肠道微生物菌落有一个昼夜节律。这里是它可能如何影响您的健康

(2024-07-03 15:42:58)

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肠道微生物菌落有一个昼夜节律。这里是它可能如何影响您的健康

By Emily Cooke

published 13 hours ago

Health

在肠道微生物中的日常波动可能对身体有很多的影响，但许多问题仍然的。

某些种类的肠道细菌有它们自己的昼夜节律，这可能影响我们的健康。(Image credit: KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images)

肠道微生物菌落是居住在消化道中的活着的微生物的群落，似乎运行在一个24 小时时钟上。这可能真的对我们的健康是重要的，但科学家们才刚刚开始了解为什么。早期的研究暗示这些虫子在无数的身体功能中玩一个部分，从调节睡眠到分解药物。

证据提示在成年人中在肠道中某些微生物的丰度每天的波动。换句话说，这种通量遵循一个昼夜节律，类似于规制我们何时睡觉和醒来的身体过程。

最近，一项研究揭示了生活在 2 周大婴儿肠道中的细菌也有一个昼夜节律。这份于4月发表在《细胞宿主与微生物》杂志上的报告表明了这种节律性随着年龄增加。

研究人员发现了甚至当微生物被从体内提取并在实验室中生长时它们维持这些昼夜节律，暗示它们的节律被内在的调节，因此不能只被肠道本身规制。

不清楚为什么肠道微生物以这种方式行为，但该研究的作者理论化它们的周期性行为可能不知怎的帮助它们殖民人类肠道

慕尼黑工业大学营养与免疫学教授和研究的共同资深研究作者迪尔克哈勒告诉生活科学杂志， “生物学中的一切有一个理由”，这往往关系到是否一个给定的特征会帮助一个生物体生存。关注到肠道微生物菌落，微生物菌落已经与人体一起进化，变成我们生理学的一个核心特征。

微生物菌落以许多方式对人类是有益的。例如它通过调节免疫系统和代谢我们不易消化的我们的食物中的部分帮助保护我们免受感染。反过来，肠道为微生物提供了一个安全的、温暖的来生活的地方。哈勒说，因此微生物之间对肠道中的空间有一个“极端强烈的竞争”，这种竞争推动微生物来进化。

按照这个逻辑，肠道内的微生物可能有一个昼夜节律，因为来这样做对微生物和对它们的人类宿主有进化的益处。哈勒和他的同事们最近的研究揭示一些这些细菌节律何时开始来出现在一个给定的人的身体中- 但这种昼夜节律如何影响我们的健康呢？

肯塔基大学生物学教授文森特·卡松（Vincent Cassone）告诉生活科学杂志，”这是最开放的问题” ，他没有参与这项新研究。

在小鼠中肠道微生物的昼夜节律的扰乱已经被联系到重要生理过程的损害，例如炎症和新陈代谢。 (Image credit: Vincent Besnault via Getty Images)

睡眠、疾病和药物

过去的一些研究已经探索了人类肠道细菌的生物钟，诸如产气克雷伯菌（ Klebsiella aerogenes）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）。然而，到目前为止，在该领域中的大多数工作已经集中在啮齿动物的肠道微生物菌落上。已知小鼠肠道中约20%的微生物有一个昼夜节律，在一天中的不同点上显示它们的丰度的一致波动。这些微生物包括按顺序梭状芽胞杆菌目、乳酸杆菌目和拟杆菌目中的细菌，这些也被发现在人体肠道中。

芝加哥大学医学教授尤金·张（Eugene Chang）博士说，这些细菌被称为“振荡器”，他没有参与这项新研究。他告诉生活科学杂志，大多数产生被吸收到血液中并被带到其他器官包括大脑叫代谢石的副产物分子。

张说，一旦被释放进血液代谢石能馈入宿主的昼夜节律网络并改变它们的功能- 例如它们可能会影响所谓的生物钟基因的激活模式和强度。科学家们已经试图在实验室小鼠中扰乱这种昼夜节律串扰并已经发现它影响包括新陈代谢和炎症的生理过程。

在小鼠中的一些发现暗示在我们自己的肠道中由细菌制造的副产品可能影响我们的睡眠-觉醒周期。一种叫做丁酸的酸当细菌消化膳食纤维时被产生并已被证明来促进小鼠中的睡眠。然而，需要更多的证据来看是否这些发现实际的转化到人类。

在 2020 年一项4000 多人的研究中，哈勒和他的同事发现患有 2 型糖尿病和肥胖症的人在他们的肠道微生物菌落中没有像那些没有这些症状的人的每日变化。哈勒说，这意味着在昼夜节律和代谢疾病中的微生物菌落之间有一个潜在的联系，但为什么的理由仍然未知。

宾夕法尼亚大学转化医学和治疗学教授菲茨杰拉德（Garret A. FitzGerald）博士说，管理肠道微生物的内部时钟以及宿主细胞的那些都以一种复杂的方式相互作用并且也被外部因素影响例如我们进食时，他没有参与这项研究。他在一封电子邮件中告诉生活科学杂志，从理论上讲这种“复杂的内部相互作用”可能被影响肠道的疾病干扰，。

菲茨杰拉德说，例如如果衬肠道的细胞由于某种原因被破坏，这可能影响药物代谢的分解产物多少终结在血液中并影响其他器官，如肺、肝或大脑。我们的肠道细菌在药物如何被分解中起一个角色，因此在这种连锁反应中有一手。

有一门叫时间药理学（chronopharmacology）的新兴科学学科，其中科学家们正在调查您服用一种药物的时间是否能影响它的安全性和有效性。除了影响人们的睡眠-觉醒周期外，细菌昼夜节律可能部分的规定身体对一种特定药物多反应的。

此外，细菌的昼夜节律可能影响细菌的对抗生素的耐药性。例如，研究已经表明来杀死某些细菌如金黄色葡萄球菌所需的抗生素浓度在一天中的特定时间变化的。