Wędrówki mikrobiomu regulują zegar gospodarza

Regularne drobne ruchy bakterii w jelicie wpływają na zegar biologiczny gospodarza. Dzieje się tak, bo w miarę upływu dnia tkanka przewodu pokarmowego styka się z różnymi mikroorganizmami i ich metabolitami.

Badanie [na myszach] pokazuje, jak skoordynowane jest zachowanie prokariotów i eukariotów, ssaków i mikrobów żyjących w ich wnętrzu. Grupy te wchodzą w interakcje i wzajemnie na siebie wpływają w nierozdzielny sposób - podkreśla Eran Elinav, immunolog z Instytutu Nauki Weizmanna. Powinniśmy o tym myśleć jak o jednym superorganizmie [...] - dodaje Eran Segal.

Autorzy publikacji z pisma Cell zauważyli, że mikrobiom z powierzchni jelita przechodzi przez całą dobę rytmiczne zmiany w zakresie "biogeograficznej" lokalizacji. Komórki nabłonka są więc wystawione na oddziaływanie różnych gatunków bakterii. Tango obu partnerów daje mechanistyczny wgląd w tę relację.

Okazało się również, że okołodobowe zmiany mikroflory jelit mają ogromny wpływ na fizjologię gospodarza. Co ważne, wpływa ona na tkanki bardzo odległe od przewodu pokarmowego, np. na wątrobę, której ekspresja genów zmienia się równolegle do rytmu mikrobiomu. Jak wyjaśnia Elinav, oznacza to, że zaburzenia rytmu mikrobiomu skutkują zaburzeniem funkcji wątroby, w tym metabolizmu leków czy odtruwania.

Oprócz tego naukowcy zauważyli, w jak dużym stopniu rytm okołodobowy gospodarza zależy od oscylacji bakterii. Tylko pewna część maszynerii podtrzymuje swój własny zegar, podczas gdy w innych komponentach zaburzenie działania bakterii prowadzi do zniszczenia rytmu. U gospodarza włącza się wtedy inny zestaw genów, który normalnie nie wykazuje rytmów okołodobowych.

Podsumowując, zachowanie mikrobów wpływa na globalne programowanie dobowych oscylacji transkrypcyjnych, epigenetycznych i metabolicznych gospodarza.

Prowadzone również na myszach wcześniejsze badanie Elinava i Segala pokazało, że nasze zegary biologiczne pracują w zgodzie z zegarami biologicznymi mikrobiomu, a zaburzenie wzorców snu i czuwania oraz czasów karmienia gryzoni skutkuje zmianami mikroflory.

Izraelczycy zaznaczają, że ich wyniki mogą mieć wpływ na ludzi w co najmniej dwóch dziedzinach. Po pierwsze, skoro wszystkie leki są metabolizowane w wątrobie, zrozumienie rytmów dobowych mikrobiomu i zdolność manipulowania nimi będzie mieć znaczenie dla sposobu i pory podawania medykamentów. Po drugie, zespół wspomina o wykorzystaniu wzajemnych zależności zegarów do walki z otyłością czy zespołem metabolicznym, które są powszechniejsze u ludzi poddawanych częstym zaburzeniom rytmów okołodobowych, np. pracujących w systemie zmianowym lub przechodzących zespół nagłej zmiany strefy czasowej.

mikrobiom zegar biologiczny rytm okołodobowy bakterie gospodarz Eran Segal Eran Elinav