La microbiota intestinal del padre afecta a la próxima generación
Alterar la microbiota intestinal de ratones macho antes de la concepción incrementa el riesgo de enfermedades en su descendencia
La microbiota intestinal es la comunidad microbiana que habita el tracto gastrointestinal. Es la responsable de producir enzimas, metabolitos, y otras moléculas cruciales para el metabolismo y la respuesta a factores ambientales.
El "eje intestino-línea germinal" es una conexión entre el intestino, su microbiota y la línea germinal.
Joana Carvalho/Isabel Romero Calvo/EMBL
En consecuencia, una microbiota intestinal equilibrada es importante para la salud de los mamíferos y ayuda a regular el sistema inmune y endocrino. Esto, a su vez, afecta la fisiología de los tejidos de todo el cuerpo. Sin embargo, se sabía poco sobre el impacto de la microbiota intestinal en la reproducción del huésped, y si la alteración en la microbiota del padre puede influir en su descendencia.
El grupo Hackett en EMBL Roma, en colaboración con los grupos Bork y Zimmermann de EMBL Heidelberg, se propusieron responder a esta pregunta, y publican ahora los resultados en la revista Nature. Los científicos demostraron que una alteración en la microbiota intestinal en los ratones macho, incrementa la probabilidad de que sus crías nazcan con bajo peso, tengan una restricción severa del crecimiento y mueran prematuramente.
Lo que se transmite a la siguiente generación
Para estudiar los efectos de la microbiota intestinal en la reproducción masculina y su descendencia, los investigadores alteraron la composición de la microbiota intestinal en ratones macho, tratándolos con antibióticos comunes que no entran en el flujo sanguíneo. Esto induce a una condición llamada disbiosis, en la cual el ecosistema microbiano en el intestino se desequilibra. Los científicos analizaron entonces los cambios en la composición de importantes metabolitos testiculares.
Descubrieron que en ratones macho, la disbiosis afecta la fisiología de los testículos, así como la composición de los metabolitos y la señalización hormonal. Al menos parte de este efecto fue mediado por cambios en los niveles de la hormona clave leptina en la sangre y en los testículos de machos con disbiosis inducida. Estas observaciones sugieren que en los mamíferos existe un ‘eje intestino-línea germinal’ como una conexión importante entre el intestino, su microbiota y la línea germinal.
Para comprender la relevancia que este eje ‘intestino-línea germinal’ tiene para los rasgos heredados por la descendencia, los científicos cruzaron machos no tratados y machos disbióticos con hembras no tratadas. Las crías de ratón nacidas de padres disbióticos mostraron pesos significativamente más bajos al nacer y una mayor tasa de mortalidad postnatal. Diferentes combinaciones de antibióticos y tratamientos con laxantes que inducen a la disbiosis (que también alteran la microbiota) afectaron de manera similar a la descendencia.
Es importante destacar que este efecto es reversible. Cuando se retiran los antibióticos, la microbiota paterna se recupera. Cuando los ratones ‘recuperados’ fueron cruzados con hembras no tratadas, sus crías nacieron con un peso normal y también se desarrollaron de manera normal.
“Hemos observado que estos efectos intergeneracionales desaparecen cuando la microbiota es restaurada. Esto significa que cualquier alteración de la microbiota intestinal capaz de provocar efectos intergeneracionales podría prevenirse o tratarse en los futuros padres,” afirmó Peer Bork, Director de EMBL Heidelberg, quien participó en el estudio. “El siguiente paso será comprender en detalle cómo diferentes factores ambientales, como medicamentos, incluidos los antibióticos, pueden alterar la línea germinal paterna y, por tanto, al desarrollo embrionario.” Ayele Denboba, primer autor de la publicación y ex postdoctorando en el Grupo Hackett, ahora jefe de grupo en el Instituto Max Planck de Inmunología y Epigenética de Friburgo (Alemania), añadió: “El estudio se originó para comprender el impacto ambiental en los padres considerando la microbiota intestinal como un nexo de interacciones huésped-ambiente, creando así un modelo de causa suficiente para evaluar los riesgos intergeneracionales para la salud en sistemas ecológicos complejos.”
Impacto paterno en el riesgo de enfermedades obstétricas
En su trabajo, Hackett y sus colegas también descubrieron que defectos placentarios como una vascularización deficiente y un crecimiento reducido, ocurren de manera más frecuente en embarazos que involucran machos disbióticos. Las placentas afectadas mostraron características de una complicación común del embarazo en humanos llamada preclamsia, que conduce a un crecimiento deficiente de la descendencia y es un factor de riesgo para desarrollar una amplia gama de enfermedades comunes en el futuro.
“Nuestro estudio demuestra la existencia de un canal de comunicación entre la microbiota intestinal y el sistema reproductor de los mamíferos. Es más, los factores ambientales que perturban estas señales en los futuros padres aumentan el riesgo de salud adversa en la descendencia, al alterar el desarrollo de la placenta”, afirmó Jamie Hackett, coordinador del proyecto de investigación y jefe de grupo en EMBL Roma. “Esto implica que, en ratones, el entorno del padre justo antes de la concepción puede influir en los rasgos de la descendencia independientemente de la herencia genética.”
“Por otro lado, descubrimos que el efecto es sólo para una generación, y quiero dejar claro que se necesitan más estudios para investigar hasta qué punto estos efectos son generalizados y si tienen relevancia en humanos. Hay diferencias intrínsecas que deben tenerse en cuenta al trasladar los resultados de los modelos de ratones a los humanos.” Hackett agregó: “Dada la prevalencia generalizada de prácticas alimentarias y antibióticas en la cultura occidental, que son conocidas por alterar la microbiota intestinal, es importante considerar los efectos intergeneracionales paternos más cuidadosamente, y cómo pueden estar afectando a los resultados del embarazo y el riesgo de enfermedad de la población.”
Publicación original
Ayele Argaw-Denboba, Thomas S. B. Schmidt, Monica Di Giacomo, Bobby Ranjan, Saravanan Devendran, Eleonora Mastrorilli, Catrin T. Lloyd, Danilo Pugliese, Violetta Paribeni, Juliette Dabin, Alessandra Pisaniello, Sergio Espinola, Alvaro Crevenna, Subhanita Ghosh, Neil Humphreys, Olga Boruc, Peter Sarkies, Michael Zimmermann, Peer Bork, Jamie A. Hackett; "Paternal microbiome perturbations impact offspring fitness"; Nature, 2024-5-1
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