Исследователи из Юго-Западного университета США обнаружили новые ключи к разгадке того, как кишечные бактерии и циркадные часы организма работают вместе, способствуя накоплению жира.
В исследовании на мышах, которое может когда-нибудь привести к новым стратегиям борьбы с ожирением, ученые обнаружили, что кишечные бактерии или микробиом регулируют поглощение и накопление липидов (жиров), взламывая и изменяя функцию циркадных часов в клетках, которые выстраиваются. кишка.
"Эти результаты указывают на механизм, с помощью которого кишечная микробиота регулирует состав тела и устанавливает фактор циркадной транскрипции NFIL3 в качестве важного молекулярного звена между микробиотой, циркадными часами и метаболизмом хозяина," сказал доктор. Лора Хупер, кафедра иммунологии и ведущий автор исследования, опубликованного в сентябре. 1 в науке. Доктор. Хупер, профессор иммунологии и микробиологии, также работает в Центре генетики защиты хозяев и является исследователем Медицинского института Говарда Хьюза.
"Человеческий кишечник кишит триллионами бактерий, которые помогают нам переваривать пищу, защищают от инфекций и производят определенные витамины. Накапливается доказательство того, что определенные бактерии, живущие в нашем кишечнике, могут предрасполагать нас к увеличению веса, особенно когда мы придерживаемся диеты западного стиля с высоким содержанием жиров и сахара," сказал ведущий автор Юхао Ван, аспирант лаборатории Хупера.
«Микробиом считается фактором окружающей среды, который влияет на сбор энергии и накопление жира в организме – накопление энергии – у млекопитающих», – сказал доктор. Хупер, добавив, что мало что известно о механизмах, которые контролируют взаимосвязь между микробиомом и составом тела. Она долгое время содержала колонию стерильных мышей, выращенных в стерильных условиях, без микробиомов. Эти мыши дали одну подсказку.
"Мыши, у которых отсутствует микробиом, гораздо лучше живут на диете в западном стиле с высоким содержанием жиров, чем мыши, несущие бактерии," она сказала.
Многие метаболические пути организма синхронизируются с дневным и ночным циклами через циркадные часы. У млекопитающих циркадные часы представляют собой набор факторов транскрипции, присутствующих в каждой клетке, которые управляют ритмическими 24-часовыми колебаниями экспрессии генов, которые управляют такими процессами организма, как метаболизм.
В своих экспериментах исследователи сравнили мышей без микробов и мышей, выращенных традиционным способом, а также изучали мышей с нокаутом, генетически неспособных производить NFIL3 в клетках, выстилающих кишечник.
Итак, как именно микробиом кишечника "разговаривать" в слизистую оболочку кишечника для регулирования поглощения и хранения жира с помощью NFIL3? Когда исследователи изучили этот вопрос, д-р. Хупер сказал, что они обнаружили интересный поворот, обнаружив, что микробиом кишечника регулирует поглощение липидов, взламывая циркадные часы, которые присутствуют в клетках, выстилающих кишечник.
Взлом влияет на амплитуду или надежность того, как выражаются гены, управляющие циклом захвата и хранения липидов. Ученые объяснили, что мыши без микробиома, лишенные микробиома, производят NFIL3 ниже среднего, а это означает, что они потребляют и накапливают меньше липидов и, следовательно, остаются худыми даже на диете с высоким содержанием жиров.
Циркадные часы организма определяют циклы дня и ночи, которые тесно связаны со временем кормления, и включают и выключают метаболические механизмы организма по мере необходимости. Несмотря на то, что клетки кишечника не подвергаются прямому воздействию света, их циркадные часы улавливают световые сигналы от зрительной и нервной систем и используют их для регулирования экспрессии генов. Циркадные часы кишечника помогают регулировать экспрессию NFIL3 и, следовательно, липидный метаболический аппарат, который контролируется NFIL3 в слизистой оболочке кишечника.
"Итак, у вас есть действительно увлекательная система, в которую входят два сигнала из окружающей среды – микробиом и смены света день-ночь – и сходятся на слизистой оболочке кишечника, чтобы регулировать, сколько липидов вы получаете из своего рациона и откладываете в виде жира," сказал доктор. Хупер, директор Walter M. и Хелен Д. Центр исследований артрита и аутоиммунных заболеваний имени Бадера. У нее также есть Джонатан В. Uhr, M.D. Выдающийся председатель иммунологии, Нэнси Кейн и Джеффри А. Маркус, стипендиат медицинских исследований, в честь доктора. Билл С. Вауэлл.
"Наша работа обеспечивает более глубокое понимание того, как микробиота кишечника взаимодействует с циркадными часами и как это взаимодействие влияет на метаболизм," Доктор. Хупер продолжил. "Это также может помочь объяснить, почему люди, которые работают в ночную смену или часто выезжают за границу, что нарушает их циркадные часы, имеют более высокий уровень метаболических заболеваний, таких как ожирение, диабет и сердечно-сосудистые заболевания."