Kann die Darmflora vererbt werden? Neue Studie: Schlechte Entwicklung des Nachwuchses könnte durch Darmflora-Störung beim Mann verursacht werden

Für viele Berufstätige von heute ist der Darm möglicherweise das anfälligste Organ. Das hektische Leben, unregelmäßige Ernährungs- und Ruhezeiten sowie die Vielzahl an Speisen zum Mitnehmen belasten den Darm ständig stark. Die meisten Magen-Darm-Beschwerden sind tatsächlich auf eine Störung der Darmflora zurückzuführen. In den Augen vieler Menschen handelt es sich dabei vielleicht nicht um ein ernstes Problem, das durch die Einnahme einiger Schmerzmittel behoben werden kann.

Was aber, wenn diese kleine Bakteriengemeinschaft auch das Wachstum und die Entwicklung zukünftiger Generationen beeinflussen kann? Wir alle wissen, dass Gene vererbt werden können, aber es ist unbekannt, dass die Darmflora auch durch Vererbung die nächste Generation beeinflussen kann. Erst kürzlich veröffentlichte das Team um Jamie A. Hackett eine Studie in „Nature“, in der es einen Zusammenhang zwischen Wachstum und Entwicklung des Nachwuchses und der Darmflora der werdenden Väter herstellte und sogar einen Regulationsmechanismus für die Darm-Reproduktionsachse etablierte. Damit wurde festgestellt, dass Störungen der Darmflora die Ursache für die schlechte Entwicklung des Nachwuchses sind .

Die negative Entwicklung der Nachkommen ist anhaltend, aber auch reversibel

Die Forscher erstellten ein Induktionsmodell für das Ungleichgewicht des Darmmikrobioms bei männlichen Mäusen, indem sie die Arzneimittelwirkung mithilfe nicht resorbierbarer Antibiotika (nABX) direkt behinderten. Die sechswöchige Verabreichung von niedrig dosiertem nABX an männliche Mäuse führte zu einer signifikanten Abnahme der Diversität, Häufigkeit und Reichhaltigkeit der Darmmikrobiota bei männlichen Mäusen und verursachte somit ein Ungleichgewicht der Darmflora . Es zeigte sich jedoch, dass dieses Phänomen reversibel war und sich nach 8-wöchigem Absetzen von nABX allmählich zurückbildete.

Es ist zu beachten, dass nABX das gastrointestinale Epithel nicht durchdringen kann. Daher kann mithilfe der 16s-ribosomalen RNA-Sequenzierung gezeigt werden, dass das Ungleichgewicht des Darmmikrobioms in direktem Zusammenhang mit der Fortpflanzung steht. Die Sequenzierungsergebnisse zeigten, dass es nach einer 6-wöchigen nABX-Behandlung keine signifikanten Auswirkungen auf Körpergewicht, Fruchtbarkeit und Überleben männlicher Mäuse mit einem Ungleichgewicht der Darmflora gab.

Anschließend paarten die Forscher mit nABX behandelte männliche Mäuse mit weiblichen Mäusen, die nicht mit nABX behandelt worden waren, und analysierten den Phänotyp der F1-Nachkommen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Nachkommen männlicher nABX-Mäuse im Vergleich zu den Nachkommen männlicher Mäuse in der Kontrollgruppe nicht nur in ihrer Entwicklung verzögert waren, sondern auch eine geringere Überlebensrate aufwiesen als die Nachkommen männlicher Mäuse in der Kontrollgruppe.

Um mögliche Wechselwirkungen durch andere Antibiotika auszuschließen, reinigten die Forscher den Magen-Darm-Trakt des männlichen Mausmodells mit einem osmotischen Abführmittel (Polyethylenglykol (PEG)) und stellten fest, dass die Ergebnisse immer noch dieselben waren. Dies zeigt einmal mehr, dass werdende Väter mit einer gestörten Darmflora negative Auswirkungen auf die Entwicklung ihres Nachwuchses haben.

Um zu prüfen, ob sich die Entwicklungsverzögerung der Nachkommen nach Normalisierung der Darmflora rückgängig machen ließ, führten die Forscher anschließend folgende Überprüfung durch: Die männlichen Mäuse setzten das Medikament nach sechs Wochen ab, sodass sich ihre Darmflora von selbst erholte, und paarten sich nach einer Erholungsphase von vier bis acht Wochen mit gesunden weiblichen Mäusen.

Die Ergebnisse zeigten, dass es mindestens 8 Wochen dauerte, bis die mikrobielle Darmflora männlicher Mäuse ein Gleichgewicht erreichte. Zu diesem Zeitpunkt normalisierte sich auch der Phänotyp ihrer Nachkommen. Die oben genannten Ergebnisse zeigen, dass die Auswirkungen von Darmflorastörungen auf die Entwicklung des Nachwuchses bei werdenden Vätern reversibel sind.

