Σπέρμα: Η διατροφή και το μικροβίωμα αφήνουν αποτύπωμα στο έμβρυο

Παρά τις παραδοσιακές αντιλήψεις ότι η συμβολή του πατέρα στο έμβρυο περιορίζεται αποκλειστικά στο DNA, νέα έρευνα αποκαλύπτει ότι οι περιβαλλοντικές επιρροές που δέχεται ο πατέρας — όπως η διατροφή ή η μικροβιακή σύνθεση του εντέρου — μπορούν να αφήσουν «μοριακά αποτυπώματα» στο έμβρυο και να επηρεάσουν την ανάπτυξη από πολύ νωρίς.

Οι ερευνητές της EMBL (European Molecular Biology Laboratory) συνεργάστηκαν με διάφορες ερευνητικές ομάδες για να μελετήσουν πώς οι αλλαγές στο εντερικό μικροβίωμα ή η διατροφή ποντικών πατέρων επηρεάζουν τη γονιδιακή έκφραση στον πρώιμο αναπτυσσόμενο οργανισμό. Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο The EMBO Journal, δείχνουν ότι οι εξωτερικοί παράγοντες που επηρεάζουν τον πατέρα μπορούν να «μεταφραστούν» σε μεταβολές στο έμβρυο — πέρα από τη γενετική πληροφορία.

Πώς λειτουργεί το αποτύπωμα

Στο πείραμα, οι ερευνητές υποβίβασαν το μικροβίωμα των αρσενικών ποντικών με χρήση μη απορροφήσιμων αντιβιοτικών και άλλαξαν τη διατροφή τους σε «χαμηλή πρωτεΐνη – υψηλή ζάχαρη». Στη συνέχεια, οι πατεράδες συμμετείχαν σε εξωσωματική γονιμοποίηση (IVF) ώστε να ελέγχεται αυστηρά το γενετικό πλαίσιο και η ωριμότητα των εμβρύων.

Τα έμβρυα συλλέχθηκαν στην αρχική φάση της ανάπτυξης (στάδιο βλαστοκύστης) και εξετάστηκε — έμβρυο προς έμβρυο — η έκφραση διαφόρων γονιδίων σε σύγκριση με τα έμβρυα από πατέρες χωρίς τέτοιες παρεμβάσεις. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι και οι δύο παρεμβάσεις — δηλαδή η διαταραχή του μικροβιώματος αλλά και η μη ισορροπημένη διατροφή — οδήγησαν σε σημαντικές αλλαγές στην έκφραση γονιδίων.

Πιο συγκεκριμένα:

• Η διαταραχή του εντερικού μικροβιώματος σχετίστηκε με τη μείωση της έκφρασης γονιδίων που εμπλέκονται στην ανάπτυξη εξτρα-εμβρυϊκών ιστών (δηλαδή των δομών που υποστηρίζουν το έμβρυο εκτός από τον ίδιο τον οργανισμό του).

• Η αλλαγή της διατροφής σχετίστηκε με μια μικρή καθυστέρηση στην ανάπτυξη του εμβρύου.

• Όταν οι ερευνητές επανέκαναν τα πειράματα σε διαφορετική γενετική γραμμή ποντικών, τα αποτελέσματα διαφοροποιήθηκαν, υποδεικνύοντας ότι το γενετικό υπόβαθρο παίζει ρόλο στο πώς οι περιβαλλοντικοί παράγοντες μεταφέρονται σε επόμενη γενιά.

• Επίσης, τα έμβρυα που προέρχονταν από μεγαλύτερης ηλικίας πατέρες εμφάνιζαν εντονότερες αλλαγές στην έκφραση γονιδίων, ειδικά γονιδίων που σχετίζονται με ανοσολογικές διεργασίες.

Σημασία και επιπτώσεις

Αυτή η έρευνα ενισχύει το πεδίο της επιγενετικής κληρονομιάς — της ιδέας ότι παράγοντες πέρα από το DNA μπορούν να επηρεάσουν τη μετάδοση χαρακτηριστικών στις επόμενες γενιές. Ενώ η μητρική επίδραση θεωρούνταν πιο άμεσα διαφανής λόγω της φυσιολογικής σχέσης κύησης, οι νέες ανακαλύψεις καταδεικνύουν ότι και οι πατέρες μπορούν να μεταφέρουν περιβαλλοντικές επιρροές — μέσω μη γενετικού υλικού — στα παιδιά τους.

Το γεγονός ότι η ηλικία του πατέρα επιτείνει τις μοριακές αλλαγές υπενθυμίζει πως παράγοντες όπως η ηλικία και η γενετική ευαισθησία αλληλεπιδρούν πολύπλοκα με την περιβαλλοντική επίδραση. Επίσης, η διαφοροποίηση του αποτελέσματος ανά γενετική γραμμή δείχνει ότι δεν υπάρχει μία «τεντωμένη λύση» για όλους — διαφορετικά γενετικά υπόβαθρα αντιδρούν διαφορετικά σε διατροφικές ή μικροβιακές αλλαγές.

Προοπτικές για το μέλλον

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να προχωρήσουν περαιτέρω: να εξετάσουν πιο νωρίς στάδια ανάπτυξης των εμβρύων και να εντοπίσουν ποια ειδικά μοριακά μονοπάτια μεσολαβούν στις αλλαγές. Θέλουν επίσης να δουν πώς αυτές οι μεταβολές εκφράζονται μελλοντικά στον ενήλικο οργανισμό και αν συμβάλλουν σε κινδύνους ασθενειών.

Επιπλέον, είναι σημαντικό να διερευνηθεί η δυνατότητα αντιστροφής ή πρόληψης τέτοιων επιγενετικών αλλαγών — για παράδειγμα, αν αλλαγές στη διατροφή ή τη μικροβιακή ισορροπία πριν τη σύλληψη μπορούν να εξουδετερώσουν πιθανές αρνητικές συνέπειες.

Η έρευνα αυτή ανοίγει έναν νέο δρόμο κατανόησης της συμβολής του πατέρα στην πρώιμη ανάπτυξη πέρα από τη συμβολή στο γενετικό υλικό. Οι περιβαλλοντικές επιρροές που δέχεται ο άνδρας — όπως η διατροφή και το μικροβίωμα — μπορούν να διαμορφώσουν μοριακά αποτυπώματα στο έμβρυο και να επηρεάσουν την πορεία της ανάπτυξης.

Αυτά τα ευρήματα επαναπροσδιορίζουν τον ρόλο του πατέρα όχι ως παθητικού «δότη» γενετικού υλικού, αλλά ως ενεργού παράγοντα στη διαμόρφωση των χαρακτηριστικών της επόμενης γενιάς — με συνέπειες για τη βιολογία, τη γενετική και πιθανώς τις μελλοντικές θεραπείες.