La microbiota intestinal del padre influye en la siguiente generación

Un estudio del grupo de Hackett en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Roma descubrió que alterar el microbioma intestinal en ratones machos aumenta el riesgo de enfermedades en su futura descendencia.

El microbioma intestinal es la comunidad microbiana que habita el tracto gastrointestinal. Es responsable de la producción de enzimas, metabolitos y otras moléculas importantes para el metabolismo del huésped y su respuesta al medio ambiente.

Por lo tanto, un microbioma intestinal equilibrado es importante para la salud de los mamíferos, ya que ayuda a regular los sistemas inmunitario y endocrino. Esto, a su vez, influye en la fisiología de los tejidos de todo el cuerpo. Sin embargo, se sabía poco sobre la influencia del microbioma intestinal en la función reproductiva del huésped y si un microbioma paterno alterado podría afectar la salud de su descendencia.

El grupo de Hackett en el EMBL de Roma, junto con los grupos de Bork y Zimmermann en el EMBL de Heidelberg, se propuso responder a esta pregunta. Sus resultados, publicados en la revista Nature, demostraron que la alteración del microbioma intestinal en ratones machos aumenta la probabilidad de que sus crías nazcan con bajo peso y presenten un mayor riesgo de muerte prematura.

Transmitiendo información a la siguiente generación

Para estudiar el impacto del microbioma intestinal en la reproducción masculina y su descendencia, los investigadores alteraron la composición microbiana intestinal de ratones macho tratándolos con antibióticos comunes que no llegan al torrente sanguíneo. Esto provoca una afección llamada disbiosis, en la que el ecosistema microbiano intestinal se desequilibra.

Los científicos analizaron los cambios en la composición de metabolitos testiculares importantes. Descubrieron que la disbiosis en ratones machos afectaba la fisiología testicular, así como la composición de metabolitos y la señalización hormonal. Al menos parte de este efecto se debió a cambios en los niveles de leptina, la hormona clave, en la sangre y los testículos de los machos con disbiosis inducida.

Estas observaciones sugieren que los mamíferos tienen un "eje intestino-línea germinal" que es un vínculo importante entre el intestino, su microbiota y la línea germinal.

Para comprender la importancia de este "eje intestino-línea germinal" para la heredabilidad, los científicos cruzaron machos no tratados o disbióticos con hembras no tratadas. Las crías de padres disbióticos tuvieron un peso al nacer significativamente menor y una mayor mortalidad postparto. Diferentes combinaciones de antibióticos, así como el tratamiento con laxantes que inducen disbiosis (que también alteran la microbiota), tuvieron efectos similares en la descendencia.

Es importante destacar que este efecto es reversible. Una vez suspendidos los antibióticos, el microbioma paterno se restaura. Cuando ratones con microbioma restaurado se aparean con hembras no tratadas, sus crías nacen con peso normal y se desarrollan con normalidad.

"Observamos que los efectos intergeneracionales desaparecieron tras la restauración del microbioma normal. Esto significa que cualquier cambio en el microbioma intestinal que pudiera causar efectos intergeneracionales puede prevenirse en los futuros padres", afirmó Peer Bork, director del EMBL Heidelberg, quien participó en el estudio.

El siguiente paso es comprender en detalle cómo diversos factores ambientales, como los medicamentos (incluidos los antibióticos), pueden influir en las líneas germinales paternas y, por ende, en el desarrollo embrionario.

Aile Denboba, primera autora del artículo y exbecaria postdoctoral del grupo de Hackett, actualmente líder de grupo en el Instituto Max Planck de Inmunología y Epigenética en Friburgo, Alemania, añadió: «El estudio surgió del deseo de comprender la influencia del entorno en los padres, considerando el microbioma intestinal como un puente entre las interacciones entre el huésped y el entorno, creando un modelo de causa suficiente para evaluar los riesgos para la salud intergeneracional en sistemas ecológicos complejos».

La influencia de los padres en el riesgo de enfermedades durante el embarazo

En su trabajo, Hackett y sus colegas también descubrieron que los defectos placentarios, como la vascularización deficiente y el crecimiento lento, eran más comunes en los embarazos de machos disbióticos. Las placentas defectuosas presentaban signos de una complicación común del embarazo en humanos, llamada preeclampsia, que provoca un crecimiento deficiente en la descendencia y es un factor de riesgo para diversas enfermedades en etapas posteriores de la vida.

"Nuestro estudio demuestra la existencia de un canal de comunicación entre el microbioma intestinal y el sistema reproductivo en mamíferos. Además, los factores ambientales que alteran estas señales en los futuros padres aumentan el riesgo de problemas de salud en la descendencia al alterar el desarrollo placentario", afirmó Jamie Hackett, coordinador del proyecto de investigación y líder del grupo EMBL Roma.

"Esto implica que en los ratones, el entorno paterno inmediatamente antes de la concepción puede influir en los rasgos de la descendencia independientemente de la herencia genética".

Al mismo tiempo, descubrimos que este efecto solo ocurre en una generación, y debo enfatizar que se necesita más investigación para examinar su extensión y si son relevantes para los humanos. Existen diferencias inherentes que deben tenerse en cuenta al trasladar los hallazgos en ratones a los humanos.

Hackett continuó: «Pero dado el uso generalizado de prácticas dietéticas y antibióticas en la cultura occidental, que se sabe que alteran el microbioma intestinal, es importante analizar más de cerca los efectos intergeneracionales de los padres y cómo pueden influir en los resultados del embarazo y el riesgo de enfermedades en la población».