Muis geeft aanpassing aan infectie door aan volgende generaties Epigenetica: Opgewekte immuniteit wordt doorgegeven aan nakomelingen

Heeft een infectie invloed op de afweer van volgende generaties? Ja, zo blijkt uit onderzoek van het Radboudumc en internationale collega’s gepubliceerd in Nature Immunology. Vaders van muizen die een infectie met schimmels hadden overwonnen, gaven die verbeterde bescherming door aan hun nakomelingen, zelfs verschillende generaties lang. Ook een algemeen verbeterde immuunrespons werd doorgegeven aan de nakomelingen.

Wetenschappelijke studies tonen aan dat invloeden uit de omgeving kunnen worden doorgegeven aan de volgende generatie door epigenetische veranderingen. Epigenetische veranderingen kunnen bepaalde genen aan- of uitzetten, maar veranderen niet de genetische code zelf. Bij planten en ongewervelden is aangetoond dat epigenetische veranderingen - zoals resistentie tegen infecties - worden doorgegeven aan volgende generaties. Een team van het Radboudumc, de Universiteit van Bonn, de Saarland Universiteit, de Universiteit van Lausanne en de Universiteit van Athene heeft nu onderzocht of effecten op het aangeboren immuunsysteem (getrainde immuniteit) ook bij zoogdieren worden doorgegeven aan volgende generaties.

Schimmelinfectie traint immuunsysteem van muizen

De onderzoekers infecteerden mannelijke muizen met Candida albicans (een schimmel). Nadat de dieren van de infectie waren hersteld, paarden ze met volledig gezonde vrouwtjes. De onderzoekers vergeleken deze nakomelingen met nakomelingen van muizen die niet met Candida waren besmet, door ze onder andere te infecteren met coli bacteriën. "De nakomelingen van de mannelijke muizen die eerder waren blootgesteld aan Candida waren duidelijk beter beschermd tegen een E. coli-infectie dan de nakomelingen van de niet-geïnfecteerde mannelijke muizen," stelt Mihai Netea van het Radboudumc. Dit effect was ook nog aanwezig in de volgende generatie.

Epigenetische herprogrammering

Hoe werkt deze overdracht van opgewekte afweer (immunisatie) naar volgende generaties? Het team onderzocht typische immuuncellen zoals monocyten of neutrofielen, maar daar werden geen verschillen gevonden. Maar in de nakomelingen van de eerder geïnfecteerde mannelijke muizen zagen de onderzoekers dat het MHC klasse II complex actiever was, wat delen van het immuunsysteem activeert. Ook waren genen die betrokken zijn bij ontsteking bij deze muizen actiever. Dat bleek samen te hangen met een grotere toegankelijkheid van deze genen in cellen die de monocyten voortbrengen (progenitors). "Dit toont aan dat voorlopercellen van de monocyten epigenetisch worden geherprogrammeerd bij vaders die een infectie met C. albicans hebben doorgemaakt," vat Andreas Schlitzer van het LIMES Instituut aan de Universiteit van Bonn het kort samen.

Andere genen actief in sperma

Hoe vindt de overdracht van deze informatie naar de volgende generatie plaats? In samenwerking met de Saarland Universiteit onderzochten de onderzoekers de genactiviteit van het sperma van de met Candida besmette muizenvaders. Zij analyseerden de mate waarin methylgroepen de toegang tot genen blokkeerden en zo hun activiteit uitschakelen. "Hier was een duidelijke verschuiving zichtbaar," zegt Jörn Walter van de Saarland Universiteit. Nakomelingen van met Candida geïnfecteerde mannetjes hadden minder geblokkeerde genen in gebieden die belangrijk zijn voor ontstekingsprocessen en de rijping van monocyten. Hoe deze ‘sperma-informatie’ het beenmerg bereikt, de geboorteplaats van veel immuuncellen, moet nog worden onderzocht in verdere studies.

In muizen en mensen?

"Dit is de eerste studie die aantoont dat immunologische aanpassingen aan infectieziekten ook bij zoogdieren aan het nageslacht worden doorgegeven," zegt Netea. In tegenstelling tot de klassieke evolutietheorie, die uitgaat van een langzame aanpassing via veranderingen in de genetische code, gaat het hier om zeer snelle veranderingen via de epigenetische regulering van genactiviteiten, los van de genetische code. De onderzoekers weten nog niet of de bevindingen bij muizen ook van toepassing zijn bij mensen. "Maar we gaan ervan uit dat dit het geval is," zegt Schlitzer. "De mechanismen en cellen van het immuunsysteem die hierbij betrokken zijn, lijken erg op die van muizen en mensen."

­-

Publicatie in Nature Immunology: Transmission of trained immunity and heterologous resistance to infections across generations - Natalie Katzmarski, Jorge Domínguez-Andrés, Branko Cirovic, Georgios Renieris, Eleonora Ciarlo, Didier Le Roy, Konstantin Lepikhov, Kathrin Kattler, Gilles Gasparoni, Kristian Händler, Heidi Theis, Marc Beyer, Jos W. M. van der Meer, Leo A. B. Joosten, Jörn Walter, Joachim L. Schultze, Thierry Roger, Evangelos J. Giamarellos-Bourboulis, Andreas Schlitzer, Mihai G. Netea. DOI: 10.1038/s41590-021-01052-7

• Meer weten over deze onderwerpen? Klik dan via onderstaande buttons door naar meer nieuws.

  Nieuws homepage Patientenzorg en Nieuws en verhalen