健康な腸内では、微生物は XNUMX 日を通じて増えたり減ったりします。

健康な腸内では、微生物は XNUMX 日を通じて増えたり減ったりします。

ソークの研究者らは、代謝性疾患と肥満の原因の一部が、特定の腸内細菌の異常な行動によって引き起こされる可能性があることを発見した

ラホーヤ – マウスや人間の胃や腸内に生息するすべての細菌のスナップショットを XNUMX 枚撮影するだけで、その生物の消化器系の健康状態、さらには免疫疾患やがんを発症するリスクさえも把握することができます。 しかし、全体像を把握するには複数のスナップショットが必要になる可能性があることをソークの研究者らは発見した。

新しい研究によると、健康で痩せたマウスでは、腸内マイクロバイオーム（消化器系内の微生物の完全な集合体）が複雑な毎日のサイクルを行っています。 たとえば、一部の細菌は夜間に最高レベルで検出されますが、他の細菌は日中に最高レベルになります。 しかし、これらの変動は肥満マウスでは消失するため、代謝性疾患の一因となる可能性があります。

「以前は、有益な微生物もあれば有害な微生物も存在するというメッセージが流れていました」と上級研究著者は言う サッチダナンダパンダ、ソーク大学の准教授 レギュラトリーバイオロジー研究室。 「これはこれよりも複雑であることがわかりました。 一日の異なる時間帯で、異なる微生物が必要とされるのです。」

2 年 2014 月 XNUMX 日にジャーナルに掲載された新作 細胞代謝, パンダのグループは、通常の餌を与えられたマウスと高脂肪の餌を与えられたマウスのマイクロバイオームを比較しました。 動物の腸内微生物を毎日測定するのではなく、XNUMX時間ごとに微生物の数を測定しました。 研究者らは、通常の食餌（夜に食事をし日中に寝る）を与えたマウスにおいて、特定の細菌の特定の属にその時々に存在する劇的な変動を観察した。 しかし、高脂肪食を与えられたマウス（通常、XNUMX時間食べ続けて体重が増加し、糖尿病を発症する）では、微生物はより一定のままでした。

このパターンは、他の科学者が肥満と病気と関連付けている細菌の一種であるファーミキューテスを含む、複数の細菌種の間で明らかでした。

「私たちは、実際、健康なマウスは夜間に食事をしているときにフィルミキュートのレベルが高くなるが、日中の絶食時にはこのレベルが低下することを示しました」とアミール・ザリンパー氏は言う。 カリフォルニア大学サンディ​​エゴ校 パンダのグループと協力した消化器科医。 肥満マウスでは、確かにファーミキュートレベルは常に高かった。 この観察は、生物のファーミキュートレベルが高いかどうかが健康を左右するのではなく、そのレベルがいつ、どのくらいの頻度でピークに達するかによって決まることを示唆しており、このパターンはファーミキュートだけで見られたものではない。

研究者らが肥満マウスの食事の摂取を制限し、夜間のみ食事ができるようにすると、一部の種類の細菌が再び毎日変動し始めた。ただし、通常の低脂肪食を与えたマウスほど多くは見られなかったが。

「時間を制限して食べることで、これらのパターンの一部を回復できるという事実は、何をどれだけ食べるかではなく、食事のタイミングがマイクロバイオームにとって本当に重要であることを示しています」とザリンパー氏は言う。 研究者らはさらに、細菌レベルの変動が、体全体のコレステロール値、脂肪吸収、代謝の制御に重要な役割を果たす分子である胆汁酸の変動を引き起こす可能性があることを示した。 研究者らは、微生物の日々のサイクルが平坦化し、これらの分子の日々の変動が変化することで代謝疾患の一因となっている可能性があると仮説を立てた。

この観察は基礎研究に即座に影響を与えるとパンダ氏は言う。 「あらゆる種類のマイクロバイオーム研究を行うときは、すべての実験が XNUMX 日のどの時間帯に行われるかに細心の注意を払う必要があります」と彼は言います。 しかし、それはまた、腸内マイクロバイオーム内の微生物の健全なバランスを促進することを目的とした細菌混合物であるプロバイオティクスの人体臨床研究にも影響を及ぼします。

「XNUMX日の食事の時間にマイクロバイオームが形成されるのと同じように、プロバイオティクスを摂取する時間によってその有効性が変わる可能性があります」とパンダ氏は説明する。 「特定の微生物が好まれないときにプロバイオティクスを摂取すると、細菌のサイクルが悪くなる可能性があります。 同様に、これらの微生物が自然に増えているときに摂取すれば、健康的なサイクリングの促進に役立つ可能性があります。」

パンダのグループには、細菌が 24 時間周期でどのように、そしてなぜ変動するのかについて多くの疑問が残っています。 彼らは次に、高脂肪食に反応して腸内でどのような要因が変化するか（pHから免疫分子まで）を調査したいと考えており、それにより、異なる時点でどの細菌が存在するかが変化する。
この研究の他の研究者は、ソーク生物学研究所のアマンディーン・チャイス氏と生物研究所のシブ・ヨーセフ氏でした。 J.クレイグ・ヴェンター研究所.

この研究は、以下からの助成金によって支援されました。 国立衛生研究所 レオナM.とハリーB.ヘルムズリー慈善信託 グレン財団、そして 米国消化器病学会研究財団 エルゼビアパイロットリサーチ賞と 米国糖尿病協会 メンターベースのポスドクフェローシップ。

ソーク生物学研究所について：
ソーク生物学研究所は世界有数の基礎研究機関の XNUMX つであり、国際的に有名な教員がユニークで協力的かつ創造的な環境で生命科学の基礎的な疑問を研究しています。 ソークの科学者は、発見と次世代の研究者の指導の両方に重点を置き、神経科学、遺伝学、細胞生物学、植物生物学、および関連分野を研究することで、がん、老化、アルツハイマー病、糖尿病、感染症の理解に画期的な貢献をしています。

教員の功績は、ノーベル賞や全米科学アカデミーの会員など、数多くの栄誉によって認められています。 ポリオワクチンの先駆者であるジョナス・ソーク医学博士によって 1960 年に設立されたこの研究所は、独立した非営利団体であり、建築上のランドマークでもあります。