肠道微生物群是占据胃肠道的微生物群落。它负责产生酶、代谢物和其他对宿主代谢至关重要的分子，以及对环境的响应。
因此，平衡的肠道微生物群对于维持整体健康非常重要。研究人员进行了一项研究，涉及雄性小鼠，并给它们施用常见抗生素以改变其肠道微生物群的组成，导致了一种称为肠道菌群失调的状况。他们发现，由肠道菌群失调的小鼠所生的后代出生体重较低，并且出现生长问题和产后死亡风险增加的情况。
在许多方面，肠道微生物群在哺乳动物的健康中发挥着作用，包括调节免疫系统和内分泌系统，这可能影响全身各个组织的生理。然而，肠道微生物群对宿主生殖的影响，以及父亲的微生物群变化是否会影响其后代的适应能力尚不十分清楚。
EMBL罗马的Hackett小组与EMBL海德堡的Bork小组和Zimmermann小组合作，试图解决这个问题。他们的发现现已发表在《自然》杂志上，表明在雄性小鼠中破坏肠道微生物群会增加其后代生殖成功受损的可能性。研究人员发现，当雄性小鼠接受抗生素治疗以改变其肠道微生物时，会导致肠道微生物生态系统失衡，称为肠道菌群失调。这种肠道菌群失调影响了重要睾丸代谢物的组成，进而影响了雄性小鼠的生殖能力和后代的健康。该研究表明，雄性小鼠的肠道菌群失调可能导致其后代出生体重过低，并且面临早夭的风险。睾丸的生理、代谢物组成和激素信号受到诱导性菌群失调的影响。肠道菌群失调的雄性小鼠血液和睾丸中激素瘦素水平的变化表明了肠道、微生物群落与哺乳动物生殖系之间的联系，被称为“肠道-生殖系轴”。科学家们将未治疗或肠道菌群失调的雄性小鼠与未治疗的雌性小鼠交配，以了解这一轴对后代遗传特征的影响。由肠道菌群失调的父亲所生的小鼠幼仔出生体重显著较低，并存在其他问题。观察到了增加的产后死亡率，各种抗生素和导致肠道菌群失调的泻药的组合以类似方式影响后代。值得注意的是，这种影响是可逆的，因为停用抗生素可以使父亲的微生物群恢复。与未治疗的雌性小鼠交配时，恢复了微生物群的小鼠所生的后代显示出正常的出生体重和健康发育。这表明，在恢复正常微生物群时，代际效应消失。任何对肠道微生物群的破坏都可以通过恢复正常微生物群来纠正。EMBL海德堡的主任Peer Bork表示，该研究发现代际效应在未来的父亲中可能是可以预防的。他还提到，下一步将详细了解各种环境因素，如抗生素等药物，如何影响父代生殖系和胚胎发育。发表的第一作者、Hackett小组的前博士后Ayele Denboba，现在是德国弗莱堡马克斯·普朗克免疫学与表观遗传学研究所的组长，补充说，这项研究旨在通过关注肠道微生物群来理解父亲的环境影响。
“宿主与其环境之间的相互作用创造了一个模型，可以用来评估复杂生态系统中跨代健康风险。”
父亲对妊娠疾病风险的影响
在其研究中，Hackett及其团队还发现，涉及肠道菌群失调的雄性小鼠的妊娠中，胎盘异常（如血液供应不足和生长受限）更为常见。这些异常胎盘显示出先兆子痫的迹象，这是一种常见的妊娠并发症，可能导致后代生长受损，并且是后来生活中发展各种疾病的风险因素。这项研究揭示了肠道微生物群与哺乳动物生殖系统之间的联系。根据领导该研究项目的Jamie Hackett表示，在潜在父亲中破坏这些信号会通过影响胎盘发育来增加后代的健康风险。研究结果表明，在小鼠中，父亲在受孕前的环境可以影响后代特征，而与遗传继承无关。此外，这一影响仅持续一代。
需要明确的是，进一步的研究仍然是必要的，以探索这些影响的普遍性及其在人体中的相关性。在将小鼠模型的发现应用于人类时，需要考虑固有差异。”Hackett补充道：“然而，考虑到西方文化中已知会破坏肠道微生物群的饮食和抗生素使用的普遍性，有必要仔细考虑父亲的代际效应及其如何影响妊娠结果和人群中的疾病风险。”
