坐飞机倒时差竟和肠道菌群的关系扯不清

坐飞机倒时差竟和肠道菌群的关系扯不清？

倒时差带给你的可能不止是哈欠连天和黑眼圈——以色列的一项最新研究表明，人类和小鼠肠道内的菌群会遭到宿主生物钟的影响，宿主生物钟的紊乱会左右肠道细菌的丰度变化，进而提高出现肥胖和代谢问题的风险。研究论文于10月16日发表在期刊《细胞》（Cell）上。

生物钟是将个体生理节律与外部时间联系起来的重要机制。哺乳动物的生物钟由位于下丘脑的视交叉上核（suprachiasmaticnucleus，SCN）的主生物钟（centralclock）感知来自环境的光源变化，b对其他组织中的外周生物钟（peripheralclock）进行调控，后者进一步调控各种生理进程，并帮助这些进程与周围环境的变化相调和。由于现代生活方式的出现，人类——特别是那些常常要倒班或是跨时区飞行的人群——生物钟遭到普遍干扰，因此带来的昼夜节律的紊乱与包括肥胖、糖尿病、心血管疾病在内的一系列疾病的病发风险提高相干。

肠道菌群的昼夜周期性变化

在许多受宿主生物钟调理的生理进程中，肠道菌群都发挥侧重要作用。为了探访宿主昼夜节律与肠道菌群之间的关系，魏茨曼科学研究所的研究者们进行了一系列实验。小鼠被置于12小时亮、12小时暗的“人工昼夜”当中，依照小鼠平时的进食习惯豢养，并在明暗交替的时间点（编者注：在“人工昼夜”中，从黑暗转变到光照的时刻定义为“环境钟”的0点，从光照转变到黑暗的时刻定义为环境钟的12点）和两段时间的中点（环境钟18点和6点）进行粪便取样。研究发现，小鼠肠道内菌群组成随昼夜变化而变化。在样品里的所有细菌种类中，15%以上的细菌的丰度会呈周期性起伏变化——这些细菌属于梭菌目（Clostridiales）、乳杆菌目（Lactobacillales）和拟杆菌目（Bacteroidales），而它们占到了肠道细菌总数的约60%。

随后，研究者对粪便样品进行了宏基因组测序，并对基因所属的通路进行了分析，发现表达出现昼夜周期性变化的基因参与了小鼠的核酸代谢、氨基酸代谢和胃粘液降解等进程，这意味着肠道菌群的周期性变化不但表现在组成上，也表现在功能上。有趣的是，这些功能在“白天”和“夜晚”的散布其实不相同。例如，触及能量代谢、DNA修复、细胞生长的进程更多出现在夜间；而解毒、细胞运动性和对环境的感知等进程则更多出现在白天。

为了了解肠道菌群组分的昼夜起伏从何而来，研究者们将眼光转移到了宿主身上。Period基因（Per）小鼠的核心生物钟基因之一，一旦这些基因不能被表达，小鼠的昼夜节律就会丧失。研究者构建了Per1和Per2双敲除小鼠（Per1/2-/-），并对这类失去了昼夜节律的小鼠的粪便进行检测。结果显示，Per1/2-/-小鼠的肠道菌群几近完全失去了昼夜周期性变化，肠道菌群丰度只出现随机的起伏；肠道菌群所触及的大部分功能几乎不出现昼夜变化。这说明，肠道菌群在组成和功能上的昼夜周期性变化的构成，依赖于宿主生物钟的正常运作。

规律饮食很重要

动物的摄食遭到生物钟的调控。反过来，进食时间在校准外周生物钟方面也起着关键作用。研究者发现，由于正常小鼠是夜间活动的动物，它们倾向于在夜间进食，Per1/2-/-小鼠则不论时候，全天开吃。有鉴于此，研究者们假定，小鼠肠道内菌群的波动可能与摄食模式相干。他们设计了一个定点喂食的实验，将正常小鼠分为两组，分别仅在“白天”或“夜晚”喂食。

这样喂食2周后，研究者每6小时收集一次小鼠粪便菌群样本，连续收集2天。他们发现，只能在“夜晚”进食的小鼠，肠道菌群的变化与随便进食的正常小鼠的菌群类似，反映出夜行性啮齿类的进食习惯。相比之下，只能在“白天”进食的小鼠，肠道菌群的周期性变化产生了明显的相移，峰值期和低值期几近都移动了12个小时，并使得某些细菌（如CandidatusArthromitus）表现出更强的昼夜周期性变化。研究者在Per1/2-/-小鼠进行了相同的实验，发现虽然小鼠的昼夜节律被破坏，但规律的摄食能让小鼠肠道菌群的昼夜周期性变化重新建立起来。这些结果提示，肠道菌群的变化会直接遭到摄食时间的影响。

按时作息不可少

研究者们在小鼠身上摹拟人的时差反应，视察肠道菌群所受的影响。小鼠们每3天将遭受一次“倒时差”——过了3天正常日子后，第天的“白天”会比前三天提早了8小时，从第7天起又恢复前3天的时间。4周以后，小鼠倒出“时差病”，进食不规律，肠道菌群的昼夜周期性变化也被破坏。“倒时差”实验进行到4个月后，即便喂食正常的食品，有“时差反应”的小鼠还是出现了超重和脂肪量增加的情况。将超重小鼠的肠道菌群移植到无菌小鼠中，后者也出现了超重和葡萄糖耐量下降的现象。这些结果进一步表明，与时差反应相干的代谢问题，与肠道菌群的失调有所关联。

人类时差反应对肠道菌群的影响

随后，研究者们分析了2个人的粪便样品，发现肠道细菌中多达10%的种类会出现昼夜性的丰度变化，这些细菌所参与的功能也一样存在昼夜差异。例如，能量代谢和蛋白质合成多见于白天，而解毒进程则多见于夜晚——与夜行性的小鼠正好相反。

在时差实验中，研究者们以两个倒时差的人（他们分别从美国中部或西部飞到以色列，时差小时）作为实验对象，分别在他们离开之前（无时差反应）、到达以后一天（经历时差反应）和到达后2周（已恢复）时搜集粪便样品。他们发现，在有时差反应时的粪便样品中，硬壁菌门（Firmicutes）的细菌丰度较高——这类细菌与肥胖和代谢疾病的产生相干。

研究者认为，肠道菌群组成的变化可能是造成人体代谢问题的又一因素。这些结果为开发有针对性的益生菌和抗菌药物疗法提供了鉴戒意义。未来的研究需要进一步

转载请注明：http://www.nzjgr.com/yfzl/437.html