يؤثر ميكروبيوتا الأمعاء في أمعاء الأب على الجيل القادم

توصلت دراسة أجرتها مجموعة هاكيت في مختبر الأحياء الجزيئية الأوروبي (EMBL) في روما إلى أن تعطيل ميكروبيوم الأمعاء لدى الفئران الذكور يزيد من خطر الإصابة بالأمراض في نسلها في المستقبل.

ميكروبيوم الأمعاء هو المجتمع الميكروبي الذي يسكن الجهاز الهضمي. وهو مسؤول عن إنتاج الإنزيمات، والنواتج الأيضية، وجزيئات أخرى مهمة لعملية أيض المضيف واستجابته للبيئة.

لذا، يُعدّ توازن ميكروبيوم الأمعاء أمرًا بالغ الأهمية لصحة الثدييات، إذ يُساعد على تنظيم الجهازين المناعي والصمّاوي. وهذا بدوره يؤثر على فسيولوجيا أنسجة الجسم. ومع ذلك، لم تكن هناك معلومات كافية عن تأثير ميكروبيوم الأمعاء على الوظيفة الإنجابية للمضيف، وما إذا كان ميكروبيوم الأب المُتغيّر يُمكن أن يؤثر على صحة نسله.

سعت مجموعة هاكيت في المختبر الأوروبي للبيولوجيا الجزيئية بروما، بالتعاون مع مجموعتي بورك وزيمرمان في المختبر الأوروبي للبيولوجيا الجزيئية في هايدلبرغ، للإجابة على هذا السؤال. وأظهرت نتائجهم، المنشورة في مجلة نيتشر ، أن تعطيل ميكروبيوم الأمعاء لدى ذكور الفئران يزيد من احتمالية ولادة ذريتهم بوزن منخفض، ويزيد من خطر الوفاة المبكرة.

نقل المعلومات إلى الجيل القادم

لدراسة تأثير ميكروبيوم الأمعاء على تكاثر الذكور وذريتهم، غيّر الباحثون تركيب الميكروبات في أمعاء ذكور الفئران بمعالجتها بمضادات حيوية شائعة لا تصل إلى مجرى الدم. يُسبب هذا حالة تُسمى خلل التوازن البكتيري، حيث يُصبح النظام البيئي الميكروبي في الأمعاء غير متوازن.

قام العلماء بعد ذلك بتحليل التغيرات في تركيب مستقلبات الخصية المهمة. ووجدوا أن خلل التوازن البكتيري لدى ذكور الفئران أثر على وظائف الخصية، بالإضافة إلى تركيب المستقلبات والإشارات الهرمونية. ويُعزى جزء من هذا التأثير على الأقل إلى تغيرات في مستويات هرمون اللبتين، وهو الهرمون الرئيسي، في دم وخصيتي الذكور المصابين بخلل التوازن البكتيري.

تشير هذه الملاحظات إلى أن الثدييات لديها "محور الأمعاء والخط الجرثومي" الذي يشكل رابطًا مهمًا بين الأمعاء وميكروباتها والخط الجرثومي.

لفهم أهمية هذا "المحور المعوي-الخط الجرثومي" للوراثة، قام العلماء بتهجين ذكور غير معالجة أو مصابة بخلل في التوازن البكتيري مع إناث غير معالجة. كانت صغار الآباء المصابين بخلل في التوازن البكتيري أقل وزنًا عند الولادة بشكل ملحوظ، وارتفعت معدلات الوفيات بعد الولادة. كان لمجموعات مختلفة من المضادات الحيوية، بالإضافة إلى العلاج بالملينات المسببة لخلل التوازن البكتيري (والتي تُعطل أيضًا ميكروبات الأمعاء)، آثار مماثلة على النسل.

الأهم من ذلك، أن هذا التأثير قابل للعكس. فبمجرد إيقاف المضادات الحيوية، تعود ميكروبات الآباء إلى حالتها الطبيعية. وعندما تُزاوج الفئران ذات الميكروبات المُستعادة مع إناث غير مُعالجة، يولد صغارها بوزن طبيعي وينموون بشكل طبيعي.

لاحظنا أن التأثيرات بين الأجيال اختفت بعد استعادة الميكروبيوم الطبيعي. هذا يعني أن أي تغيير في ميكروبيوم الأمعاء قد يُسبب تأثيرات بين الأجيال يُمكن تجنّبه لدى الآباء في المستقبل، كما قال بير بورك، مدير المختبر الأوروبي للبيولوجيا الجزيئية في هايدلبرغ، والذي شارك في الدراسة.

"الخطوة التالية هي فهم بالتفصيل كيف يمكن للعوامل البيئية المختلفة، مثل الأدوية بما في ذلك المضادات الحيوية، أن تؤثر على الخلايا الجرثومية للأب وبالتالي التطور الجنيني."

وأضاف أيل دينبوبا، المؤلف الأول للدراسة وزميل ما بعد الدكتوراه السابق في مجموعة هاكيت، والذي يترأس الآن مجموعة في معهد ماكس بلانك لعلم المناعة وعلم الوراثة في فرايبورغ بألمانيا: "نشأت الدراسة من الرغبة في فهم تأثير البيئة على الآباء من خلال النظر إلى ميكروبيوم الأمعاء كجسر بين التفاعلات بين المضيف والبيئة، مما يخلق نموذج سببي كافٍ لتقييم المخاطر الصحية بين الأجيال في النظم البيئية المعقدة".

تأثير الآباء على خطر الإصابة بالأمراض أثناء الحمل

في دراستهم، وجد هاكيت وزملاؤه أيضًا أن عيوب المشيمة، بما في ذلك ضعف الأوعية الدموية وبطء النمو، كانت أكثر شيوعًا في حالات الحمل التي تنطوي على ذكور مصابين بخلل في التوازن. أظهرت المشيمات المعيبة علامات على وجود مضاعفات حمل شائعة لدى البشر تُسمى تسمم الحمل، والذي يؤدي إلى ضعف نمو المواليد، ويشكل عامل خطر للإصابة بمجموعة واسعة من الأمراض في مراحل لاحقة من الحياة.

"تُظهر دراستنا وجود قناة اتصال بين ميكروبيوم الأمعاء والجهاز التناسلي لدى الثدييات. علاوة على ذلك، فإن العوامل البيئية التي تُعطّل هذه الإشارات لدى الآباء الحوامل تزيد من خطر تدهور صحة الأبناء من خلال تغيير نمو المشيمة"، هذا ما قاله جيمي هاكيت، منسق مشروع البحث وقائد مجموعة المختبر الأوروبي للبيولوجيا الجزيئية في روما.

"وهذا يعني أنه في الفئران، يمكن للبيئة الأبوية التي تسبق الحمل مباشرة أن تؤثر على سمات النسل بشكل مستقل عن الميراث الجيني."

في الوقت نفسه، وجدنا أن هذا التأثير لا يحدث إلا في جيل واحد، ويجب التأكيد على ضرورة إجراء المزيد من الأبحاث لدراسة مدى انتشار هذه التأثيرات ومدى تأثيرها على البشر. هناك اختلافات جوهرية يجب مراعاتها عند تطبيق نتائج تجارب الفئران على البشر.

وتابع هاكيت: "لكن بالنظر إلى الاستخدام الواسع النطاق للممارسات الغذائية والمضادات الحيوية في الثقافة الغربية والتي من المعروف أنها تعطل ميكروبيوم الأمعاء، فمن المهم أن ننظر عن كثب إلى التأثيرات بين الأجيال للآباء وكيف يمكن أن تؤثر على نتائج الحمل وخطر الإصابة بالأمراض في السكان".