Molekulare mechanismen der väterlichen Immunaktivierung

Psychische Erkrankungen werden heute als teilweise vererbbar mit einem bedeutenden Einfluss durch diverse Umweltfaktoren angesehen. Interessanterweise zeigen Studien in letzter Zeit zunehmend, dass Umwelteinflüsse auch die körperliche und geistige Gesundheit der Nachkommen erheblich beeinflussen können. Epigenetische Mechanismen werden als Vermittler dieser Vererbung vorgeschlagen, denn durch diese können Merkmale ohne die Veränderung der DNA-Sequenz übertragen werden. Neben chronischem Stress oder einer fettreichen Ernährung stellen pathogene Infektionen (z.B. durch Viren oder Bakterien) einen wichtigen Expositionstyp dar, der das Potenzial hat, die Gesundheit und das mentale Wohlbefinden von Nachkommen über mehrere Generationen zu bestimmen. Dieser Aspekt der generationsübergreifenden Vererbung erscheint besonders nach der weltweiten SARS-CoV-2-Pandemie relevant, bei der unzählige Millionen reproduktionsfähiger Männer infiziert wurden. Während dieses Virus bereits verheerende Auswirkungen auf das menschliche Leben weltweit hatte, sind potenzielle Auswirkungen auf die Gesundheit zukünftiger Generationen noch unbekannt. Die relevanten molekularen Mechanismen sowohl bei den Vätern als auch bei den Nachkommen müssen gelöst werden, um die Übertragung dieser pathologischen Merkmale in Zukunft zu verhindern. Um diese Mechanismen zu erläutern, wird ein Mausmodell der väterlichen Immunaktivierung unter Verwendung eines viralen Mimikryts (Poly I:C) untersucht. Nachkommen der mit Poly I:C behandelten Männchen zeigen Veränderungen im emotionalen Verhalten, im Stoffwechsel und der Immunfunktion. Verhaltensanalysen werden in dieser Studie mit molekularen Analysen von Geweben von Vätern und Nachkommen kombiniert, einschließlich Spermien und relevanter Gehirnareale. Eine innovative statistische Analyse wird beobachtete Veränderungen im Verhalten der Nachkommen mit spezifischen Störungen in Protein- und RNA-Pegeln in den gesammelten Geweben in Verbindung bringen. Dieser Ansatz wird neue Erkenntnisse über die komplexen Übertragungsmechanismen nach der Aktivierung des väterlichen Immunsystems liefern, da es möglich sein wird, die molekulare Veränderungen, die am engsten mit signifikanten phänotypischen Veränderungen in einer Vielzahl von Geweben korrelieren, in Zusammenhang zu bringen. Diese statistische Methode könnte in Anbetracht der Forschungsfrage besonders aufschlussreich sein: Wie führen anfängliche Veränderungen in einer einzigen Zelle der männlichen Keimzelle zu Veränderungen in einer beliebigen Anzahl von Zelltypen oder Organen bei den Nachkommen? Diese Studie stellt die erste Anwendung einer solchen multivariaten Analyse, die auch maschinelle Lernalgorithmen beinhaltet, in der Erforschung der intergenerationellen Vererbung nach väterlicher Immunaktivierung dar. Die gewonnenem Erkenntnisse haben außerdem das Potenzial, einen wichtigen biologischen Mechanismus aufzudecken, dessen potenzielle Tragweite die COVID-19-Pandemie aufgezeigt hat.