Исследователи из Медицинского колледжа Бэйлора обнаружили, что сбой циркадных ритмов у мыши может повлиять на функцию печени, реакцию организма на пищу, а также состав микробиоты пищеварительного тракта.
В этом исследовании, опубликованном в American Journal of Obstetrics and Gynecology, исследователи впервые показали, что печеночные гены у мышей связаны с биологическими ритмами, микроорганизмами, обитающими в кишечнике, и метаболизмом.
«Организм способен изменять свой метаболизм разными способами. Мы изучили два из них. Один связан с циркадными ритмами – нашими внутренний часами, которые помогают организовать деятельность организма. А другой действует через микробиом – бактерии, живущие в желудочно-кишечном тракте», — объясняет ведущий автор исследования, доктор Дерек О’Нил (Derek O’Neil), постдокторант в области акушерства и гинекологии в Бэйлоре.
Для изучения взаимосвязи между биологическими часами и микробиомом ученые модифицировали гены мышей, убирая из печени только тот ген, который опосредует её синхронизацию с ритмами – ген Npas2. Затем они наблюдали эффект в тесте на циркадную активность, который чаще всего используется в науке. Это ограниченное кормление, при котором помимо всего ещё сорваны обычные часы кормления. И вместо того, чтобы иметь неограниченный доступ к пище в течение 12 часов в ночное время (обычное время кормления для мышей), мыши получали его всего лишь в течение четырёх дневных часов.
Две группы мышей (нокаутированные и контроль) жили в таком режиме в течение 17 дней. До, во время и после тестирования исследователи брали образцы кала, по которому определяли тип микробов, и измеряли, какое количество пищи животные не съедали и насколько у них менялась масса.
Результаты показали, что изменение биологических часов печени животных привело к изменениям в микробиоме кишечника. У мышей, лишённых гена Npas2, состав бактерий значительно модифицировался в сторону более патогенных микроорганизмов. Кроме того, хоть обе группы мышей и съедали примерно одинаковое количество полностью сбалансированной пищи, но в весе потеряли больше обычные мыши, чем нокаутные.
«Нокаута гена, который управляет циркадными ритмами в печени, было достаточно, чтобы не только изменить устойчивость мышей к потере веса при ограниченном кормлении, но повлиять на микроорганизмы кишечника. Это первое научное исследование, которое показывает чёткие доказательства сложного взаимодействия между системой биологических ритмов, кишечной флорой и обменом веществ хозяина в условиях пищевого стресса», — отметил старший автор – доктор Керсти Аагаард (Kjersti Aagaard), профессор акушерства и гинекологии в Бэйлоре.
Учёные отмечают, что их работа может иметь потенциальную пользу для клиники. Но к области их интересов всё-таки ближе беременность и неонатальный период жизни. Они предполагают, что их выводы могут привести к появлению большего количества исследований, направленных на углубление понимания сложных взаимодействий между нарушениями циркадных ритмов как матери, так и ребёнка в неонатальном периоде жизни, микробиомом и поддержанием обмена веществ и веса женщины.
Текст: Анна Хоружая