Gény môžu určiť, ako rané životné expozície formujú črevný mikrobióm

Gény môžu určiť, ako rané životné expozície formujú črevný mikrobióm

Štúdia na myšiach ukazuje, že dlhodobé zdravotné účinky skorého vystavenia živinám a antibiotikám závisia nielen od toho, čo sa stane v ranom veku, ale aj od toho, od koho zdedíte svoje gény.

štúdium:Vplyv skorých expozícií na rast a zloženie zloženia črevného mikrobiómu dospelých závisí od genetického kmeňa a rodiča pôvodu. Fotografický kredit: Nejron Photo/Shutterstock.com

Environmentálne faktory v ranom veku môžu mať dlhodobé účinky na potomstvo, ktoré sa predĺžia do dospelosti, čiastočne spôsobené dysbiózou. Nedávno publikovaná štúdia vMikrobiómukazuje, že genetické rozdiely medzi jednotlivcami môžu spôsobiť, že sú náchylnejší na črevnú dysbiózu tým, že zmenia vnímavosť hostiteľa k takýmto environmentálnym faktorom.

úvod

Mikrobiálna kolonizácia začína ešte pred narodením a je hlboko ovplyvnená materskými génmi, mikrobiotou a environmentálnymi faktormi, ako je napríklad strava matky alebo expozícia antibiotikám. Nedostatok bielkovín a vitamínu D je v tehotenstve a laktácii pomerne bežný a súvisí s dysbiózou, ktorá sa môže vyskytnúť aj po expozícii antibiotikám.

Genetický make-up tiež ovplyvňuje to, ako faktory prostredia ovplyvňujú potomstvo. Napríklad hostiteľské gény a fyziológia môžu ovplyvniť tabolity žlčových kyselín, hladiny antimikrobiálnych zlúčenín a štruktúru črevnej sliznice, z ktorých všetky ovplyvňujú zdravie a mikrobiálne spoločenstvá v čreve.

Okrem toho pôvod špecifických génov, či už od matky alebo otca, nazývaný efekt parent-of-origin (PO), môže významne ovplyvniť konečné zloženie črevnej mikroflóry a výsledky vývoja.

O tom, ako tieto faktory ovplyvňujú črevnú mikroflóru a dlhodobé zdravie potomstva, nie je veľa známe. Cieľom súčasnej štúdie bolo identifikovať tieto zistenia u dospelých potomkov vystavených antibiotikám v ranom veku, nedostatočnému príjmu bielkovín a nedostatku vitamínu D. Uskutočnili sa aj pokusy nájsť úlohu genetického pozadia a účinku PO na dysbiózu spojenú s týmito faktormi.

O štúdiu

Použili sa tri skupiny samíc kolaboračných krížených myší (CC) a ich potomkov spolu s kontrolnou skupinou. Termín CC označuje inbredné myši, ktorých gény pochádzajú z rekombinácie ôsmich zakladajúcich kmeňov myší z troch hlavných druhov. Tieto môžu odrážať účinky interakcií medzi génmi a prostredím v komplexných fenotypoch.

V tejto štúdii sa recipročné kríženie týka chovu samice (napr. CC001) so samcom z iného kmeňa (napr. CC011) a naopak. To vytvorilo geneticky identické potomstvo prvej generácie s výnimkou ich pohlavných chromozómov a mitochondriálnej DNA, čo výskumníkom umožnilo izolovať efekt PO pri zachovaní takmer všetkých ostatných genetických faktorov konštantných.

Matkám sa podávalo krmivo s obsahom antibiotík, s nízkym obsahom bielkovín alebo vitamínu D, pričom sa začalo päť týždňov pred počatím a pokračovalo sa až do zastavenia laktácie (21. deň). Po odstavení bolo všetko potomstvo prevedené na štandardizovanú stravu pre hlodavce až do veku ôsmich týždňov.

Výsledky štúdie

Vystavenie antibiotikám

Mikrobiálna diverzita bola znížená naprieč rôznymi genetickými pozadiami, vrátane CC011xcc001, CC004xcc017, CC017xcc004 a ďalších, v závislosti od použitej metriky.

Recipročné kríženia vykazovali podobné výsledky α-diverzity, s výnimkou kontrolnej skupiny, kde potomstvo CC011xcc001 malo vyššiu diverzitu ako ich recipročné náprotivky. všakβ-Rozmanitosť závisela od genetického pozadia, pričom spúšťače PO predstavovali 20 % až 50 % variability črevnej mikroflóry v testovanej skupine oproti 20 % až 40 % v kontrolnej skupine.

Boli pozorované rozdiely v abundanciiBacteroidesSúčasnosťMuribaculaceaeSúčasnosťAkkermansiaABifidobacterium. Účinok sa medzi druhmi líšil; Niektoré sa v hojnosti strojnásobili, zatiaľ čo iné sa zvýšili trojnásobne.

Telesná hmotnosť týchto potomkov bola o 15 % nižšia ako u kontrol a tiež sa líšila vo vzájomnom krížení potomkov.

