‘Sumbu saluran pencernaan-jaringan germinal’ adalah hubungan antara saluran pencernaan, mikrobiota, dan jaringan germinal. Kredit: Joana Carvalho/Isabel Romero Calvo/EMBL
Penelitian yang dilakukan oleh kelompok Hackett di Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (EMBL) di Roma menunjukkan bahwa mengubah mikrobioma usus tikus jantan meningkatkan kemungkinan penyakit pada generasi berikutnya.
Penelitian yang dipimpin oleh kelompok Hackett di EMBL mengungkapkan bahwa mengganggu mikrobiota usus pada tikus jantan memengaruhi keturunannya, yang mengakibatkan berat badan lahir lebih rendah dan tingkat kematian lebih tinggi. Dampak antargenerasi ini dimediasi melalui ‘sumbu garis keturunan usus’ yang baru diidentifikasi, yang memengaruhi sinyal hormonal dan fisiologi testis, tetapi efek ini dapat dipulihkan setelah mikrobiota normal dipulihkan.
Mikrobiota usus adalah komunitas mikroorganisme yang hidup di saluran pencernaan. Mikrobiota ini berperan penting dalam menghasilkan enzim, metabolit, dan molekul lain yang penting bagi metabolisme inang dan respons lingkungan.
Oleh karena itu, mikrobiota usus yang seimbang penting bagi kesehatan mamalia dalam banyak hal, seperti membantu mengatur sistem imun dan endokrin. Hal ini, pada gilirannya, memengaruhi fisiologi jaringan di seluruh tubuh. Namun, sedikit yang diketahui tentang dampak mikrobiota usus pada reproduksi inang, dan apakah mikrobiota yang berubah pada seorang ayah dapat memengaruhi kebugaran keturunannya.
Kelompok Hackett di EMBL Roma, bekerja sama dengan kelompok Bork dan Zimmermann di EMBL Heidelberg, berupaya menjawab pertanyaan ini, dengan hasil mereka kini diterbitkan dalam jurnal AlamPara ilmuwan menunjukkan bahwa mengganggu mikrobiota usus pada tikus jantan meningkatkan kemungkinan keturunannya lahir dengan berat badan rendah, dan lebih mungkin mati prematur.
Apa yang diwariskan ke generasi berikutnya
Untuk mempelajari dampak mikrobiota usus pada reproduksi jantan dan keturunannya, para peneliti mengubah komposisi mikroba usus pada tikus jantan dengan mengobatinya menggunakan antibiotik umum yang tidak masuk ke aliran darah. Hal ini menyebabkan kondisi yang disebut disbiosis, yang menyebabkan ekosistem mikroba dalam usus menjadi tidak seimbang.
Para ilmuwan kemudian menganalisis perubahan dalam komposisi metabolit testis yang penting. Mereka menemukan bahwa pada tikus jantan, disbiosis memengaruhi fisiologi testis, serta komposisi metabolit dan sinyal hormonal. Setidaknya sebagian dari efek ini dimediasi oleh perubahan kadar hormon utama leptin dalam darah dan testis laki-laki dengan disbiosis yang diinduksi. Pengamatan ini menunjukkan bahwa pada mamalia, ‘sumbu usus-garis keturunan’ ada sebagai hubungan penting antara usus, mikrobiota, dan garis keturunan.
Animasi yang merinci temuan tersebut. Kredit: Laboratorium Biologi Molekuler Eropa
Untuk memahami relevansi sumbu ‘garis keturunan-usus’ ini terhadap sifat yang diwariskan kepada keturunan, para ilmuwan mengawinkan jantan yang tidak diobati atau yang disbiotik dengan betina yang tidak diobati. Anak tikus yang diinseminasi oleh ayah yang disbiotik menunjukkan berat lahir yang jauh lebih rendah dan tingkat kematian pascanatal yang meningkat. Berbagai kombinasi antibiotik serta pengobatan dengan pencahar yang memicu disbiosis (yang juga mengganggu mikrobiota) memengaruhi keturunan dengan cara yang sama.
