Geni lahko določajo, kako izpostavljenost v zgodnjem življenju oblikuje črevesni mikrobiom

Geni lahko določajo, kako izpostavljenost v zgodnjem življenju oblikuje črevesni mikrobiom

Študija na miših kaže, da dolgoročni učinki zgodnje izpostavljenosti hranilom in antibiotikom na zdravje niso odvisni samo od tega, kaj se zgodi zgodaj v življenju, ampak tudi od tega, od koga ste podedovali svoje gene.

študija:Vpliv zgodnjih izpostavljenosti na rast in sestavo črevesne mikrobiome odraslega je odvisen od genetskega seva in starša izvora. Avtor fotografije: Nejron Photo/Shutterstock.com

Okoljski dejavniki v zgodnjem življenju imajo lahko dolgoročne učinke na potomce, ki segajo v odraslo dobo, deloma zaradi disbioze. Nedavno objavljena študija vMikrobiomkaže, da lahko zaradi genetskih razlik med posamezniki postanejo bolj dovzetni za črevesno disbiozo, saj spremenijo dovzetnost gostitelja za take okoljske dejavnike.

uvod

Mikrobna kolonizacija se začne pred rojstvom in nanjo močno vplivajo materini geni, mikrobiota in okoljski dejavniki, kot je materina prehrana ali izpostavljenost antibiotikom. Pomanjkanje beljakovin in vitamina D je relativno pogosto med nosečnostjo in dojenjem in je povezano z disbiozo, ki se lahko pojavi tudi po izpostavljenosti antibiotikom.

Genetska zasnova vpliva tudi na to, kako okoljski dejavniki vplivajo na potomce. Na primer, gostiteljski geni in fiziologija lahko vplivajo na tabolite žolčne kisline, ravni protimikrobnih spojin in strukturo črevesne sluznice, kar vse vpliva na zdravje in mikrobne skupnosti v črevesju.

Poleg tega lahko izvor specifičnih genov, bodisi od matere ali očeta, imenovan učinek starševskega izvora (PO), pomembno vpliva na končno sestavo črevesne mikrobiote in razvojne rezultate.

Ni veliko znanega o tem, kako ti dejavniki vplivajo na črevesno mikrobioto in dolgoročno zdravje potomcev. Namen trenutne študije je bil ugotoviti te ugotovitve pri odraslih potomcih, ki so bili v zgodnjem obdobju izpostavljeni antibiotikom, nezadostnemu vnosu beljakovin in pomanjkanju vitamina D. Poskusili so tudi ugotoviti vlogo genetskega ozadja in učinka PO na disbiozo, povezano s temi dejavniki.

O študiju

Skupaj s kontrolno skupino so bile uporabljene tri skupine samic kolaboracijskih križnih miši (CC) in njihovih potomcev. Izraz CC se nanaša na samooplodne miši, katerih geni izhajajo iz rekombinacije osmih začetnih sevov miši treh glavnih vrst. Ti lahko odražajo učinke interakcij med genom in okoljem v kompleksnih fenotipih.

V tej študiji se recipročno križanje nanaša na vzrejo samice samice (npr. CC001) z moškim očetom iz drugega seva (npr. CC011) in obratno. To je ustvarilo genetsko identične potomce prve generacije, razen njihovih spolnih kromosomov in mitohondrijske DNK, kar je raziskovalcem omogočilo, da izolirajo učinek PO, medtem ko so ostali skoraj vsi drugi genetski dejavniki konstantni.

Samice so začele pet tednov pred spočetjem jemati živila z antibiotiki, nizko vsebnostjo beljakovin ali vitamina D (21. dan). Po odstavitvi so vse potomce preklopili na standardizirano hrano za glodavce do starosti osem tednov.

Rezultati študije

Izpostavljenost antibiotikom

Mikrobna raznolikost je bila zmanjšana v različnih genetskih ozadjih, vključno s CC011xcc001, CC004xcc017, CC017xcc004 in drugimi, odvisno od uporabljene metrike.

Vzajemna križanja so pokazala podobne rezultate α-diverzitete, razen pri kontrolni skupini, kjer so imeli potomci CC011xcc001 večjo raznolikost kot njihovi recipročni primerki. vendarβ- Raznolikost je bila odvisna od genetskega ozadja, pri čemer so sprožilci PO predstavljali od 20 % do 50 % variabilnosti črevesne mikrobiote v testni skupini v primerjavi z 20 % do 40 % v kontrolni skupini.

Opažene so bile razlike v številčnostiBakteroidiPrisotenMuribaculaceaePrisotenAkkermansiainBifidobakterija. Učinek se je med vrstami razlikoval; Nekaterim se je številčnost potrojila, drugim pa potrojila.

Telesna teža teh potomcev je bila za 15 % nižja od kontrol in se je razlikovala tudi v parih medsebojnega križanja potomcev.

