비즈니스 기회
아버지의 장내 미생물은 다음 세대에 영향을 미친다
우리의 연구는 포유류의 장내 미생물군과 생식계 사이의 통신 채널이 존재한다는 것을 보여줍니다.
로마에 있는 유럽 분자 생물학 연구소(EMBL)의 해켓 그룹의 연구에서 수컷 쥐의 장내 마이크로바이옴을 교란하면 미래의 자손에서 질병의 위험이 증가한다고 발표되었습니다.
장내 미생물총(gut microbiota)은 위장관을 차지하는 미생물 군집입니다. 그것은 숙주 대사와 환경에 대한 반응에 중요한 효소, 대사 산물 및 기타 분자를 생성하는 역할을 합니다.
결과적으로, 균형 잡힌 장내 미생물군은 면역계와 내분비계를 조절하는 데 도움이 되는 등 여러 면에서 포유류의 건강에 중요합니다. 이것은 차례로 몸 전체의 조직 생리학에 영향을 미칩니다. 그러나 장내 미생물총이 숙주 번식에 미치는 영향과 아버지의 변형된 미생물총이 자손의 적합성에 영향을 미칠 수 있는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없었습니다.
EMBL 로마의 해켓 그룹은 EMBL 하이델베르크의 보크(Bork) 및 짐머만(Zimmermann) 그룹과 협력하여 네이처(Nature)에 발표된 결과를 통해 이 질문에 답하기 시작했습니다.
과학자들은 수컷 쥐의 장내 미생물군을 교란하면 자손이 저체중으로 태어날 확률이 높아지고 조기에 죽을 가능성이 더 높다는 것을 보여주었습니다.
다음 세대에 전해지는 것
장내 미생물군이 수컷 생식과 자손에게 미치는 영향을 연구하기 위해 연구진은 혈류에 들어가지 않는 일반적인 항생제로 수컷 쥐를 처리하여 장내 미생물의 구성을 변경했습니다. 이로 인해 장내 미생물 생태계의 불균형이 발생하는 미생물 불균형(dysbiosis)이라는 상태가 유발됩니다.
그런 다음 과학자들은 중요한 고환 대사 산물의 구성 변화를 분석했습니다. 그들은 수컷 쥐에서 dysbiosis가 고환의 생리학에 영향을 미친다는 것을, 뿐 아니라 대사 산물 구성 및 호르몬 신호에 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 이 효력의 적어도 부분은 유도된 dysbiosis를 가진 남성의 혈액 그리고 고환에 있는 중요한 호르몬 렙틴의 수준에 있는 변화에 의해 중재되었습니다.
이러한 관찰은 포유류에서 '장-생식세포 축'이 장, 미생물총, 생식세포 사이의 중요한 연결로 존재한다는 것을 시사합니다.
이 '장-생식세포' 축과 자손이 물려받은 형질의 관련성을 이해하기 위해, 과학자들은 치료되지 않았거나 불균형한 수컷을 치료하지 않은 암컷과 교배시켰습니다. 디스바이오틱 아버지가 낳은 새끼 쥐는 출생 체중이 현저히 낮고 출생 후 사망률이 높았습니다.
중요한 것은 이 효과가 되돌릴 수 있다는 것입니다. 항생제를 중단하면 부계 미생물총이 회복됩니다. 회복된 미생물군을 가진 쥐를 치료하지 않은 암컷과 교배시켰을 때, 그들의 자손은 정상적인 출생체중으로 태어났고 정상적으로 발달했습니다.
"우리는 정상적인 미생물총이 복원되면 세대 간 효과가 사라지는 것을 관찰했습니다. 그것은 세대 간 효력을 일으키는 원인이 될 수 있는 장내 미생물군에 어떤 변화든지 장래의 아버지에서 예방될 수 있었다는 것을 의미합니다," 연구에 참가한 EMBL 하이델베르크 디렉터 Peer Bork를 말했습니다.
"다음 단계는 항생제를 포함한 의약품과 같은 다양한 환경 요인이 부계 생식세포에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지, 따라서 배아 발달에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 자세히 이해하는 것입니다."
이 논문의 제1저자이자 해켓 그룹(Hackett Group)의 전 박사후 연구원이자 현재 독일 프라이부르크에 있는 막스 플랑크 면역학 및 후성유전학 연구소(Max Planck Institute of Immunology and Epigenetics)의 그룹 리더인 아옐레 덴보바(Ayele Denboba)는 "이 연구는 장내 미생물군을 숙주-환경 상호 작용의 연결점으로 간주하여 아버지에 대한 환경적 영향을 이해하기 위해 시작되었으며, 따라서 복잡한 생태계에서 세대 간 건강 위험을 평가하기 위한 충분한 원인 모델을 만들었습니다."
임신 질환 위험에 대한 부계의 영향
그들의 일에서, Hackett와 그의 동료들은 또한 빈약한 혈관 형성과 성장 감소를 포함한 태반 결손이 dysbiotic 남성과 관련된 임신에서 더 자주 발생한다는 것을 발견했습니다. 결함이 있는 태반은 자간전증(pre-eclampsia)이라고 하는 인간의 흔한 임신 합병증의 특징을 보였는데, 이는 자손의 성장을 저해하고 나중에 다양한 일반적인 질병을 발병시키는 위험 요인입니다.
"우리의 연구는 포유류의 장내 미생물군과 생식계 사이의 통신 채널이 존재한다는 것을 보여줍니다. 더욱이, 장래의 아버지에 있는 이 신호를 교란하는 환경적 요인은 태반 발달을 변화시킴으로써 자손의 불리한 건강의 위험을 증가시킵니다"라고 연구 프로젝트의 코디네이터이자 EMBL 로마 그룹 리더인 제이미 해켓(Jamie Hackett)은 말했습니다.
"이것은 생쥐의 경우, 수태 직전의 아버지의 환경이 유전적 유전과 무관하게 자손의 형질에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다."
"동시에, 우리는 그 효과가 한 세대에만 적용된다는 것을 발견했으며, 이러한 효과가 얼마나 널리 퍼져 있는지, 그리고 인간과 관련이 있는지 여부를 조사하기 위해 추가 연구가 필요하다는 것을 분명히 해야 합니다. 마우스 모델의 결과를 인간에게 번역할 때 고려해야 할 본질적인 차이점이 있습니다."
Hackett은 계속해서 "그러나 장내 미생물군을 교란하는 것으로 알려진 서구 문화에서 식이 및 항생제 관행이 널리 퍼져 있다는 점을 감안할 때 부계 세대 간 영향과 임신 결과 및 인구 질병 위험에 미치는 영향을 보다 신중하게 고려하는 것이 중요합니다."
이상의 기사는 2024년 5월 1일 MedicalXpress에 게재된 “Father's gut microbes affect the next generation in mouse study”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : https://medicalxpress.com/news/2024-05-father-gut-microbes-affect-generation.html
* 추가정보 출처 : https://www.nature.com/articles/s41586-024-07336-w