Die physiologische Funktion der Hoden steht in direktem Zusammenhang mit Störungen der Darmflora

Die Forscher stellten fest, dass es bei mit dem Medikament behandelten männlichen Mäusen zu Veränderungen des Hodengewichts und der Struktur der Samenkanälchen kam. Durch die Untersuchung männlicher Mäuse, die mit unterschiedlichen Medikamenten behandelt wurden (6 Wochen Medikation, 6 Wochen Medikation + 4 Wochen Erholungsbehandlung), wurde festgestellt, dass es signifikante Unterschiede zwischen männlichen Mäusen mit gestörter Darmflora nach der Medikamenteneinnahme und der Kontrollgruppe gab. Dieser Befund entspricht der Übertragungsdauer des F1-Effekts.

Darüber hinaus entsprachen die mit dem Medikament behandelten männlichen Mäuse nach 6 Behandlungswochen + 8 Erholungswochen der Kontrollgruppe. Dies lässt darauf schließen , dass die Physiologie der Hoden durch Störungen der Darmmikrobiota beeinflusst wird.

Darüber hinaus führten die Forscher auch nicht-zielgerichtete Metabolom- und Transkriptom-Untersuchungen an Hodenproben durch und stellten fest, dass der Leptingehalt in den Hoden und im Plasma männlicher Mäuse mit gestörter Darmflora signifikant reduziert war. Leptin ist ein von Fettzellen abgesondertes Hormon, das eine Schlüsselrolle im Energiestoffwechsel und der Fortpflanzungsfunktion spielt. Gleichzeitig zeigten die Nachkommen männlicher Mäuse, denen Leptin fehlte, Transkriptomstörungen.

Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass Dysbiose ein „versteckter Killer“ ist, der die Struktur des Hodengewebes und physiologische Funktionen wie den Lipid- und Fettsäurestoffwechsel beeinträchtigt. Solche experimentellen Schlussfolgerungen bestätigen auch die Existenz der Darm-Reproduktionsachse und dass Leptin ein wichtiger Mediator bei der Regulierung der Darm-Reproduktionsachse ist.

Werdende Väter mit gestörter Darmflora können die Plazentafunktion ihres Nachwuchses beeinträchtigen

Wir stellten fest, dass mit Nabx behandelte männliche Embryonen im Vergleich zu Kontrollgruppen keine Degs aufwiesen und die embryonalen Transkriptome durch PCA nicht zu unterscheiden waren. Bemerkenswert ist, dass unter den herunterregulierten Degs mehrere für die Plazentaentwicklung wichtige Faktoren wie Hand1 und Syna herunterreguliert waren, was darauf schließen lässt, dass die Plazentaidentität während der Entwicklung beeinträchtigt war.

Um diese Möglichkeit weiter zu untersuchen, ermittelten die Forscher das Verhältnis der Plazentamasse zur Embryomasse und fanden heraus, dass F1-Föten von männlichen nABX-Mäusen deutlich reduzierte Plazenta-Labyrinthbereiche, eine deutlich beeinträchtigte Gefäßversorgung und eine erhöhte Plazentainfarktrate aufwiesen. Dies lässt darauf schließen, dass die Plazentadefekte auf eine gestörte Darmflora der werdenden Väter zurückzuführen sind.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Ungleichgewicht der Darmflora bei werdenden Vätern ein erhebliches Risiko für das Wachstum und die Entwicklung ihres Nachwuchses darstellt. Gleichzeitig wurden auch die Zweifel am Anfang des Artikels beantwortet. Zwischen dem Darm und der Fortpflanzung besteht eine Darm-Reproduktions-Achse, und die „Schuld“ an Darmerkrankungen liegt tatsächlich beim Fortpflanzungssystem, und diese „Schuld“ ist durchaus begründet. Deshalb sollten Sie als werdende Väter nicht nur auf eine gesunde Lebensweise achten, sondern auch von Anfang an auf eine ausgeglichene Darmflora achten, um ein rundum gesundes Wachstum Ihres Nachwuchses zu gewährleisten.

Quellen:

[1] Argaw-Denboba A, Schmidt TSB, Di Giacomo M, Ranjan B, Devendran S, Mastrorilli E, Lloyd CT, Pugliese D, Paribeni V, Dabin J, Pisaniello A, Espinola S, Crevenna A, Ghosh S, Humphreys N, Boruc O, Sarkies P, Zimmermann M, Bork P, Hackett JA. Störungen des väterlichen Mikrobioms wirken sich auf die Fitness der Nachkommen aus. Natur. 2024 Mai;629(8012):652-659. doi: 10.1038/s41586-024-07336-w. Epub 2024, 1. Mai. PMID: 38693261; PMCID: PMC11096121.