Dědí se to po matce, není v tom genetika ani epigenetika, co je to?  
... aneb o trablech předávaných potomkům jinak, než pošramocenými geny, či špatnou výchovou
Herbert W. Virgin (vlevo) a Thad Stappenbeck prokázali, že matky mohou předat informace potomkovi zvláštním způsobem, prostřednictvím DNA bakterií. Mikrobi tedy mohou hrát významnou roli v tom, jak geny zvládají nemoce a zajišťují zdraví u vyšších organismů. (Kredit: Robert Boston, WA)
Herbert W. Virgin (vlevo) a Thad Stappenbeck prokázali, že matky mohou předat informace potomkovi zvláštním způsobem, prostřednictvím DNA bakterií. Mikrobi tedy mohou hrát významnou roli v tom, jak geny zvládají nemoce a zajišťují zdraví u vyšších organismů. (Kredit: Robert Boston, WA)
Na lékařské fakultě ve Washingtonu se zajímají o zánětlivá onemocnění zažívacího traktu, jakými jsou Crohnova choroba a ulcerózní kolitida.  O chorobách sliznic se už dlouho ví, že v nich hraje roli imunoglobulin třídy A. Tvoří protilátky proti nezvaným vetřelcům a nejvíc jich je tam, kde se vnější svět dostává do kontaktu s tím vnitřním, tedy v hlenech nosu, krku, očích a střevech.


Protože i v Americe pokusničení na lidech naráží na řadu legislativních zádrhelů, museli si výzkumníci vystačit s dobrovolníky myšími. Když svým čtyřnohým svěřencům změřili hladiny imunoglobulinů, ukázalo se, že asi polovina jich má ve střevech tuto hladinu nízkou a druhá půlka vysokou. To byl důležitý poznatek, protože to výsledky jejich pokusů mohlo zkreslit už na samém začátku. Dobré na tom bylo, že k pokusům teď měli dva zcela odlišné soubory. Stačilo jen zajistit si pořádek a pečlivě označovat a vést evidenci z níž bude jasné, které zvíře do které skupiny patří. Selekce na nízkou a vysokou hladinu protilátek se zdála být jednoduchá, jako facka - všichni potomci matek s nízkou hladinou, byli také „deficitní“.  Tedy „klasika“, pro níž genetici mají termín maternální dědičnost. Většinou jde o nějakou mutaci se špatným koncem v podobě nízké produkce IgA. Takové modely jsou pro pokusničení požehnáním, protože skýtají větší šanci přijít na něco zajímavého a uplacírovat výsledky ve slušném časopisu.

Po rozdělení zvířat do dvou skupin: „borců“ a „chcípáků“ už nic nebránilo tomu, aby se rozběhlo pokusničení včetně zkoušení medikamentů. Většinou se pokusná zvířata různých skupin chovají odděleně a dbá se na to, aby obě skupiny měly stejné podmínky – výživu, krmení, ventilaci, teplotu, klid,...  Nejspíš málo prostoru v myšárně tomu chtělo, že obě skupiny „sesypali do stejné krabice“ a chovali je společně. Měli je dobře označené a tak o nic nešlo. Jenže došlo k něčemu, s čím se nepočítalo. Po několika týdnech na tom s hladinami protilátek byly všechny myši stejně. Rozuměj stejně špatně. I ty, co předtím měly imunoglobulinů hodně.
Sutterella, přítomnost genů této bakterie nevěstí nic dobrého. Některá dřívější pozorování ji dávají u dětí dokonce do souvislosti i s autismem.  (Kredit: Univestity of Aberdeen)
Sutterella, přítomnost genů této bakterie nevěstí nic dobrého. Některá dřívější pozorování ji dávají u dětí dokonce do souvislosti i s autismem. (Kredit: Univestity of Aberdeen)


Začalo vyšetřování, kdo za to může. Původní představa mutace přenášené na potomstvo padla.  Postupně vědci vyloučili vnější podmínky, až zbyly jen ty vnitřní a v síti nakonec uvízl nejpravděpodobnější pachatel. Za šíření nízkých hladin protilátek se ukázala být odpovědná činnost bakterie zvané Sutterella.
Když to domyslíme, tak to s genetikou také souvisí. Sice ne tou naší, ale našich střevních přátel. Pokud v obsahu toho, co z nás vychází se najdou geny Sutterely, bude to znamenat nízkou hladinu imunoglobulinů v nose, střevech i plících a zvýšenou náchylnost k infekcím, jimž by zmíněný imunoglobulin mohl stát v cestě.


