一、父亲肠道菌群紊乱影响后代发育，这一影响具备持续性和可逆性
研究者通过给雄鼠口服6周的抗生素建立了肠道菌群紊乱的雄鼠模型，将其与健康雌鼠交配，观察后代小鼠体型：
发现菌群紊乱雄鼠的后代普遍体型瘦小、体重明显降低，且出现严重发育障碍和夭折的比例显著增加。
严谨起见，研究者使用肠道清除剂聚乙二醇建立了彻底清除肠道菌群的雄鼠模型，以排除抗生素的潜在干扰。发现后代同样出现了体重普遍过轻和存活率降低的表现。这表明父亲肠道菌群失调确实会影响后代生长发育，且这种现象的确是由菌群紊乱引发，而并非由抗生素直接引起。
接下来，研究者探究了使雄鼠紊乱的肠道菌群恢复正常能否逆转后代的发育迟缓：
雄鼠在服用6周抗生素出现菌群紊乱后，不再给予抗生素，使肠道菌群自行恢复，经过4~8周的恢复期后再与健康雌鼠交配，测定雄鼠菌群恢复情况并观察后代体型。发现经过4周的恢复期后，雄鼠的肠道菌群恢复了约50%，但后代仍然体重明显偏低、出现严重发育迟缓和过早死亡的后代比例仍明显增加。而在经过8周的恢复期后，雄鼠肠道菌群恢复约80%，此时后代的体重也恢复正常，出现严重发育迟缓和夭折的风险也与健康小鼠无异。
以上结果表明，父亲肠道菌群紊乱会提高后代出现发育迟缓和体重过轻的风险，并可能增加后代出现严重发育障碍和夭折的风险。
父亲菌群紊乱影响后代发育的风险具有持续性，但这种负面影响同时具有可逆性，会随着父亲肠道菌群的恢复而消除。
二、父亲肠道菌群紊乱影响后代胎盘功能
胎盘功能不良引发胚胎发育障碍是后代出现生长迟缓的重要原因。因而，雄鼠菌群失调可能通过影响精子继而影响后代胎盘功能和胚胎发育造成后代发育迟缓。为验证这一推测，研究人员首先探究了菌群失调的雄鼠后代在胚胎期时胎盘的形态与功能。
基因表达分析表明，菌群失调雄鼠后代在胚胎期，胎盘中糖酵解代谢、催乳素代谢和类固醇代谢相关基因以及多个胎盘发育调节因子的基因表达发生明显改变，这些基因表达失调与胎盘发育受损及胎盘功能障碍密切相关；同时，分子水平上发现胎盘生长因子水平显著降低，而该激素水平降低是临床上预测孕妇出现先兆子痫的主要诊断指标。
形态学检查结果显示，菌群失调雄鼠后代胎盘的迷宫区（母体与胎儿交换营养物质的胎盘区域）体积显著减少、胎盘血管形成受损、梗死面积增加。
以上结果表明，雄鼠菌群失调可使后代在胚胎期时胎盘的形成及功能发生障碍，导致营养由母体向胎儿传递受阻、胚胎发育受限，继而引发后代小鼠发育迟缓、体型瘦小。
三、菌群紊乱影响男性生殖系统的形态结构与生理功能
研究人员进一步取雄鼠的生殖系统进行检测，发现在接触6周抗生素引发菌群失调后，雄鼠的睾丸和生精小管呈现肿胀和空泡化，上皮细胞层厚度显著变薄，睾丸重量明显减少。这表明，肠道菌群紊乱会引发雄性生殖系统出现器质性病理改变。
代谢组分析发现，菌群紊乱雄鼠的睾丸中多种脂类和脂肪酸类代谢物水平异常，如甘油磷脂以及花生四烯酸乙醇酰胺（一种内源性大麻素类脂肪酸）的水平显著升高，而这些物质与雄性生殖细胞的功能紧密相关。
此外，转录组和蛋白组分析同时表明，菌群紊乱雄鼠的睾丸和血浆中，瘦素（leptin）的含量明显减少。瘦素是一种由脂肪细胞分泌的激素，在能量代谢与生殖功能中发挥关键作用，近期有文献报道瘦素可能通过调节睾酮水平支持生殖细胞功能[2]。
研究人员构建瘦素基因敲除小鼠发现，缺乏瘦素的雄鼠出现睾丸重量降低与管腔结构异常，与菌群失调雄鼠睾丸异常表现相近。同时发现，缺乏瘦素的雄鼠子代小鼠胚胎出现了转录组紊乱的情况，提示父亲缺乏瘦素会影响胚胎发育，这种代际影响也同菌群失调雄鼠相似。
上述实验结果表明，菌群失调可影响睾丸的组织结构与脂质与脂肪酸代谢等生理功能，即存在肠道-生殖轴；而瘦素是调节肠道-生殖轴的重要媒介。
四、菌群紊乱影响精子的表观遗传
研究者进一步探究了父亲菌群失调是如何通过影响生殖细胞和遗传物质干扰后代生长发育的。精子以遗传（以DNA序列为基础）和表观遗传（DNA修饰、染色质状态、小RNA等）形式将遗传信息传递给下一代。测序结果发现，菌群失调并未影响雄鼠精子的DNA序列，表明菌群失调是通过改变精子的表观遗传影响后代发育，而非改变精子的DNA序列。
表观遗传学检测发现，菌群失调雄鼠精子中DNA甲基化修饰程度较健康雄鼠波动不大、相对稳定，但精子中一些小RNA的水平发生明显变化，包括微小RNA（microRNA）和转运RNA衍生片段（tRNA-derived fragment，tRF）。这些小RNA不编码蛋白序列，它们的作用是调节其他基因的表达。其中，菌群失调雄鼠精子中以miR-141为代表的微小RNA水平上调，其作用为调节上皮-间质转化和胎盘发育；以tRF-Gly-GCC为代表的转运RNA衍生片段水平增加，其在生殖细胞中发挥的作用与代际效应相关。
以上结果表明，父亲菌群失调可通过扰乱精子中小RNA的水平继而影响表观遗传，进而影响后代胎儿期胎盘形成以及出生后生长发育。
五、小结
1、肠道菌群紊乱会引发雄鼠睾丸出现结构和功能上的缺陷、干扰精子的表观遗传，继而影响后代胎儿期胎盘发育，导致后代在出生后出现低体重、生长发育受限和夭折的风险增加。经过8周的恢复期使雄鼠肠道菌群恢复健康后，后代生长发育可恢复正常。
2、本项研究确立了肠道-雄性生殖轴调节机制，确定了肠道菌群紊乱可通过干扰雄性生殖系统影响后代健康。这提示，肠道健康可影响男性生殖健康，男性在服用抗生素及菌群紊乱期间生育可能会增加后代发育迟缓的风险。
