Микробиота и ее взаимодействие со светом.

 

 

Фигурально можно рассмотреть наш организм этаким лишайником, в котором сообщество клеток нашего  макроорганизма находится в симбиозе с микробами населяющими нас-микробиотой (преимущественно это содержимое нашего кишечника). В кишечнике человека находится микробное сообщество из 10 триллионов клеток, количество клеток микробиоты превышает общее количество клеток  в макроорганизме, его суммарный  микробиом кодирует около 5 миллионов генов, что примерно в 100 раз больше чем в человеческом генома.

Можно сказать, что еще неизвестно кто, на ком живет

 

Кишечные бактерии все чаще признаются в качестве важнейшего органа в организме человека, необходимого для развития и поддержания кишечной целостности и барьера и играют важную роль в контроле метаболизма и иммунитета хозяина.

 

Таким образом, неудивительно, что кишечная микробиота и ее метаболиты могут потенциально влиять на метаболизм и циркадные ритмы организма. До 50% кишечных бактерий обладают своей собственной ежедневной ритмикой с точки зрения состава,  локализации в кишечных нишах, режима питания, пола хозяина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как выяснилось кишечные бактерии способны модулировать биоритмы хозяина через микробные метаболиты, такие как бутират, полифенольные производные, витамины и амины. Стрессовые факторы, образ жизни, такие как изменение режима сна и питания, нарушающие циркадную систему организма-хозяина,  также влияют на микробиом кишечника. 

 

Нарушения функций, опосредованных микробиотой, такие как снижение конъюгации желчных кислот или увеличение продукции сероводорода и, как следствие, снижение продукции бутирата, в свою очередь, влияют на окисление и регулирование производства энергии в хозяина, выработку ряда витаминов, необходимых для нормальной жизни хозяина

 

4-углеродный бутират играет важную роль в регуляции уровня глюкозы в плазме с помощью множества механизмов, включая активацию рецепторов, сигнализирующих  секрецию гормонов сытости, стимуляции секреции инсулина и подавлении глюкагона. Бутират способен ингибировать NAD + -зависимые гистоновые деацетилазы, такие как сиртуин-1 (SIRT1), способствующий ацетилированию BMAL1,и  потенциально оказывает эпигенетический контроль  циркадных ритмов. 

 

SIRT1 играет критическую роль в поддержании циркадных ритмов и энергетического гомеостаза через пути метаболизма жира и глюкозы, способствуя глюконеогенезу печени, окислению жирных кислот и чувствительность к инсулину. Следует заметить, что повышенная экспрессия сиртуинов позитивно ассоциируется с продолжительностью жизни.  Лишение сна оказывает глубокое влияние на синтез биогенных аминов или их предшественников. 

 

Следует отметить, что более 90% серотонина в организме образуется в кишечника и кроме влияния на кишечную моторику и секреторную активность могут влиять на концентрацию серотонина в гиппокампе, и демонстрируют суточные колебания, влияя  на сон и регуляцию гипоталамических путей гомеостаза глюкозы.

 

Нарушения ритмов микробиома, по крайней мере, частично могут способствовать увеличению риска ожирения и метаболического синдрома, связанных с недостаточным сном и циркадным смещением. 

Кстати, и мелатонин синтезируемый из серотонина в т.ч. кишечнике также  играет роль в регуляции чувствительности к инсулину и окисления митохондрий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итак, существуют двунаправленная связь между микробиотой и концентрациями мелатонина в организме. Например,  употребление пробиотиков улучшает сон и кишечные симптомы при синдроме раздраженного кишечника.

 

Если физиологическая адаптация к циркадным нарушениям не сопровождается кишечной микробной адаптацией, то это может иметь метаболические последствия для хозяина, ведущие к метаболической дисфункции и  инсулинорезистентности. Кишечная микробиота имеет свои собственные циркадные часы и несмотря на ведущее значение питательных стимулов, также может также реагировать и на изменения освещенности окружающей среды, пр этом  взаимодействуя с лимфоцитами (ILC3), участвующих в регуляции воспаления и метаболизма

  

В кишечнике человека находится микробное представленное основными пятью бактериальными типами.

Это Firmicutes (генерирует большую часть бутирата, который поддерживает рост и целостность эпителиальных клеток толстой кишки), Bacteroidetes, составляют до 65% от общего числа бактерий, Actinobacteria (считается пробиотическим организмом), Proteobacteria и Verrucomicrobia.

 

Контролируемые хозяином пищевые поведения, такие как ограниченное по времени кормление или голодание, могут регулировать ее ритмичность. Однако чередование циклов "свет-темнота", являющихся наиболее важным сигналом для центральных часов у всех млекопитающих, включая людей и потенциально могут включать микробиоту кишечника. 

 

Кишечные бактерии участвуют в регуляции сна и исследование на крысах показало, что истощение кишечной микробиоты после использования антибиотиков нарушало медленную фазу  сна.

Механизмом, обеспечивающим взаимодействие хозяина и микробиоты, помимо собственно всасывания метаболитов, является и лимфоциты кишечника хозяина. Таким образом, световые стимула, как и циркадные сигналы из гипоталамуса, могут регулировать кишечные ILC3-лимфоциты и кишечный гомеостаз.

..