Je poněkud smutné, když si uvědomíme, že případná investice do přečtení lidského genomu se tím stává u některých chorob vlastně k ničemu a že v tomto případě se věštit z našich buněk a naší DNA, nedá. Zato by to mělo jít z genomu toho, čemu odborníci začínají říkat „mikrobiom“ a čemu my laici říkáme „druhé já“. I když naše druhé já představuje jen něco kolem dvou kilogramů, na počet buněk to jsou zcela jiné počty. Sto triliónů buněk ve střevech je asi tolik buněk, kolik by se těch lidských  napočítalo ve dvou plně obsazených autobusech. I na počty genů vede mikrobiom o deset délek nad tím naším „prvním já“.
Pro nás, kteří jsme už měli tu čest zjistit, jak mocně srandovně s naším majestátem dokážou bakterie zalaškovat, nebude nový poznatek týkající se schopnosti pohrát si s hladinou protilátek, takovým překvapením. Studie, kterou provedli na Washington University School of Medicine v St. Louis ukázala ale na ještě jednu věc. Že spolu s bakteriemi, které žijí v tělech živočichů, se mohou přenášet některé vlastnosti na potomky s jejich přičiněním podobně, jako kdyby se to dělo prostřednictvím genů lidských. K nedávno odhalenému vlivu mikrobiomu na obezitu i lidské chování, musíme dnes přidat další. Bakterie s jejich DNA mohou přecházet z rodičů na potomky a montovat se do zánětů sliznic, jejich zhrubnutím, ztráty funkce,...


Co z toho plyne?
Že snad konečně vyřešíme případy takzvané „chybějící genetiky“,  kdy se některé vlastnosti u zvířat objeví a jsou přenášeny na potomstvo a v genomu se nám nedaří žádnou příčinu najít. Není to tak dlouho, co panovala představa, že všechno je v genech a genom jsme považovali za Bibli, v níž najdeme odpověď na všechno. Bláhově jsme mysleli, že když jí pořádně přečteme, že budeme schopni poznat pochroumané geny, napravovat je a léčit tak nemoci, takřka  jako Všemohoucí. Jenže se ukázalo, že, podobně jako astronomové mají svou temnou hmotu, genetici mají svojí „chybějící dědičnost“.

 Už, už to před časem jednu chvíli vypadalo, že jsme prozřeli a že se dá chybějící dědičnost vysvětlit epigenetikou - mechanismem, při němž se na vlákna DNA nabalují metylové a jiné skupiny a geny se pak začnou chovat nezpůsobně, mnohdy jako by ani nebyly.
Pravdou je, že epigenetikou, která geny dělá jedněmi značkami „neviditelnými“ a nefunkční, jinými zase zvýrazněné a jejich výkon pozvedá, se část „chybějící genetiky“ vysvětlit dá. Jenže v nyní popsaném případě tu máme ještě něco dalšího. Chová se to podle pravidel genetiky, přenáší se to z rodiče na potomstvo, ale s lidskými  geny to nemá společného zhola nic.

Byla doba, kdy se říkalo, že kolik řečí znáš, tolikrát jsi člověkem. Genetici si to přeformulovali na  „kolik genů máš...“. Mínili tím pochopitelně jen ty nepoškozené, bez mutací. Teď to vypadá na další korekturu tradovaného rčení. Jsme totiž nejen tím, co máme v genomu ale i tím co máme v (cenzurováno).
Clara Moon:  Postdoktorandka, první autorka studie. V případě pokusů zaměřených na imunitu bude nutné dbát na možnost jejího ovlivnění procesem nechromozomální dědičnosti. (Washington University School of Medicine)
Clara Moon: Postdoktorandka, první autorka studie. V případě pokusů zaměřených na imunitu bude nutné dbát na možnost jejího ovlivnění procesem nechromozomální dědičnosti. (Washington University School of Medicine)

Šušká se, že aby bylo vše jasné i ministerským úředníkům, kteří výzkum washingtonské universitě platili, provedli výzkumníci ještě jeden pokus při němž myším podali toxické látky, které střevo poškozují. A jaké překvapení! Těm s nízkou hladinou imunoglobulinů se sliznice střev poškodila víc a vyvolaný zánět byl horší.


Závěry jsou dva

Jeden pro ty, co bádají s biologickým materiálem. I standardizované pokusy na inbredních zvířatech (geneticky zcela shodných), jsou-li chována odděleně, mohou dát vznik nesmyslům. A to i tehdy, když vše probíhá  za stejné teploty, výživy, světelného režimu a všeho dalšího.

Pro nás, muže, to je další z nemilých překvápek. Nejen, že jsme již museli skousnout, že ženy na naše potomky přenášejí víc genů, protože jim dávají i svojí mitochondriální DNA, což my nedokážeme. Ony na naše ratolesti převádí i geny, které s lidským genomem nijak nesouvisejí a nám nezbývá nic než doufat, aby to co jim dají navíc, bylo jen to dobré.

