii principale. Acestea pot reflecta efectele interacțiunilor genă-mediu în fenotipuri complexe.

În acest studiu, încrucișarea reciprocă se referă la reproducerea unei femele femele (de exemplu, CC001) cu un tată mascul dintr-o tulpină diferită (de exemplu, CC011) și invers. Acest lucru a creat descendenți de prima generație identici din punct de vedere genetic, cu excepția cromozomilor lor sexuali și ADN-ului mitocondrial, permițând cercetătorilor să izoleze efectul PO menținând în același timp aproape toți ceilalți factori genetici constanti.

Femeile au fost plasate pe alimente care conțin antibiotice, cu conținut scăzut de proteine ​​​​sau cu conținut scăzut de vitamina D, începând cu cinci săptămâni înainte de concepție și continuând până la oprirea lactației (ziua 21). După înțărcare, toți descendenții au fost trecuți la o dietă standardizată cu mâncare pentru rozătoare până la vârsta de opt săptămâni.

Rezultatele studiului

Expunerea la antibiotice

Diversitatea microbiană a fost redusă în diferite medii genetice, inclusiv CC011xcc001, CC004xcc017, CC017xcc004 și altele, în funcție de metrica utilizată.

Încrucișările reciproce au arătat rezultate similare de α-diversitate, cu excepția grupului de control, unde descendenții CC011xcc001 au avut o diversitate mai mare decât omologii lor reciproci. Cu toate acestea,β- Diversitatea a depins de fondul genetic, declanșatorii PO reprezentând de la 20% până la 50% din variabilitatea microbiotei intestinale în grupul de testare față de 20% până la 40% la martori.

S-au observat diferenţe de abundenţă pentruBacteroidesPrezentMuribaculaceaePrezentAkkermansiaŞiBifidobacterium. Efectul a variat între specii; Unele s-au triplat din abundență, în timp ce altele au crescut de trei ori.

Greutatea corporală a acestor descendenți a fost cu 15% mai mică decât cea a martorilor și, de asemenea, a variat în perechile de descendenți încrucișați.

Deficit de proteine

Deficitul de proteine ​​nu a modificat indicii de diversitate între grupul de test și cel de control. Totuși, ca și speciileAkkermansiaŞiBifidobacteriumau fost semnificativ mai puțin frecvente la descendenții cu conținut scăzut de proteine ​​decât la martori.

Scorul încrucișat reciproc a evidențiat α redus și scor încrucișat redusβ-Diversitatea descendenților CC001xcc011, arătând efectul diferențelor genetice. Diversitatea la nivel de specie a fost diferită în perechile de descendenți încrucișați și a reprezentat 14% până la 20% din variabilitatea microbiotei.

Dieta cu conținut scăzut de proteine ​​a redus greutatea corporală a puilor adulți cu 15% în toate grupurile de testare, independent de modificările diversității microbiene. Acest lucru este în concordanță cu studiile anterioare care arată că deficiența de proteine ​​este asociată cu absorbția redusă a nutrienților.

Descendenții din trei încrucișări au fost mai ușori decât martorii, dar descendenții încrucișați reciproc nu a fost. În plus, descendența lui CC011xcc001 a fost mai grea decât cea a lui CC001xCC011 reciprocă, indicând efectul PO.

În special, unele încrucișări, cum ar fi CC041xcc051 și CC051XCC041, au arătat o greutate corporală redusă, în ciuda unei modificări nesemnificative a diversității microbiotei, sugerând că efectele de creștere pot apărea și prin mecanisme care nu sunt legate de microbiotă.

Deficit de vitamina D

Deficitul de vitamina D nu a redus greutatea corporală sau diversitatea microbiană în comparație cu martorii, confirmând studiile anterioare. Cu toate acestea, efectul PO a determinat diferențe de diversitate între perechile de descendenți încrucișați, indicând faptul că deficiența de dezvoltare a vitaminei D ar putea modifica mai multe bacterii intestinale importante.

De exemplu, descendenții lui CC011xcc001 au avut o diversitate microbiană și o greutate corporală semnificativ mai mare decât omologii lor din același grup, deși deficitul general de vitamina D în sine nu a afectat aceste rezultate.

În timp ce deficiența de vitamina D nu a provocat o reducere a greutății corporale la șoarecii adulți, descendenții dintr-o încrucișare au fost mai grei decât cei din încrucișarea lor.

Fesele, greutatea corporală și microbiomul intestinal

PO a reprezentat 20% până la 58% din variabilitatea microbiotei între perechile de descendenți încrucișați în cadrul grupurilor de testare. Microbiomul influențează greutatea corporală, care variază între cele patru grupuri și chiar în cadrul perechilor de descendenți încrucișați.AkkermansiaŞiBlautiaau fost mai frecvente la descendenții CC051XCC041 la șoarecii mai ușori și, respectiv, mai grei.

Efectul PO a fost demonstrat atât în ​​dietele sărace în proteine, cât și în dieta săracă în vitamina D, deoarece urmașii șoarecilor CC011xcc001 au fost mai grei.Fecalibaculumîn comparație cu cele de la comuna sa CC001XCC011. Această bacterie protejează împotriva bolilor inflamatorii intestinale, a cancerului de colon și a diabetului zaharat, subliniind importanța sa în prevenirea disbiozei intestinale.

Acest studiu a constatat că diferențele determinate de PO în greutatea corporală și microbiotă au fost cele mai consistente în perechile încrucișate CC001xCC011, subliniind efectele contribuțiilor genetice materne și posibil mecanismele epigenetice sau mitocondriale.

Efectul PO s-ar putea datora diferențelor de ADN mitocondrial sau cromozomilor sexuali, reglării epigenetice sau efectelor placentare sau uterine datorate genelor materne.

Concluzii

Expunerea timpurie la antibiotice sau deficiențele în proteine ​​sau vitamina D pot avea efecte pe termen lung asupra creșterii și microbiotei intestinale la șoarecii adulți modificați de genele cu efect PO gazdă. Aceasta este prima dată când aceste rezultate au fost demonstrate pentru deficitul de proteine ​​​​de dezvoltare în viața adultă.

Greutatea corporală și conținutul de grăsime variază în funcție de microbiomul între grupuri. Diferențele de greutate corporală au fost, de asemenea, observate în cadrul unei perechi reciproce în grupurile de control, cu conținut scăzut de proteine ​​​​și cu vitamina D scăzută. Astfel, acest studiu arată, pentru prima dată, efectul PO asupra greutății corporale și microbiotei intestinale la descendenții adulți.

Rezultatele sugerează că expunerea timpurie a mediului interacționează cu factorii materni moșteniți pentru a modela traiectorii de sănătate pe tot parcursul vieții și evidențiază necesitatea unei atenții sporite nutriției și medicamentelor materne în timpul sarcinii.

Descărcați copia dvs. PDF acum!

Surse: