Как микробиом кишечника влияет на наше здоровье

Кишечный микробиом - живое сообщество микробов, обитающих в пищеварительном тракте - похоже, работает круглосуточно. Это может быть действительно важно для нашего здоровья, но ученые только начинают понимать, почему. Исследования намекают на то, что бактерии играют роль во множестве функций организма, от регулирования сна до расщепления лекарств.

Данные свидетельствуют о том, что у взрослых количество определенных микробов в кишечнике колеблется ежедневно. Другими словами, этот поток следует циркадному ритму, аналогичному процессам в организме, которые определяют, когда мы спим и просыпаемся.

Недавно исследование показало, что бактерии, живущие в кишечнике младенцев в возрасте всего 2 недель, также имеют циркадный ритм. Отчет, опубликованный в апреле в журнале Cell Host and Microbe, показал, что этот ритм увеличивается с возрастом.

Исследователи обнаружили, что микробы поддерживают эти дневные и ночные ритмы даже когда их извлекают из организма и выращивают в лаборатории. Вероятно, их ритм внутренне регулируется и, следовательно, не диктуется исключительно факторами в самом кишечнике.

Авторы исследования не могу объяснить почему кишечные микробы ведут себя таким образом. Возможно, их циклическое поведение помогает им колонизировать кишечник человека.

У всего в биологии есть причина, которая часто связана с тем, поможет ли данная черта организму выжить, говорит Дирк Халлер, соавтор исследования и профессор питания и иммунологии Мюнхенского технического университета. Что касается микробиома кишечника, то микробное сообщество эволюционировало вместе с человеческим организмом, став ключевой чертой нашей физиологии.

Микробиом полезен для человека во многих отношениях. Например, он помогает защитить нас от инфекций, регулируя иммунную систему, и метаболизирует те части пищи, которые мы не можем переварить. Кишечник, в свою очередь, обеспечивает микробам безопасное и теплое место для жизни. Таким образом, по словам Халлера, между микробами существует чрезвычайно сильная конкуренция за место в кишечнике, и эта конкуренция стимулирует их эволюцию.

Следуя этой логике, микробы в кишечнике, вероятно, имеют циркадный ритм, потому что в этом была эволюционная выгода как для самих микробов, так и для их хозяев-людей. Но как этот циркадный ритм может повлиять на наше здоровье?

"Это открытый вопрос", - говорит Винсент Кассоне, профессор биологии Университета Кентукки, который не принимал участия в новом исследовании.

Эти бактерии называются "осцилляторами". Большинство из них производят побочные молекулы, называемые метаболитами, которые всасываются в кровоток и доставляются в другие органы, включая мозг. Попав в кровь, метаболиты могут проникать в циркадные сети организма хозяина и изменять их функцию — например, они могут влиять на характер и силу активации так называемых генов циркадных часов. Ученые попытались нарушить этот циркадный поток у лабораторных мышей и обнаружили, что он влияет на физиологические процессы, включая метаболизм и воспаление.

Некоторые результаты, полученные на мышах, указывают на то, что побочные продукты, вырабатываемые бактериями в нашем собственном кишечнике, могут влиять на наши циклы сна и бодрствования. Вещество под названием масляная кислота вырабатывается, когда бактерии переваривают пищевые волокна, и было доказано, что оно способствует сну у мышей. Однако, необходимы дополнительные эксперименты, чтобы подтвердить, действительно ли полученные результаты применимы к людям.

В исследовании 2020 года, в котором приняли участие более 4000 человек, Халлер и его коллеги обнаружили, что у людей с сахарным диабетом 2 типа и ожирением ежедневные изменения микробиома кишечника не такие, как у людей без этих заболеваний. Это подразумевает, что существует потенциальная связь между циркадными ритмами и микробиомом при метаболических заболеваниях, но причина этого до сих пор неизвестна.

Помимо влияния на циклы сна и бодрствования людей, циркадные ритмы бактерий могут частично определять то, как организм реагирует на тот или иной препарат. Например, исследования показали, что концентрация антибиотиков, необходимая для уничтожения определенных бактерий, таких как золотистый стафилококк, меняется в определенное время суток. Это говорит о том, что мы должны принимать наши лекарства в определенное время.