دانشمندان نشان می دهند که چگونه میکروبیوم و الگوهای تغذیه بر ریتم شبانه روزی روده تأثیر می گذارد

به نظر می رسد که اثر تغذیه با زمان محدود بر بیان ژن دوچرخه سواری با افزایش استیلاسیون هیستون واسطه می شود. یافته ها نشان داد که شرایط تغذیه محدود باعث ریتم قوی استیلاسیون هیستون می شود و بسیاری از ژن های تحت تأثیر این شرایط به استیلاسیون هیستون پاسخ می دهند.

تجزیه و تحلیل بیان ژن شبانه روزی در این مطالعه با استفاده از مگس با و بدون میکروبیوم انجام شد. یافته ها نشان داد که هم تغذیه با محدودیت زمانی و هم از دست دادن میکروبیوم به طور قابل توجهی بر رونوشت شبانه روزی روده تأثیر می گذارد.

Zhang Y. 2023. میکروبیوم ریتم های شبانه روزی را در روده تثبیت می کند. PNAS، https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2217532120



منبع

مگس سرکه با مواد غذایی نامحدود (آزادانه) برای بررسی اینکه آیا ترکیب میکروبیوم روده و تنوع آن در طول چرخه روز-شب تغییر می کند یا خیر استفاده شد. این یافته ها هیچ چرخه شبانه روزی میکروبیوتای روده را در مگس های نوع وحشی و مگس هایی که فاقد ژن ساعت شبانه روزی بودند نشان داد.

القایی در بیان ژن دوچرخه سواری تحت شرایط تغذیه محدود مشاهده شد. فعالیت‌های تغییر یافته فاکتورهای رونویسی مسئول تغییرات جهانی در بیان دوچرخه‌سواری هستند. مشابه با تغذیه با زمان محدود، از دست دادن میکروبیوم بر بیان ژن چرخه تأثیر می گذارد.

منبع:

اگرچه میکروبیوم روده در طولانی مدت ثابت می ماند، رژیم غذایی می تواند تغییرات گذرا را در ترکیب آن ایجاد کند. به طور مشابه، میکروبیوم روده تغییرات ریتمیک در ترکیب و محلی سازی در طول چرخه روز و شب را نشان می دهد.

تأثیر عملکردی میکروبیوم با استفاده از الگوی تغییر فاز شبانه‌روزی (سیکل تغییر یافته چرخه روز و شب) تعیین شد. برای آزمایش، مگس با و بدون میکروبیوم استفاده شد.

مگس‌هایی که با تغذیه با زمان محدود نگهداری می‌شدند، تحت استرس‌های مختلف (گرسنگی، تزریق باکتری و شوک حرارتی) قرار گرفتند تا تأثیر تغذیه محدود بر سلامت و تناسب اندام مشخص شود.

یافته ها نشان داد که حضور میکروبیوم چرخه ژن ساعت شبانه روزی را در مغز مگس ها افزایش می دهد. به طور کلی، مشاهده شد که مگس های استریل با جابجایی در چرخه روز و شب در مقایسه با مگس های دارای میکروبیوم، سریعتر بازنشانی می شوند.

مگس‌های نوع وحشی که تحت الگوهای تغذیه ریتمیک در مقاطع زمانی خاص قرار گرفتند، هیچ گونه تغییر شبانه‌روزی در ترکیب و تنوع میکروبیوتای روده را نشان ندادند. با این حال، در مگس‌هایی که فاقد ژن ساعت شبانه‌روزی هستند، مشخص شد که ساعت‌های شبانه‌روزی با تأثیر الگوهای تغذیه با زمان محدود بر میکروبیوم روده تداخل دارند.

تأثیر تغذیه با زمان محدود بر رونوشت شبانه روزی

در مگس‌هایی که تحت شرایط تغذیه محدود با زمان نگهداری می‌شوند (غذای ارائه شده در مقاطع زمانی خاص)، از دست دادن بیان دوچرخه‌سواری برای ژن‌های مرتبط با فسفوریلاسیون اکسیداتیو و متابولیسم انرژی مشاهده شد.

یافته ها نشان داد که تغذیه محدود باعث کاهش بقای مگس ها در شرایط استرس زا می شود. به عبارت دیگر، تغذیه محدود با وجود اثرات متابولیکی مفید، حساسیت مگس ها را به عوامل استرس زا افزایش می دهد.

میکروبیوم روده مجموعه ای از میکروارگانیسم ها است که در دستگاه گوارش انسان/حیوان ساکن هستند. نقش حیاتی در تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی مختلف از جمله متابولیسم، پاسخ ایمنی و عملکردهای عصبی دارد.

به عبارت دیگر، میکروبیوم روده پاسخ ساعت روده را به تغییرات در چرخه روز و شب تعدیل می‌کند و هماهنگی بین ریتم‌های شبانه‌روزی روده و مغز را تسهیل می‌کند.

اهمیت مطالعه

همانطور که دانشمندان در مجله ذکر کردند، “این یافته ها پیامدهای مهمی برای موقعیت های رایج در دنیای مدرن دارند.”

در مطالعه حاضر، دانشمندان تأثیر متقابل بین میکروبیوم روده، الگوی تغذیه با محدودیت زمانی و ریتم های شبانه روزی را بررسی کرده اند. مگس سرکه (مگس میوه معمولی) روده.

تنظیم شبانه روزی میکروبیوم روده

مطالعه: میکروبیوم ریتم های شبانه روزی روده را تثبیت می کند.  اعتبار تصویر: Vovantarakan / Shutterstockمطالعه: میکروبیوم ریتم های شبانه روزی روده را تثبیت می کند. اعتبار تصویر: Vovantarakan / Shutterstock

زمینه

این مطالعه نشان می دهد که میکروبیوم روده در مگس ها چرخه نمی کند. با این حال، ریتم شبانه روزی بیان ژن در روده را تنظیم می کند و از نوسانات سریع در پاسخ به شرایط مختلف محیطی جلوگیری می کند.

ژن‌های میزبان که پروتئین‌های متابولیک را کد می‌کنند، چرخش را در مگس‌های بدون میکروبیوم (استریل) افزایش دادند. در مقابل، ژن‌های مرتبط با توسعه و تمایز، کاهش چرخه را نشان دادند.

میکروبیوم روده مگس سرکه تا حد زیادی در یک چرخه روزانه پایدار است.  (A و B) تنوع میکروبیوم در شرایط ad-lib (AF) یا TF، نوسانات روزانه را در نوع وحشی Iso31 یا جهش ساعت در هر 01 مگس نشان نمی دهد.  JTK_cycle برای ارزیابی ریتمیک استفاده شد.  (C و D) چرخه گونه های باکتریایی خاص تحت شرایط TF، اما فقط در هر 01.  مقادیر JTK_cycle نشان داده شده است.میکروبیوم روده مگس سرکه تا حد زیادی در یک چرخه روزانه پایدار است. (الف و ب) تنوع میکروبیومی نوسانات روزانه را در نوع وحشی Iso31 یا جهش ساعتی نشان نمی دهد.01 پرواز روده تحت شرایط ad-lib (AF) یا TF. JTK_cycle برای ارزیابی ریتمیک استفاده شد. (C و D) چرخه گونه های باکتریایی خاص تحت شرایط TF، اما فقط در هر01. مقادیر JTK_cycle نشان داده شده است.

تاثیر عملکردی تغذیه با زمان محدود و میکروبیوم

مطالعه ای که در مجله منتشر شده است PNAS نشان می دهد که میکروبیوم روده هماهنگی بین ریتم های شبانه روزی روده و مغز را تثبیت می کند.