Жизнь на Земле глубоко связана с естественными циклами света и темная, которые составляют 24-часовой день. Для растений, животных, и даже бактерий, эти циркадные ритмы управляют многими биологическими функциями. Люди могут отвергнуть свои биологические часы, но по цене: Люди, циркадные ритмы которых регулярно разрушаются — частым нарушением биоритма или сменной работой, например — более ранимы к диабету, ожирению, сердечно-сосудистому заболеванию и раку.
Существуют различные теории объяснить эти ассоциации, и у исследователей теперь есть новый игрок для рассмотрения: бактерии, живущие в пищеварительном тракте. Согласно исследованию у мышей и небольшой группы человеческих волонтеров, внутренние часы этих микроорганизмов пищеварительного тракта синхронизируют с часами их хозяев. Когда наши циркадные ритмы добираются в неисправном состоянии, также – те из наших бактерий.Прошлые несколько лет видели взрыв интереса к совокупности бактерий, называющих пищеварительный тракт домой, и эти микроорганизмы, кажется, играют роль во всем от неприкосновенности до метаболизма к настроению.
Но несмотря на то, что разрушенные бактерии наблюдаются при многих из тех же болезней, являющихся результатом перекошенных циркадных ритмов, точная связь не полностью понята. Эран Элинэв, иммунолог и специалист по микробиому в Институте Вейцмана в Rehovot, Израиль, задался вопросом, были ли собственные циркадные ритмы микроорганизмов недостающей частью проблемы.Для испытания теории он и его коллеги проанализировали бактерии в фекальных образцах от мышей лаборатории, сохраненных в нормальных 12-часовых циклах света и темноты.
Образцы брались каждые 6 часов для двух 24-часовых циклов. До 60% микроорганизмов состояли из различных бактериальных типов, колебавшихся, и в их общем количестве и в их распространенности друг относительно друга, в течение дня и ночи. Во время темной фазы (когда мыши, будучи ночными, являются самыми активными), бактерии были заняты, переварив питательные вещества, восстановив их ДНК и рост, как свидетельствуется различной бактериальной активностью гена, задокументированной от фекальных образцов, взятых в различных моментах времени. Во время световой фазы микроорганизмы пошли о продолжающихся «вспомогательных» процессах, таких как нейтрализование, ощущение химикатов вокруг них и строительства кнутов или отходов, та помощь движение микроорганизмов.
У мышей с мутацией, отключающей внутренние часы, бактерии пищеварительного тракта не показали те же колебания, или в популяции или в деятельности, в ответ на свет и темный — предполагающий, что часы животного так или иначе управляют часами бактерий. Когда бактерии от этих «clockless» мышей были пересажены в здоровых животных, живущих в нормальных легко-темных условиях, микроорганизмы начали показывать нормальные ритмы в течение недели.
Результаты, сообщил онлайн вчера в Клетке, стал неожиданностью, говорит Элинэв. Предыдущие исследования показали, что у многих бактерий действительно есть легко-отзывчивые циркадные часы — цианобактерии, например, которые получают их энергию от фотосинтеза.
Но микроорганизмы глубоко в кишечнике — хорошо, кишечнике — проводят все свое время в темноте. Как они знали, во сколько изо дня это было? Некоторый сигнал должен пройти от хозяина бактерий.
Одним существенным различием между нормальными мышами и отключенными часами было время, в которое поели животные, исследователи наблюдали. Нормальные мыши едят ночью, в то время как они активны; clockless мыши ели почти постоянно. Таким образом, выбор времени еды мог быть сигналом? Когда исследователи изменили пищевые образцы животных путем кормления нормальных мышей только во время легкого цикла (ночь мыши), числа, типы и деятельность бактерий перемещенный также.
Исследователи также нашли, что мыши, легко-темные циклы которых были разрушены набранный вес и развили физиологические изменения, связанные с диабетом, такие как устойчивость к инсулину. Поскольку люди с нерегулярными образцами сна также склонны есть более ночью, исследователи подозревают, что эти предпочтения в еде способствуют болезни в частности путем разрушения микроорганизмов пищеварительного тракта.Бактерии вероятны не целая история; нерегулярный сон и еда могут способствовать болезни через другие маршруты, такие как избыточный гормон напряжения и производство инсулина. Несмотря на это, «это – востребованное исследование», говорит микробиолог Роб Найт из университета Колорадо, Валуна.
Найт говорит, что некоторые самые сильные доказательства бактериальной роли в циркадно связанных болезнях находятся в заключительной фазе исследования, когда исследовательская группа проанализировала фекальные образцы от двух человек по нормальному графику и еще два, кто недавно полетел от США до Израиля. Анализируя образцы прежде, во время, и после приступов нарушения биоритма, они сочли колебания бактерий подобными тому, что они видели у мышей.
Уставшие после перелета участники показали увеличение типа бактерий, которые, как известно, были более распространены у людей с ожирением и диабетом; уровни этих микроорганизмов, роняемых к нормальному однажды путешественники, приспособленные к новому часовому поясу.Самый убедительный из всех, Найт верит, то, что, когда образцы бактерий пищеварительного тракта от уставших после перелета людей были пересажены в здоровых мышей, животные набрали вес, показали увеличенный сахар в крови и имели более высокое содержание жировой прослойки по сравнению с животными, данными бактерии участников перед их полетом.Таким образом, мы можем отразить болезнетворные действия нарушения биоритма, будучи более осторожными относительно того, как или когда мы едим?
В этом пункте, «это – образованное предположение», говорит Элинэв.