Literatura
Moon C, Baldridge MT, Wallace MA, Burnham C-AD, Virgin HW, Stappenbeck TS. Vertically transmissible fecal IgA levels distinguish extra-chromosomal phenotypic variation. Nature, Feb. 16, 2015. dx.doi.org/10.1038/nature14139
Clara Moon: Host-Microbial Interactions that Modulate Luminal IgA,  Washington University School of Medicine
Moon, C., Vandussen, K. L., Miyoshi, H. & Stappenbeck, T. S. Development of a primary mouse intestinal epithelial cell monolayer culture system to evaluate factors that modulate IgA transcytosis. Mucosal Immunol. 7, 818–828 (2014)
Autor: Josef Pazdera
Datum: 18.02.2015 20:22
Tisk článku

Transplantace srdce - Málek Ivan
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 149 Kč
cena: 140 Kč
Transplantace srdce
Málek Ivan

Diskuze:

HGT?

Pavel Payne,2015-02-20 12:12:58

Výše zmíněné pozorování mně přijde nadmíru zajímavé ani ne tak skutečností, že se může jednat o další formu vertikální maternální dědičnosti některých znaků, ale spíše tím, že tyto znaky mohou být přenášeny horizontálně. Logicky pak vyvstává otázka, jaké znaky mohou být mikrobiomem 'kódovány', a mohou tedy být předmětem tohoto horizontálního transferu. U výše zmiňované deficience v množství imunoglobulinů nejde o nic až tak překvapivého - když se dají nenakažené myšky k těm nakaženým, zlá Sutterella přeskočí i na ty zdravé. Může to ale být i naopak, tedy může docházet k horizontálnímu přenosu prospěšných znaků? Jak naznačují terapeutické pokusy s fekálními transplantacemi, když se tomu trochu pomůže, možné to dozajista je. Jak se to ale má s přenosem zprostředkovaným běžným kontaktem (jako u těch myšek, i když u nich si dovedu představit poněkud bližší formy kontaktu mikrobiomů, než je tomu běžné v lidských společenstvech)? A hlavně, jaké fyziologické či behaviorální znaky je možné změnami ve složení mikrobiomu ovlivnit? Jak pan Pazdera v článku zmínil, výrazné změny v druhovém složení mikrobiomu dovedou s naším majestátem opravdu výrazně zalaškovat, případně dovedou výrazně ovlivnit zakulacenost jedince, jak bylo popsáno v článku vydaném před několika dny. Mohou mít ale změny mikrobiomu vliv i na další, méně nápadné charakteristiky? Dovedu si docela snadno představit, že například právě složením palety živin vstřebávaných z potravy skrze to naše střevní zoo lze velmi snadno ovlivnit kognitivní funkce, výkonnost, náladu, a kdo ví, třeba i 'vyléčit' některé potravinové intolerance... Nicméně to se již dostávám do roviny čistých spekulací. Předmět dalšího výzkumu by to byl ale dozajista velmi zajímavý.
S pozdravem,
Pavel Payne

Odpovědět


Celiakia

Michal Lichvar,2015-02-23 14:07:17

Ja len cakam, kedy sa prijde nato, ze celiakia nie je trvala alergia, ale spravnou kombinaciou crevnych mikrobov sa da vyliecit.

Odpovědět

Matiknymi fekáliami?

Viktor Kristian,2015-02-19 13:06:36

Nie som si istý ako je to u myší, ale z rozprávania mamy (bývalej pôrodnej sestry) viem, že žena ležiaca a tlačiaca toho zvykne okrem dieťaťa vytlačiť o trošku (aj keď len maličkú) viac.

Odpovědět

A jak přesně se přenáší mikrobiom?

Poiu Ytre,2015-02-19 10:08:36

Myslel jsem, že při narození je obsah střev sterilní (dokonce jsem někde četl, že byl učitel, co to demonstroval studentům u nějakého telete, že vzal lžičku a pojedl, ale nemůžu to teď najít) --- není tomu tak? Pokud ne, jak přesně se tam ty bakterie z matčiny trávicí soustavy během těhotenství (nebo porodu?) dostanou, pokud ano, jak se tam dodatečně dostanou bakterie právě od matky?

Odpovědět


Osídlení je od matky

Josef Pazdera,2015-02-19 14:14:55

Tvrdilo se, že do narození je trávicí trakt plodu mikrobiální flóry prostý. Některé výzkumy naznačují, že tomu tak zcela není. Jednak proto, že krev není mikrobů prostá a bariera placenty také není neprostupná. Něco málo má plod již do vínku z tohoto zdroje. Hlavní osídlování ale probíhá přes dutinu ústní, žaludek. Zde je hlavním činitelem matka a její mikrobiální flóra. Kožní, ústní, nosní a při porodu přirozenou cestou dochází novorozenec do styku s mikroflórou vaginální i blízkého okolí. V kojeneckém období se mikroflóra prudce rozvíjí, především stykem s bakteriemi obsaženými v mateřském mléce. Lze říci, že máme štěstí, že hygienici nemají právo dělat stěry prsů. To co by z nich narostlo by jim stačilo k vydání okamžitého zákazu provozu mlékáren.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni