父親の腸内細菌叢が次に及ぼす影響世代

ローマの欧州分子生物学研究所 (EMBL) の Hackett 氏のグループが主導したこの研究では、雄マウスの腸内微生物叢を破壊すると、将来の子孫の疾患リスクが増加することがわかりました。

腸内微生物叢は、消化管に生息する微生物群です。腸内細菌叢は、宿主の代謝や環境への反応に重要な酵素、代謝産物、その他の分子の生成を担っています。

したがって、バランスの取れた腸内細菌叢は哺乳類の健康にとって重要であり、免疫系と内分泌系の調節に役立ちます。これは、体全体の組織の生理機能に影響を及ぼします。しかし、腸内細菌叢が宿主の生殖機能に与える影響や、父親の細菌叢の変化が子孫の健康に影響を与えるかどうかについては、ほとんどわかっていませんでした。

ローマの EMBL の Hackett のグループは、ハイデルベルクの EMBL の Bork および Zimmermann のグループと共同で、この疑問に答えることにしました。Nature 誌に掲載された研究結果によると、オスのマウスの腸内細菌叢が乱れると、子孫が低出生体重で生まれ、早死にするリスクが高まる可能性が高くなります。

次世代への情報の継承

腸内微生物叢が雄の生殖とその子孫に与える影響を研究するため、研究者らは、血流に入らない一般的な抗生物質で雄マウスを治療し、腸内の微生物の構成を変えました。これにより、腸内の微生物生態系のバランスが崩れるディスバイオシスと呼ばれる状態が発生します。

その後、科学者らは重要な精巣代謝物の組成の変化を分析しました。その結果、雄マウスのディスバイオシスが精巣生理機能だけでなく、代謝物組成やホルモンシグナル伝達にも影響を及ぼすことがわかりました。この効果の少なくとも一部は、腸内細菌叢異常を誘発された雄の血液と精巣における主要ホルモンであるレプチンのレベルの変化によるものでした。

これらの観察結果は、哺乳類には腸、腸内細菌叢、生殖細胞系列の間に重要なつながりとなる「腸内生殖細胞系列軸」があることを示唆しています。

遺伝形質にとってのこの「腸内生殖系列軸」の重要性を理解するために、科学者たちは未治療またはディスバイオシスの雄と未治療の雌を交配しました。ディスバイオシスの父親から生まれたマウスは、出生時体重が著しく低く、出生後の死亡率が上昇しました。抗生物質のさまざまな組み合わせ、およびディスバイオシスを引き起こす下剤（これも微生物叢を乱します）による治療は、子孫に同様の影響を及ぼしました。

この影響は可逆的であることに留意することが重要です。抗生物質の投与を中止すると、父親の微生物叢は回復します。マイクロバイオームが回復したマウスを未治療のメスと交配させたところ、その子孫は正常体重で生まれ、正常に成長しました。

「正常なマイクロバイオームが回復すると、世代間影響は消えることが分かりました。これは、世代間影響を引き起こす可能性のある腸内マイクロバイオームの変化を、妊娠中の父親では防ぐことができることを意味します」と、この研究に参加したEMBLハイデルベルク所長のピア・ボルク氏は語りました。

「次のステップは、抗生物質を含む薬物などのさまざまな環境要因が、父親の生殖細胞系列、ひいては胎児の発達にどのように影響するかを詳細に理解することです。」

この論文の第一著者であり、ハケット氏のグループの元ポスドク研究員で、現在はドイツのフライブルクにあるマックス・プランク免疫学・エピジェネティクス研究所のグループリーダーであるアイル・デンボバ氏は、次のように付け加えた。「この研究は、環境が父親に与える影響を理解したいという願望から生まれたもので、腸内微生物叢を宿主と環境の相互作用のリンクとして捉え、複雑な生態系における世代間の健康リスクを評価するための十分な原因モデルを作成しました。」

妊娠中の疾患リスクに対する父親の影響

この研究で、ハケット氏と彼の同僚は、血管新生不良や成長の遅れなどの胎盤の欠陥が、腸内細菌叢異常の男性の妊娠でより一般的であることも発見した。欠陥のある胎盤は、子癇前症と呼ばれるヒトによく見られる妊娠合併症の兆候を示しており、子の成長不良につながり、その後の人生でさまざまな病気のリスク要因となる。

「私たちの研究は、哺乳類の腸内微生物叢と生殖器系の間にコミュニケーションチャネルが存在することを証明しています。さらに、妊娠中の父親のこれらのシグナルを妨害する環境要因は、胎盤の発達を変化させることで、子の健康に悪影響を与えるリスクを高めます」と、研究プロジェクトのコーディネーターでEMBLローマのグループリーダーであるジェイミー・ハケット氏は述べた。

「これは、マウスでは、受胎直前の父親の環境が遺伝的継承とは無関係に子の特性に影響を与える可能性があることを意味しています。」

「同時に、この影響は1世代でのみ観察されることがわかったため、これらの影響がどれほど広範囲に及んでいるか、そしてそれが人間にとって意味があるかどうかを調べるために、さらに研究を行う必要があることを強調しなければなりません。マウスの研究を人間に翻訳する際には、生来の違いを考慮する必要があります。人間も同様です。」

ハケット氏はさらにこう続けた。「しかし、西洋文化では腸内細菌叢を乱すことが知られている食事や抗生物質の摂取が広く行われていることを考えると、父親の世代間影響と、それが妊娠の結果や人口の疾病リスクにどのように影響するかを詳しく調べることが重要です。」 "