腸道微生物穩(wěn)態(tài)對機體有著重要意義，參與多種代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，比如腸-皮膚軸，腸道微生物影響皮膚健康；腸-肝軸，即腸道微生物參與調(diào)控肝臟健康，腸道菌群失衡引起腸道屏障功能受損，造成一系列肝臟疾?。ㄈ绺斡不?；腸-肺軸，參與調(diào)控呼吸系統(tǒng)健康；腸-免疫軸，腸道穩(wěn)態(tài)關(guān)聯(lián)免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)；腸-代謝軸，與肥胖等代謝性疾病密切相關(guān)。
以上調(diào)控網(wǎng)絡(luò)基于個體與腸道微生物（環(huán)境）的交互，是我們比較熟悉的研究方向。
今天，我們來看看最近發(fā)表在Nature上的這篇文章是如何腦洞大開，以一種全新的視角來研究腸道微生物——父代微生物和子代健康之間的關(guān)系，可以被稱為父系腸道-種系軸。
具體怎么做的呢？
第一步，造模：
作者使用腸道無法吸收的抗生素處理雄性鼠，建立腸道微生物失調(diào)模型。腸道無法吸收即不造成全身藥物暴露（通過質(zhì)譜無法在血清和睪丸中檢測到抗生素證實），僅實現(xiàn)腸道微生物的急劇改變（16S核糖體RNA測序）。
第二步，繁育后代
作者將抗生素處理過的雄鼠與未經(jīng)藥物處理的雌鼠交配，與對照雄鼠（未經(jīng)藥物處理）后代相比?？股靥幚磉^的雄鼠后代無論雌雄體重均顯著降低，此外，生長狀況不佳且死亡率提升。
第三步，替代策略
作者驗證了擾動腸道微生物穩(wěn)態(tài)的其他同源策略，包括使用替代抗生素和滲透性瀉藥（聚乙二醇），觀察到類似結(jié)果
第四步，可逆性評估
作者將腸道菌群失衡的雄鼠恢復(fù)到正常菌群穩(wěn)態(tài)，發(fā)現(xiàn)新誕生子代恢復(fù)正常
第五步，可逆性評估-遺傳物質(zhì)變化
作者對兩種情況誕生的子代進行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)表型不是由遺傳差異造成，也進一步證明表型變化是可逆的。
第六步：傳遞方式探究
首先，作者檢查了受孕雌鼠及子代的微生物群，發(fā)現(xiàn)并未出現(xiàn)顯著改變，說明父代腸道微生物群改變并不會傳播給母本及子代。
既然不是通過腸道微生物傳播，那么傳播方式很可能通過生殖配子。所以作者便通過體外受精（等基因的卵母細胞與經(jīng)抗生素處理過的雄鼠精子或?qū)φ招凼缶邮芫?，植入代孕鼠。觀察到腸道微生物失調(diào)的雄鼠精子產(chǎn)生的后代體重顯著降低，生長受限。表明表型差異的確是通過生殖配子傳遞。
第七步：機制探究
既然生殖細胞是父代腸道菌群失衡影響子代表型的主要媒介，那么對生殖細胞及生殖系統(tǒng)的研究對于揭示內(nèi)在調(diào)控機制的作用便不言而喻了。我們看看作者是怎么展開研究：
1.生理變化分析：睪丸質(zhì)量比較，組織學(xué)染色評估生精小管結(jié)構(gòu)數(shù)目
2.?非靶向代謝組學(xué)分析
3.轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析
發(fā)現(xiàn)父代睪丸的確受到腸道微生物變化的影響，且瘦素是響應(yīng)該變化的最敏感分子。
第八步：機制進一步確認
作者選擇6周齡的瘦素缺失模型鼠評估睪丸表型及對子代胚胎基因表達的影響，結(jié)果符合預(yù)期，瘦素確實對父代睪丸及對子代胚胎均有影響。值得注意的是，瘦素在胚胎早期不表達，這就暗示了來自瘦素缺乏父本的精子可能存在缺陷。
作者進一步評估精子中的分子變化，首先檢測了DNA的甲基化水平，但發(fā)現(xiàn)與對照組相比，甲基化特征無顯著變化。
那該怎么辦呢？
作者選擇檢測精子中的小RNA（換種策略），不無意外，作者發(fā)現(xiàn)miR-141,miR-200a等出現(xiàn)顯著變化，且這些小RNA調(diào)節(jié)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化和胎盤發(fā)育。
進一步，作者評估父代抗生素暴露對即將到來的胎盤發(fā)育影響，通過轉(zhuǎn)錄組分析，尋找到與胎盤功能不全的標志物，通過組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)來自抗生素暴露父親的胎盤（胎盤肯定來自雌鼠，精子源自抗生素處理的雄鼠）血管化受損，胎盤梗死增加等，均表明父親腸道微生物擾動與胎盤缺陷相關(guān)。
總結(jié)一下，全文介紹了父代腸道微生物失衡會影響生殖健康，即腸-種系軸，拓寬了腸道微生物的研究領(lǐng)域，研究思路清晰，值得我們學(xué)習(xí)！
參考文獻：
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