Nedostatok bielkovín

Deficit proteínu nezmenil indexy diverzity medzi testovanou a kontrolnou skupinou. Avšak, ako druhyAkkermansiaABifidobacteriumboli významne menej časté u mláďat s nízkym obsahom bielkovín ako u kontrol.

Vzájomné krížové skórovanie odhalilo znížené α a znížené krížové skórovanieβ-Rozmanitosť u potomkov CC001xcc011, ktorá ukazuje vplyv genetických rozdielov. Diverzita na úrovni druhov sa líšila vo vzájomných krížových potomkoch a predstavovala 14 % až 20 % variability mikrobioty.

Nízkobielkovinová diéta znížila telesnú hmotnosť dospelých potomkov o 15 % vo všetkých testovaných skupinách, nezávisle od zmien v mikrobiálnej diverzite. To je v súlade s predchádzajúcimi štúdiami, ktoré ukazujú, že nedostatok bielkovín je spojený so zníženou absorpciou živín.

Potomkovia z troch krížení boli ľahší ako kontroly, ale vzájomní krížení potomkovia nie. Okrem toho potomstvo CC011xcc001 bolo ťažšie ako potomstvo jeho spoločného CC001xCC011, čo naznačuje PO efekt.

Je pozoruhodné, že niektoré kríženia, ako napríklad CC041xcc051 a CC051XCC041, vykazovali zníženú telesnú hmotnosť napriek nevýznamnej zmene v diverzite mikrobiot, čo naznačuje, že účinky rastu sa môžu vyskytnúť aj prostredníctvom mechanizmov nesúvisiacich s mikrobiotami.

Nedostatok vitamínu D

Nedostatok vitamínu D neznížil telesnú hmotnosť ani mikrobiálnu diverzitu v porovnaní s kontrolami, čo potvrdilo predchádzajúce štúdie. PO efekt však spôsobil rozdiely v diverzite medzi vzájomnými krížovými potomkami, čo naznačuje, že vývojový deficit vitamínu D by mohol zmeniť niekoľko dôležitých črevných baktérií.

Napríklad potomstvo CC011xcc001 malo výrazne väčšiu mikrobiálnu diverzitu a telesnú hmotnosť ako ich náprotivky v rovnakej skupine, hoci celkový nedostatok vitamínu D samotný tieto výsledky neovplyvnil.

Zatiaľ čo nedostatok vitamínu D u dospelých myší nespôsobil zníženie telesnej hmotnosti, potomkovia z jedného kríženia boli ťažší ako tí z ich kríženia.

Zadoček, telesná hmotnosť a črevný mikrobióm

PO predstavoval 20 % až 58 % variability v mikroflóre medzi vzájomnými kríženými potomkami v testovaných skupinách. Mikrobióm ovplyvňuje telesnú hmotnosť, ktorá sa mení v rámci štyroch skupín a dokonca aj v rámci vzájomných krížených potomkov.AkkermansiaABlautiaboli častejšie u potomkov CC051XCC041 u ľahších a ťažších myší.

Účinok PO bol preukázaný v diéte s nízkym obsahom bielkovín a nízkym obsahom vitamínu D, pretože potomkovia myší CC011xcc001 boli ťažšieFecalibaculumv porovnaní s tými z jeho spoločného CC001XCC011. Táto baktéria chráni pred zápalovým ochorením čriev, rakovinou hrubého čreva a cukrovkou, pričom zdôrazňuje jej význam pri prevencii črevnej dysbiózy.

Táto štúdia zistila, že rozdiely v telesnej hmotnosti a mikroflóre vyvolané PO boli najkonzistentnejšie v krížových pároch CC001xCC011, pričom sa zdôraznili účinky genetických príspevkov matky a pravdepodobne epigenetických alebo mitochondriálnych mechanizmov.

Účinok PO by mohol byť spôsobený rozdielmi v mitochondriálnej DNA alebo pohlavných chromozómoch, epigenetickou reguláciou alebo placentárnymi alebo maternicovými účinkami v dôsledku materských génov.

Závery

Expozícia antibiotikám v ranom veku alebo nedostatky v proteíne alebo vitamíne D môžu mať dlhodobé účinky na rast a črevnú mikroflóru u dospelých myší modifikovaných génmi účinku PO hostiteľa. Toto je prvýkrát, čo sa tieto výsledky preukázali pre vývojový deficit proteínov v dospelosti.

Telesná hmotnosť a obsah tuku sa medzi skupinami líšia v závislosti od mikrobiómu. Rozdiely v telesnej hmotnosti boli pozorované aj v rámci vzájomného páru v kontrolnej skupine s nízkym obsahom bielkovín a skupiny s nízkym obsahom vitamínu D. Táto štúdia teda po prvýkrát ukazuje vplyv PO na telesnú hmotnosť a črevnú mikroflóru u dospelých potomkov.

Výsledky naznačujú, že skorá environmentálna expozícia interaguje s dedičnými materskými faktormi, aby sa formovali celoživotné zdravotné trajektórie a zdôrazňovali potrebu väčšej pozornosti matkinej výžive a liekom počas tehotenstva.

Stiahnite si svoju kópiu PDF teraz!

Zdroje: