Генетика мышей влияет на микробиом сильнее, чем окружающая среда
Генетика оказывает большее влияние на микробиом, чем материнская среда при рождении, по крайней мере у мышей. К такому выводу пришло исследование, опубликованное на этой неделе в Applied and Environmental Microbiology. Вагинальные роды, известные как способ передачи микробиоты новорождённому, не смогли оставить устойчивый микробный отпечаток на потомстве.
«Мощный эффект генетики по сравнению с окружающей средой был удивительным», — сказал Йехезкель Каши, руководитель лаборатории прикладной геномики и микробиологии Техниона — Израильского технологического института. «Это также разочаровывает, поскольку предполагает, что польза от пробиотиков может длиться только до тех пор, пока их принимают».
В исследовании учёные определили микробиомы двух разных инбредных лабораторных линий мышей: чёрных (C57BL/6J) и белых (BALB/c). Затем исследователи скрестили чёрных и белых мышей. В одном варианте скрещивания матерью была чёрная мышь, в другом — белая. В обоих случаях потомство было одного серого оттенка и имело сходную генетику, независимо от того, какой родитель был чёрным, а какой белым.
Скрещивания были проведены, потому что у млекопитающих во время родов матери передают микробы из родовых путей потомству. Таким образом, при рождении чёрные и белые матери передавали бы разную микробиоту своему потомству. Однако материнское влияние окружающей среды на микробиомы потомства оказалось незначительным. Микробиомы потомства были схожи друг с другом, независимо от того, были ли их матери чёрными или белыми, что показало: материнский «посев» во время родов не прижился.
Третий эксперимент проверил влияние другого фактора окружающей среды — источника пищи — на микробиом. В этом эксперименте чёрных и белых мышей содержали вместе.
«Мыши — копрофаги, — пояснила соавтор Хила Корах-Рехтман, доктор философии, старший научный сотрудник лаборатории прикладной геномики и микробиологии Техниона. — Они поедают фекалии, и в неволе они едят фекалии своих соседей по клетке». Поскольку фекалии содержат микробиом, в этом эксперименте белые мыши подвергались воздействию микробов чёрных мышей, и наоборот.
Это внесло некоторые различия в микробиомы, но разница сохранялась только до тех пор, пока мыши находились в одних клетках. Как только разные линии мышей разделили, их микробиомы вернулись к исходному составу, сказала доктор Корах-Рехтман.
«Очевидно, мы не можем утверждать, что та же модель применима к людям», — сказал доктор Каши. Тем не менее, другие данные поддерживают эту гипотезу. Исследования показали, что как у мышей, так и у людей определённые генетические локусы или гены коррелируют с конкретными видами микробов.
Генетические вариации могут влиять на микробиом кишечника через такие механизмы, как «различия в структуре слизистой оболочки кишечника... различия в метаболизме, такие как секреция желчных кислот... потенциально активность обонятельных рецепторов... и антимикробные пептиды и другие генетические детерминанты иммунной системы», — написали исследователи.
Для анализа влияния как линии матери, так и копрофагии исследователи собрали фекалии от разных инбредных линий мышей и проанализировали их микробиомы с помощью экстракции ДНК, секвенирования и биоинформатического анализа полученных последовательностей. Вывод из обоих экспериментов: генетика оказывает основное влияние на микробиом. Влияние материнской среды и копрофагии было незначительным.