จุลินทรีย์ในลำไส้ของพ่อมีอิทธิพลต่อรุ่นต่อไป

การศึกษาวิจัยโดยกลุ่มของ Hackett จากห้องปฏิบัติการชีววิทยาโมเลกุลแห่งยุโรป (EMBL) ในกรุงโรมพบว่าการทำลายไมโครไบโอมในลำไส้ของหนูตัวผู้จะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโรคในลูกหลานในอนาคต

ไมโครไบโอมในลำไส้คือชุมชนจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในทางเดินอาหาร ทำหน้าที่ผลิตเอนไซม์ เมตาบอไลต์ และโมเลกุลอื่นๆ ที่สำคัญต่อการเผาผลาญของร่างกายและการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม

ไมโครไบโอมในลำไส้ที่สมดุลจึงมีความสำคัญต่อสุขภาพของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม โดยช่วยควบคุมระบบภูมิคุ้มกันและระบบต่อมไร้ท่อ ซึ่งจะส่งผลต่อสรีรวิทยาของเนื้อเยื่อต่างๆ ทั่วร่างกาย อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อมูลน้อยมากเกี่ยวกับอิทธิพลของไมโครไบโอมในลำไส้ต่อการทำงานของระบบสืบพันธุ์ของโฮสต์ และว่าไมโครไบโอมของพ่อที่เปลี่ยนแปลงไปจะส่งผลต่อสุขภาพของลูกหรือไม่

กลุ่มของ Hackett ที่ EMBL ในกรุงโรม ร่วมกับกลุ่มของ Bork และ Zimmermann ที่ EMBL ในไฮเดลเบิร์ก พยายามที่จะตอบคำถามนี้ ผลการศึกษาของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Natureแสดงให้เห็นว่าการทำลายจุลินทรีย์ในลำไส้ของหนูตัวผู้จะเพิ่มโอกาสที่ลูกของหนูจะเกิดมามีน้ำหนักแรกเกิดต่ำ และจะมีความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตก่อนวัยอันควรเพิ่มมากขึ้น

การถ่ายทอดข้อมูลสู่คนรุ่นต่อไป

เพื่อศึกษาผลกระทบของไมโครไบโอมในลำไส้ต่อการสืบพันธุ์ของตัวผู้และลูกหลาน นักวิจัยได้เปลี่ยนองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในลำไส้ของหนูตัวผู้โดยการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะทั่วไปที่ไม่เข้าสู่กระแสเลือด ทำให้เกิดภาวะที่เรียกว่า dysbiosis ซึ่งระบบนิเวศของจุลินทรีย์ในลำไส้จะไม่สมดุล

จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้วิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของเมแทบอไลต์ที่สำคัญของอัณฑะ พบว่าภาวะ dysbiosis ในหนูตัวผู้ส่งผลต่อสรีรวิทยาของอัณฑะ รวมถึงองค์ประกอบของเมแทบอไลต์และการส่งสัญญาณของฮอร์โมน ผลกระทบอย่างน้อยส่วนหนึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของระดับฮอร์โมนหลักเลปตินในเลือดและอัณฑะของหนูตัวผู้ที่เกิดภาวะ dysbiosis

การสังเกตเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมี "แกนลำไส้-เซลล์สืบพันธุ์" ซึ่งเป็นตัวเชื่อมโยงที่สำคัญระหว่างลำไส้ จุลินทรีย์ และเซลล์สืบพันธุ์

เพื่อทำความเข้าใจถึงความสำคัญของ “แกนลำไส้-เชื้อโรค” ต่อการถ่ายทอดทางพันธุกรรม นักวิทยาศาสตร์ได้ผสมพันธุ์ตัวผู้หรือตัวผู้ที่มีปัญหาสุขภาพกับตัวเมียที่ไม่ได้รับการรักษา ลูกสุนัขของพ่อที่มีปัญหาสุขภาพมีน้ำหนักแรกเกิดต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญและอัตราการเสียชีวิตหลังคลอดเพิ่มขึ้น การใช้ยาปฏิชีวนะร่วมกันหลายแบบ รวมถึงการรักษาด้วยยาระบายที่ทำให้เกิดปัญหาสุขภาพ (ซึ่งทำลายจุลินทรีย์ด้วย) มีผลคล้ายกันกับลูกหลาน

สิ่งสำคัญคือผลกระทบนี้สามารถกลับคืนได้ เมื่อหยุดใช้ยาปฏิชีวนะ ไมโครไบโอมของพ่อหนูก็จะกลับคืนมา เมื่อหนูที่มีไมโครไบโอมที่กลับคืนมาได้รับการผสมพันธุ์กับหนูตัวเมียที่ไม่ได้รับการรักษา ลูกของหนูเหล่านี้จะเกิดมามีน้ำหนักปกติและมีพัฒนาการตามปกติ