Yang penting, efek ini bersifat reversibel. Setelah antibiotik dihentikan, mikrobiota paternal akan pulih. Ketika tikus dengan mikrobiota yang pulih dikawinkan dengan tikus betina yang tidak diobati, keturunannya akan lahir dengan berat badan normal dan tumbuh normal juga.
“Kami telah mengamati bahwa dampak antargenerasi menghilang begitu mikrobiota normal dipulihkan. Itu berarti bahwa setiap perubahan pada mikrobiota usus yang dapat menyebabkan dampak antargenerasi dapat dicegah pada calon ayah,” kata Peer Bork, Direktur EMBL Heidelberg, yang berpartisipasi dalam penelitian tersebut. “Langkah selanjutnya adalah memahami secara rinci bagaimana berbagai faktor lingkungan seperti obat-obatan termasuk antibiotik dapat memengaruhi garis keturunan ayah dan, oleh karena itu, perkembangan embrio.” Ayele Denboba, penulis pertama publikasi dan mantan postdoc di Hackett Group, sekarang Pemimpin Kelompok di Institut Imunologi dan Epigenetika Max Planck di Freiburg, Jerman menambahkan: “Penelitian ini berawal untuk memahami dampak lingkungan pada ayah dengan mempertimbangkan mikrobiota usus sebagai hubungan interaksi inang-lingkungan, sehingga menciptakan model penyebab yang cukup untuk menilai risiko kesehatan antargenerasi dalam sistem ekologi yang kompleks.”
Dampak ayah terhadap risiko penyakit kehamilan
Dalam penelitian mereka, Hackett dan rekan-rekannya juga menemukan bahwa cacat plasenta, termasuk vaskularisasi yang buruk dan pertumbuhan yang terhambat, terjadi lebih sering pada kehamilan yang melibatkan laki-laki disbiotik. Plasenta yang cacat menunjukkan ciri-ciri komplikasi kehamilan umum pada manusia yang disebut preeklamsia, yang menyebabkan gangguan pertumbuhan keturunan dan merupakan faktor risiko untuk mengembangkan berbagai macam penyakit umum di kemudian hari.
“Studi kami menunjukkan adanya saluran komunikasi antara mikrobiota usus dan sistem reproduksi pada mamalia. Terlebih lagi, faktor lingkungan yang mengganggu sinyal-sinyal ini pada calon ayah meningkatkan risiko kesehatan yang buruk pada keturunannya, melalui perubahan perkembangan plasenta,” kata Jamie Hackett, koordinator proyek penelitian dan Pemimpin Kelompok EMBL Roma. “Ini menyiratkan bahwa pada tikus, lingkungan seorang ayah tepat sebelum pembuahan dapat memengaruhi sifat keturunan secara independen dari pewarisan genetik.”
“Pada saat yang sama, kami menemukan bahwa efeknya hanya untuk satu generasi, dan saya harus menjelaskan bahwa penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menyelidiki seberapa luas efek ini dan apakah efek tersebut relevan pada manusia. Ada perbedaan intrinsik yang perlu dipertimbangkan saat menerjemahkan hasil dari model tikus ke manusia.” Hackett melanjutkan: “Namun mengingat prevalensi praktik diet dan antibiotik yang luas dalam budaya Barat yang diketahui mengganggu mikrobiota usus, penting untuk mempertimbangkan efek antargenerasi dari pihak ayah dengan lebih cermat – dan bagaimana efek tersebut dapat memengaruhi hasil kehamilan dan risiko penyakit populasi.”
Referensi: “Gangguan mikrobioma paternal berdampak pada kebugaran keturunan” oleh Ayele Argaw-Denboba, Thomas SB 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 dan Jamie A. Hackett, 31 April 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-07336-w
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
