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色列威茨曼科学研究所的Christoph A.
Thaiss等人的研究表明,在人和小鼠中,宿主生物钟的紊乱会左右肠道细菌丰度的变化,进而增加肥胖和代谢问题的风险。研究人员将小鼠置于12小时亮、
12小时暗的“人工昼夜”之中,并进行粪便取样。结果发现,小鼠肠道内菌群组成随昼夜变化而变化。在样本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)以及拟杆菌目(Bacteroidales),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基因组测序,发现表达呈昼夜周期性变化的基因参与了小鼠的核酸代谢、氨基酸代谢以及胃黏液降解等过程。随后,研究者构建了Per1和Per2双敲除小鼠(Per1/2-/-),并对这种失去了昼夜节律的小鼠的粪便进行检测。
结果显示,Per1/2-/-小
鼠的肠道菌群几乎完全失去了昼夜周期性变化,这说明,肠道菌群在组成和功能上的昼夜周期性变化的形成依赖于宿主生物钟的正常运作。随后,研究人员用小鼠模
拟了人的时差反应,观察肠道菌群所受的影响。小鼠们每3天将遭遇一次“倒时差”。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,即使喂食正常的食物,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减低的现象。这些结果进一步表明,与昼夜节律相关的环境或基因问题,与肠道菌群失调有所关联。(作者:李秋实)
参考文献:Cell 2014;159:514-529