Как оказалось, что у микробов в кишечнике есть свой «режим дня»

Выяснилось, что кишечный микробиом, коллектив микроорганизмов, живущих в пищеварительном тракте, функционирует круглые сутки. То, что микробы способны влиять на наше здоровье и самочувствие, ученые знали давно, но вот каким образом, об этом исследователи только-только начинают догадываться. Последние исследования показывают, что кишечные бактерии деятельно участвуют во многих важных функциях организма, от метаболизма лекарств до управления сном.

Режим дня на генном уровне

Было замечено, что у взрослых людей количество кишечных микробов определенных видов меняется от времени суток. То есть их объем подчиняется циркадному ритму, который является полным аналогом внутренних процессов, определяющих, когда нам спать, а когда бодрствовать.

А недавно стало известно, что кишечный микробиом младенцев, которым исполнилось всего две недели, тоже живет по собственному «режиму дня». Отчет, опубликованный в апреле в журнале Cell Host and Microbe, показал, что этот ритм увеличивается с возрастом.

Более того, исследователи выяснили: если извлечь эти микробы из организма и продолжить их выращивать в лаборатории, то микроорганизмы все равно продолжают придерживаться дневных и ночных ритмов. Почему так происходит, ученые пока не знают. Но уже понятно, что «режим дня» встроен в бактерии на генном уровне и определяется не только внутренними кишечными факторами.

Авторы научной работы предполагают, что микробы используют циркадный ритм неспроста. Вполне возможно, что такая стратегия помогает им максимально эффективно заселять человеческий кишечник.


— Дирк Халлер, соавтор исследования, профессор питания и иммунологии Мюнхенского технического университета.

Они управляют нами

Кишечный микробиом чрезвычайно важен для жизни человека. К примеру, он вносит весомый вклад в защиту от инфекций, управляет иммунной системой и расщепляет те виды пищи, которые у нас не получается быстро или легко переварить.

В свою очередь, безопасная и теплая внутренняя обстановка кишечника — просто отличное место для жизни различных бактерий. Неудивительно, что между разными их видами происходят ожесточенные войны за место внутри нас. По словам профессора Халлера, такая конкурентная борьба идет на пользу и микробам, и человеку.

Логично предположить, что циркадный цикл установился в кишечнике не просто так. Очевидно, что такой распорядок суток выгоден и самим микроорганизмам, и их носителям-людям. Осталось понять, каким образом этот ритм оказывает влияние на здоровье.


— Винсент Кассоне, профессор биологии университета Кентукки.

Исследований в этом направлении проводилось пока что немного. В частности, исследовались суточные часы таких человеческих бактерий, как Klebsiella aerogenes и Bacillus subtilis.

Зато работа кишечного микробиома грызунов изучена в достаточной мере. Доказано, что примерно 20% всех микроорганизмов в кишечном тракте мыши живут по циркадному ритму. Численность бактерий колеблется с неизменным постоянством в разные часы суток. В число таких микробов входят отряды бактерий Clostridiales, Lactobacillales и Bacteroidales, которые, к слову сказать, живут и в человеческом кишечнике.


— Юджин Чанг, профессор медицины, Чикагский университет.

По словам Чанга, оказавшись в крови, метаболиты подключаются к управлению организмом. Например, они могут перенастроить внутренние суточные часы. Блокировав действие бактериальных выбросов у лабораторных мышей, исследователи обнаружили, что метаболиты оказывают сильное влияние на базовые физиологические процессы, такие как метаболизм и воспаление.

Все по внутренним часам

Если говорить о мышах, то побочные продукты, выделяемые микробами, буквально управляли грызунами. Например, масляная кислота, которую производили бактерии, когда переваривали пищевые волокна, весьма способствовала быстрому засыпанию и хорошему сну у мышей.

Скорее всего, бактериальные метаболиты схожим образом оказывают влияние и на людей. Однако это утверждение требует дополнительных исследований и более веских научных доказательств.

В 2020 году Халлер с коллегами провел широкомасштабное исследование, в котором приняли участие более 4000 добровольцев. В результате было обнаружены, что у людей с ожирением и диабетом II типа циркадные ритмы кишечного микробиома не такие, как у людей без этих заболеваний.


— Халлер.

Внутренние часы, управляющие кишечными бактериями, и внутренние клеточные часы самого человека — это сложно организованная система. Вдобавок на нее влияют внешние факторы, например, время приема пищи. Поэтому, если какое-то заболевание поражает кишечник, это сказывается на всем организме.


— Гаррет А. Фитцджеральд, профессор трансляционной медицины и терапии Пенсильванского университета.

На пороге разгадки великой тайны

В настоящее время быстрыми темпами развивается наука под названием хронофармокология. В ее рамках ученые изучают, способно ли время приема лекарств каким-то образом повлиять на его эффективность и безопасность. Уже получен положительный ответ на этот вопрос, так как циркадные ритмы бактерий управляют не только внутренними часами человека, также микробы способны регулировать реакцию организма на тот или иной препарат.

Также выяснилось, что от циркадного ритма зависит устойчивость некоторых вирусов к антибиотикам. Опыты показали, что при лечении золотистого стафилококка количество препарата может быть разным в разное время суток.


— Кассоне.