“เราสังเกตว่าผลกระทบต่อรุ่นต่อรุ่นหายไปหลังจากที่ไมโครไบโอมปกติได้รับการฟื้นฟู ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในไมโครไบโอมลำไส้ที่อาจทำให้เกิดผลกระทบต่อรุ่นต่อรุ่นสามารถป้องกันได้ในตัวคุณพ่อในอนาคต” Peer Bork ผู้อำนวยการ EMBL Heidelberg ซึ่งมีส่วนร่วมในการศึกษากล่าว

“ขั้นตอนต่อไปคือการทำความเข้าใจในรายละเอียดว่าปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมต่างๆ เช่น ยาต่างๆ รวมทั้งยาปฏิชีวนะ สามารถส่งผลต่อเซลล์สืบพันธุ์ของพ่อและการพัฒนาตัวอ่อนได้อย่างไร”

Aile Denboba ผู้เขียนคนแรกของเอกสารฉบับนี้และอดีตนักวิจัยหลังปริญญาเอกในกลุ่มของ Hackett ซึ่งปัจจุบันเป็นหัวหน้ากลุ่มที่สถาบัน Max Planck Institute for Immunology and Epigenetics ในเมือง Freiburg ประเทศเยอรมนี กล่าวเสริมว่า "การศึกษาครั้งนี้เกิดจากความปรารถนาที่จะทำความเข้าใจถึงอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมที่มีต่อบิดา โดยพิจารณาไมโครไบโอมในลำไส้เป็นสะพานเชื่อมระหว่างปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฮสต์กับสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะสร้างแบบจำลองสาเหตุที่เพียงพอสำหรับการประเมินความเสี่ยงต่อสุขภาพระหว่างรุ่นในระบบนิเวศน์ที่ซับซ้อน"

อิทธิพลของพ่อต่อความเสี่ยงต่อการเกิดโรคในช่วงตั้งครรภ์

ในงานของพวกเขา Hackett และเพื่อนร่วมงานยังพบอีกด้วยว่าข้อบกพร่องของรก รวมถึงการสร้างหลอดเลือดที่ไม่ดีและการเจริญเติบโตที่ช้า มักเกิดขึ้นบ่อยในหญิงตั้งครรภ์ที่มีภาวะร่างกายไม่ปกติ รกที่มีข้อบกพร่องแสดงสัญญาณของภาวะแทรกซ้อนในการตั้งครรภ์ที่พบได้บ่อยในมนุษย์ที่เรียกว่าครรภ์เป็นพิษ ซึ่งนำไปสู่การเจริญเติบโตที่ไม่ดีของลูกหลาน และเป็นปัจจัยเสี่ยงต่อโรคต่างๆ มากมายในภายหลัง

“การศึกษาของเราแสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของช่องทางการสื่อสารระหว่างไมโครไบโอมในลำไส้และระบบสืบพันธุ์ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ยิ่งไปกว่านั้น ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ขัดขวางสัญญาณเหล่านี้ในผู้ที่ตั้งครรภ์จะทำให้มีความเสี่ยงต่อสุขภาพของลูกเพิ่มขึ้นโดยการเปลี่ยนแปลงการพัฒนาของรก” เจมี่ แฮ็คเกตต์ ผู้ประสานงานโครงการวิจัยและหัวหน้ากลุ่ม EMBL Rome กล่าว

"สิ่งนี้หมายความว่าในหนู สภาพแวดล้อมของพ่อทันทีก่อนการปฏิสนธิสามารถส่งผลต่อลักษณะของลูกหลานได้ โดยไม่เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม"

“ในเวลาเดียวกัน เราพบว่าผลกระทบนี้เกิดขึ้นในรุ่นเดียวเท่านั้น และฉันต้องเน้นย้ำว่าจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อตรวจสอบว่าผลกระทบเหล่านี้แพร่หลายแค่ไหนและเกี่ยวข้องกับมนุษย์หรือไม่ มีความแตกต่างโดยธรรมชาติที่ต้องนำมาพิจารณาเมื่อแปลผลการวิจัยในหนูไปยังมนุษย์”

แฮ็กเกตต์กล่าวต่อว่า "แต่เมื่อพิจารณาถึงการใช้แนวทางปฏิบัติด้านโภชนาการและยาปฏิชีวนะอย่างแพร่หลายในวัฒนธรรมตะวันตก ซึ่งเป็นที่รู้กันว่าจะไปทำลายไมโครไบโอมในลำไส้ จึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องพิจารณาผลกระทบต่อรุ่นต่อรุ่นของพ่ออย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น และดูว่าผลกระทบดังกล่าวอาจส่งผลต่อผลลัพธ์ของการตั้งครรภ์และความเสี่ยงต่อโรคในกลุ่มประชากรอย่างไร"