Циркадные ритмы кишечника

Циркадный ритм или циркадианные часы  внутренний механизм, который управляет 24-часовыми циклами.  Это одна из двух систем по управлению сном и бодрствованием, она подсказывает организму, когда нужно спать, а когда  просыпаться и заниматься повседневными делами типа приёмов пищи. Однако, оказалось, что такие часы есть не только в мозге и не только у нас. Исследование, проведенное командой учёных из Университета Кентуки и опубликованное в PLOS ONE в 2016 году, показало, что бактерии, живущие в кишечнике, тоже имеют свои собственные ритмы жизни.

 

Изображение предоставлено Джиффином Паулосом.


«Мы сами — управляющие бактериальных часов, подобно солнцу, которое, в свою очередь, управляет нашими собственными циркадными ритмами», 

— отмечает Джиффин Паулос (Jiffin Paulose), британский постдок в университете и один из авторов исследования.

Паулос и глава кафедры биологии Винсент Кассоне (Vincent Cassone) обнаружили, что определённый класс бактерий, находящихся в кишечнике человека, а именно — Enterobacter aerogenes, проявляют циркадные модели поведения из-за их чувствительности к мелатонину, гормону, который вырабатывается ночью и стимулирует погружение в сон.

В то время, как мелатонин производится эпифизом, небольшой железой внутренней секреции в мозге, он также присутствует и во всей системе желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Кроме того, мелатонин содержат многие продукты. Поэтому циркадные системы ЖКТ координируются как освещенностью,  так и временем приёма пищи.

Паулос говорит, что влияние мелатонина на эти бактерии примечательно: как только мелатонин поднимается до уровней, аналогичных кишечным, отдельные клетки начинают взаимодействовать друг с другом и координировать периоды движения и деления в явлении, известном как роение.

«Это «копошение» под действием мелатонина происходит каждые 24 часа и может стать ключом к тому, чтобы мы смогли проанализировать циркадные ритмы кишечника»,

— замечает Винсент Кассоне.

Это — первая демонстрация циркадных ритмов у прокариот за пределами типа цианобактерий, и исследователи предполагают, что цианобактерии и E. aerogenes имеют общих эволюционных предков.

 

«Если наша следующая работа продемонстрирует, что догадки верны, то вполне возможно сделать вывод, что циркадианная система появилась на 3,5 миллиарда лет раньше, чем кислородпродуцирующий фотосинтез»,

— говорит Кассоне.

 

Их результаты также говорят о том, что циркадианная организация у позвоночных — это композиция из нескольких циркадных стимуляторов, организованных в иерархическую систему часов. И Паулос предполагает, что они должны рассматривать все бактерии, которые сосуществуют в организме в рамках этой иерархии.


Текст: Алексей Паевский

Human Gut Bacteria Are Sensitive to Melatonin and Express Endogenous Circadian Rhythmicity by Jiffin K. Paulose, John M. Wright, Akruti G Patel, and Vincent M. Cassone in PLOS ONE. Published online July 2016 doi:10.1371/journal.pone.0146643

«Нейронауке без клиницистов не разобраться в шизофрении»

Несколько месяцев назад российская научная группа молекулярных биологов и психиатров получила грант Российского научного фонда. Новый проект будет посвящен исследованию такого сильно мифологизированного заболевания, как…

Бактерии-трудоголики изо рта вызывают мигрень

Ученые Калифорнийского университета  в Сан-Диего нашли связь между мигренями и количеством нитратвосстанавливающих бактерий, которые живут во рту пациентов. В работе, опубликованной в mSystems, анализируются результаты секвенирования генома…

Вирусная инфекция может стать причиной психических расстройств

По разным версиям, нарушения психики достаются человеку по наследству или же становятся результатом других внутренних патологий. Однако, внешние факторы также способны играть роль в этом…

Галофильных архей удалось сохранить с помощью нейросети

Нейронные сети продолжают «глубоко простирать руки в дела человеческие». Теперь дошла очередь до биотехнологий. Для галофильных бактерий нашли новый оптимальный способ высушивания. С помощью нейросети…

Заболевания нервной системы будут лечить модифицированными клетками крови

Ученые Казанского государственного медицинского университета создали препарат на основе генно-модифицированных клеток крови пуповины. В перспективе он может быть использован для лечения нейродегенеративных заболеваний, в том…

О психическом здоровье расскажет кишечник

Ученые узнали, что состав микрофлоры кишечника может рассказать о качестве жизни и выявить депрессию у человека. Количество различных бактерий при различных жизненных состояниях увеличивается или…

Средиземноморская диета против ухудшения памяти и развития Альцгеймера

Хорошо бы солнце, море и фрукты радовали своим изобилием не только летом! Тем более, учёные продолжают утверждать про полезность «летней» диеты. Например, группа исследователей из…