Кишечные бактерии живут в суточном ритме человека

Коллектив ученых из Института Вайцмана в Израиле во главе с иммунолог Эраном Элвином (Eran Elinav) установил, что бактерии, обитающие в кишечнике лабораторных мышей, также чувствительны к смене суточного ритма, как и животные.

Суточным ритмам подвержены все живые существа, в том числе и бактерии. До сих пор суточные, они же циркадные, ритмы изучались у фотосинтетических бактерий. Вопрос в том, влияет смена дня и ночи на живущих в кишечнике бактерий. Ученые проанализировали бактерии из фекалий лабораторных мышей двух типов — содержавшихся в условиях нормального 12-часового цикла дня и ночи и мышей с мутацией, выключившей их внутренние часы. Образцы фекалий отбирали каждые 6 часов в течение двух суток.

Оказалось, что у нормальных мышей почти 60% микробов в образцах включает в себя различные типы, меняющиеся как по численности, так и по соотношению в зависимости от времени дня и ночи. Мыши — ночные существа, и оказалось, что живущие в их кишечнике бактерии тоже наиболее активны ночью. В это время суток они переваривают питательные вещества, восстанавливают свою ДНК и растут. Днем микробы занимались поеданием токсинов, распределяя их по химическим молекулам, и отращивая двигательные жгутики.

А вот у мышей без внутренних часов кишечные бактерии реагировали на смену дня и ночи иначе: размер их популяции и деятельность не менялись. По всей видимости, бактерии ориентируются на организм хозяина — когда в кишечники здоровых животных, живущих по суточным ритмам, внедрили бактерии мышей-мутантов, эти последние стали нормальными уже через неделю.

Чтобы проверить гипотезу, получают ли бактерии какие-либо сигналы от организма хозяина, Элвин решил использовать единственное отличие нормальных мышей от мышей без внутренних часов — режим питания животных. Нормальные мыши ели ночью, пока активны, мыши-мутанты питались почти постоянно. Когда ученые поменяли режим питания мышей, и стали кормить нормальных мышей только днем, то численность, типы и активность кишечных бактерий тоже изменились.

Также обнаружилось, что у нормальных мышей, суточный цикл которых был нарушен, развились физиологические изменения, характерные для диабетиков, например, нечувствительность к инсулину. Известно, что люди с нарушенным сном также склонны есть по ночам. Вероятно, между этими явлениями есть какая-то связь, в которой задействованы кишечные бактерии.

В финальной стадии исследования израильские ученые исследовали кишечные бактерии из фекалий людей: образцы были взяты у двух человек, живущих в нормальном ритме, и двух — с нарушенным ритмом вследствие перелета из США в Израиль. В кишечниках людей, испытавших джетлаг, увеличилось число тех же типов бактерии, что преобладают и в кишечниках больных диабетом и ожирением. Уровень этих бактерий пришел в норму, как только люди адаптировались к часовой зоне.