Pomanjkanje beljakovin

Pomanjkanje beljakovin ni spremenilo indeksov raznolikosti med testno in kontrolno skupino. Vendar, kot vrsteAkkermansiainBifidobakterijaso bili bistveno manj pogosti pri potomcih z nizko vsebnostjo beljakovin kot pri kontrolnih skupinah.

Medsebojno navzkrižno točkovanje je pokazalo zmanjšan α in zmanjšano navzkrižno točkovanjeβ- Raznolikost v potomcih CC001xcc011, ki kaže učinek genetskih razlik. Raznolikost na ravni vrste se je razlikovala v parih medsebojnih navzkrižnih potomcev in je predstavljala 14 % do 20 % variabilnosti mikrobiote.

Dieta z nizko vsebnostjo beljakovin je zmanjšala telesno težo odraslih potomcev za 15 % v vseh testnih skupinah, neodvisno od sprememb v mikrobni raznolikosti. To je skladno s prejšnjimi študijami, ki kažejo, da je pomanjkanje beljakovin povezano z zmanjšano absorpcijo hranil.

Potomci treh križanj so bili lažji od kontrolnih, medsebojni križanci pa ne. Poleg tega je bil potomec CC011xcc001 težji od potomca njegovega skupnega CC001xCC011, kar kaže na učinek PO.

Predvsem so nekatera križanja, kot sta CC041xcc051 in CC051XCC041, pokazala zmanjšano telesno težo kljub nepomembni spremembi v raznolikosti mikrobiote, kar kaže, da se učinki rasti lahko pojavijo tudi prek mehanizmov, ki niso povezani z mikrobioto.

Pomanjkanje vitamina D

Pomanjkanje vitamina D ni zmanjšalo telesne teže ali mikrobne raznolikosti v primerjavi s kontrolami, kar potrjuje prejšnje študije. Vendar pa je učinek PO povzročil razlike v raznolikosti med pari vzajemnih navzkrižnih potomcev, kar kaže, da bi lahko razvojna pomanjkljivost vitamina D spremenila več pomembnih črevesnih bakterij.

Na primer, potomci CC011xcc001 so imeli znatno večjo mikrobno raznolikost in telesno težo kot njihovi kolegi v isti skupini, čeprav samo splošno pomanjkanje vitamina D ni vplivalo na te rezultate.

Medtem ko pomanjkanje vitamina D ni povzročilo zmanjšanja telesne teže pri odraslih miših, so bili potomci iz enega križanja težji od tistih iz njihovega križanja.

Zadnjica, telesna teža in črevesni mikrobiom

PO je predstavljal od 20 % do 58 % variabilnosti mikrobiote med pari vzajemnih navzkrižnih potomcev znotraj testnih skupin. Mikrobiom vpliva na telesno težo, ki se razlikuje med štirimi skupinami in celo znotraj parov medsebojnega križanja potomcev.AkkermansiainBlautiaso bili pogostejši pri potomcih CC051XCC041 pri lažjih oziroma težjih miših.

Učinek PO je bil dokazan pri dietah z nizko vsebnostjo beljakovin in vitamina D, saj so bili potomci miši CC011xcc001 težjiFecalibaculumv primerjavi s tistimi iz medsebojnega CC001XCC011. Ta bakterija ščiti pred vnetno črevesno boleznijo, rakom debelega črevesa in sladkorno boleznijo, kar poudarja njen pomen pri preprečevanju črevesne disbioze.

Ta študija je pokazala, da so bile razlike v telesni teži in mikrobioti, ki jih povzroča PO, najbolj dosledne v križnih parih CC001xCC011, s poudarkom na učinkih materinih genetskih prispevkov in morda epigenetskih ali mitohondrijskih mehanizmov.

Učinek PO je lahko posledica razlik v mitohondrijski DNK ali spolnih kromosomih, epigenetske regulacije ali učinkov placente ali maternice zaradi materinih genov.

Sklepi

Izpostavljenost antibiotikom v zgodnjem življenju ali pomanjkanje beljakovin ali vitamina D ima lahko dolgoročne učinke na rast in črevesno mikrobioto pri odraslih miših, spremenjenih z geni PO učinka gostitelja. To je prvič, da so bili ti rezultati prikazani za razvojno pomanjkanje beljakovin v odrasli dobi.

Telesna teža in vsebnost maščob se razlikujeta glede na mikrobiom med skupinami. Razlike v telesni teži so opazili tudi znotraj medsebojnega para v kontrolni skupini, skupini z nizko vsebnostjo beljakovin in vitaminom D. Tako ta študija prvič kaže tudi učinek PO na telesno težo in črevesno mikrobioto pri odraslih potomcih.

Rezultati kažejo, da zgodnja izpostavljenost okolju vpliva na podedovane materine dejavnike, da se oblikujejo vseživljenjske zdravstvene poti, in poudarjajo potrebo po večji pozornosti materini prehrani in zdravilom med nosečnostjo.

Prenesite svojo kopijo PDF zdaj!

Viri: