У кишечной микрофлоры есть собственные суточные ритмы, и их нарушение вредит всему организму
Еще не так давно, кишечная микрофлора человека считалась ненужным балластом, особо не влияющим на здоровье хозяина. Однако в последнее десятилетие, как снежный ком, растет число работ, доказывающих, что от микробиоты – ее состава и численности – во многом зависит обмен веществ и множество важнейших функций макроорганизма, таких как пищеварение, иммунные реакции, развитие воспаления. Нарушения кишечной микрофлоры повышает риск развития астмы у детей, сахарного диабета, ожирения, колитов, рака толстой кишки и даже депрессии.
Для исследования кишечной микробиоты (и анализа микробиома – всех генов микробиоты), как известно, берут образцы кала. Однако было замечено, что у одного и того же человека состав кишечной флоры в образцах кала утром и вечером различается.
Читайте также: Нарушения кишечной микрофлоры могут снижать эффективность лекарственных средств
Этого следовало ожидать, ведь суточные (циркадные) ритмы характерны, наверное, для всего живого на Земле. Так, у человека в течение суток меняются уровень метаболизма, синтез гормонов, физическая активность и, соответственно, свои ритмы имеет чувство голода и желание спать. Правда, было неясно, циркадные ритмы представителей кишечной микробиоты являются реакцией на суточные изменения в организме-хозяине или собственными ритмами микроорганизмов.
Ученые из Института Вейсмана (Израиль) использовали новейшие ДНК-технологии, чтобы показать*, что кишечная микробиота в течение суток изменяет свою локализацию в кишечнике, а также продукты метаболизма, по крайне мере, у мышей. Аминокислоты, липиды и витамины, которые выделяли микробы в течение дня, попадали в кровь и влияли на синтез (экспрессию генов) различных ферментов в печени организма-хозяина. Так впервые было показано, что кишечная микробиота изменяет суточную активность одного из важнейших органов – печени.
Читайте также: Какой была микрофлора человека до открытия антибиотиков?
Авторы также изучали, как суточные ритмы кишечной микробиоты влияют на такую функцию печени, как способность обезвреживать токсины. Для этого они использовали передозировку препарата ацетаминофен (парацетамол), который в некоторых случаях может метаболизироваться с образованием токсичных для печени продуктов. Оказалось, что высокая доза ацетаминофена менее токсична в начале дня и более токсична вечером. Авторы заключили, что изменение детоксицирующей функции печени в течение суток зависит от микробиоты. Они полагают, что это открытие можно экстраполировать на метаболизм лекарственных средств в принципе: время суток, когда принято лекарство, может значительно влиять на его эффективность и риск развития побочных эффектов.
Можно предположить, что суточные ритмы в жизни кишечной микрофлоры влияют на обмен веществ и здоровье человека, и игнорирование этих ритмов (например, прием пищи в ночное время) может приводить к развитию различных заболеваний.
*Christoph A. Thaiss, Maayan Levy, Tal Korem, Lenka Dohnalová, et al. Microbiota Diurnal Rhythmicity Programs Host Transcriptome Oscillations // Cell, Volume 167, Issue 6, p1495–1510.e12, 1 December 2016. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.11.003
На фото: кишечная микрофлора человека; сканирующая электронная микроскопия.
