Mikrobiota usus ayah mempengaruhi generasi berikutnya

Penelitian yang dipimpin oleh kelompok Hackett di Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (EMBL) di Roma, menemukan bahwa mengganggu mikrobioma usus pada tikus jantan meningkatkan risiko penyakit pada keturunannya di masa depan.

Mikrobioma usus adalah komunitas mikroba yang menghuni saluran pencernaan. Ia bertanggung jawab atas produksi enzim, metabolit, dan molekul lain yang penting untuk metabolisme inang dan responsnya terhadap lingkungan.

Oleh karena itu, mikrobioma usus yang seimbang penting bagi kesehatan mamalia, membantu mengatur sistem kekebalan dan endokrin. Hal ini pada gilirannya mempengaruhi fisiologi jaringan di seluruh tubuh. Namun, sedikit yang diketahui tentang pengaruh mikrobioma usus terhadap fungsi reproduksi inang dan apakah perubahan mikrobioma pihak ayah dapat memengaruhi kesehatan keturunannya.

Kelompok Hackett di EMBL di Roma, bersama dengan kelompok Bork dan Zimmermann di EMBL di Heidelberg, memutuskan untuk menjawab pertanyaan ini. Hasil penelitian mereka, diterbitkan dalam jurnal Nature, menunjukkan bahwa mengganggu mikrobioma usus pada tikus jantan meningkatkan kemungkinan keturunan mereka lahir dengan berat badan rendah dan pada peningkatan risiko kematian dini..

Mewariskan informasi kepada generasi berikutnya

Untuk mempelajari pengaruh mikrobioma usus pada reproduksi jantan dan keturunannya, para peneliti mengubah komposisi mikroba di usus tikus jantan dengan mengobati mereka dengan antibiotik umum yang tidak masuk ke aliran darah. Hal ini menyebabkan kondisi yang disebut disbiosis, yaitu ekosistem mikroba di usus menjadi tidak seimbang.

Para ilmuwan kemudian menganalisis perubahan komposisi metabolit penting testis. Mereka menemukan bahwa dysbiosis pada tikus jantan mempengaruhi fisiologi testis, serta komposisi metabolit dan sinyal hormonal. Setidaknya sebagian dari efek ini disebabkan oleh perubahan kadar hormon utama leptin dalam darah dan testis pria yang menderita disbiosis yang diinduksi.

Pengamatan ini menunjukkan bahwa pada mamalia terdapat “sumbu garis keturunan usus” yang merupakan penghubung penting antara usus, mikrobiota, dan garis keturunan.

Untuk memahami pentingnya "sumbu garis keturunan" ini bagi sifat-sifat yang diwariskan, para ilmuwan mengawinkan pejantan yang tidak diobati atau disbiotik dengan betina yang tidak diobati. Tikus dari ayah yang menderita disbiotik menunjukkan berat badan lahir yang lebih rendah secara signifikan dan peningkatan angka kematian setelah lahir. Berbagai kombinasi antibiotik, serta pengobatan dengan obat pencahar penyebab disbiosis (yang juga mengganggu mikrobiota), memiliki efek serupa pada keturunannya.

Penting untuk dicatat bahwa efek ini dapat dibalik. Setelah penghentian antibiotik, mikrobioma ayah pulih. Ketika tikus yang telah pulih mikrobiomanya dikawinkan dengan tikus betina yang tidak diobati, keturunannya akan lahir dengan berat badan normal dan berkembang secara normal.

"Kami mengamati bahwa efek antargenerasi hilang setelah mikrobioma normal pulih. Ini berarti bahwa setiap perubahan dalam mikrobioma usus yang dapat menyebabkan efek antargenerasi dapat dicegah pada calon ayah," kata Peer Bork, direktur EMBL Heidelberg, yang berpartisipasi di ruang belajar.

"Langkah selanjutnya adalah memahami secara detail bagaimana berbagai faktor lingkungan, seperti obat-obatan, termasuk antibiotik, dapat memengaruhi garis keturunan pihak ayah dan juga perkembangan embrio."

Aile Denboba, penulis pertama publikasi ini dan mantan rekan postdoctoral di kelompok Hackett, sekarang pemimpin kelompok di Institut Imunologi dan Epigenetika Max Planck di Freiburg, Jerman, menambahkan: "Studi ini muncul dari keinginan untuk memahami pengaruhnya lingkungan pada ayah, dengan melihat mikrobioma usus sebagai penghubung interaksi antara tuan rumah dan lingkungan, sehingga menciptakan model penyebab yang memadai untuk menilai risiko kesehatan antargenerasi dalam sistem ekologi yang kompleks."

Pengaruh ayah terhadap risiko penyakit selama kehamilan

Dalam penelitiannya, Hackett dan rekan-rekannya juga menemukan bahwa cacat plasenta, termasuk vaskularisasi yang buruk dan pertumbuhan yang lambat, lebih sering terjadi pada kehamilan yang melibatkan laki-laki disbiotik. Plasenta yang rusak menunjukkan tanda-tanda komplikasi kehamilan yang umum terjadi pada manusia yang disebut preeklampsia, yang menyebabkan terhambatnya pertumbuhan keturunan dan merupakan faktor risiko berbagai penyakit di kemudian hari.

"Penelitian kami menunjukkan adanya saluran komunikasi antara mikrobioma usus dan sistem reproduksi pada mamalia. Selain itu, faktor lingkungan yang mengganggu sinyal-sinyal ini pada calon ayah meningkatkan risiko buruk terhadap kesehatan keturunan dengan mengubah perkembangan plasenta," kata Jamie Hackett, Koordinator proyek penelitian dan ketua kelompok EMBL Roma

"Ini menyiratkan bahwa pada tikus, lingkungan pihak ayah sebelum pembuahan dapat memengaruhi sifat-sifat keturunan yang tidak bergantung pada warisan genetik."

"Pada saat yang sama, kami menemukan bahwa efek ini hanya diamati pada satu generasi, dan saya harus menekankan bahwa penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk memeriksa seberapa luas efek ini dan apakah dampaknya bermakna pada manusia. Ada perbedaan bawaan yang perlu diperhitungkan saat menerjemahkan penelitian pada tikus ke manusia."

Hackett melanjutkan: “Tetapi mengingat meluasnya penggunaan pola makan dan praktik antibiotik dalam budaya Barat yang diketahui mengganggu mikrobioma usus, penting untuk melihat lebih dekat dampak antargenerasi dari ayah dan bagaimana hal tersebut dapat memengaruhi hasil kehamilan. Dan risiko penyakit pada populasi.” "