Микробиом кишечника — это огромное сообщество бактерий и других микроорганизмов, которые живут в нашей пищеварительной системе и помогают превращать еду в энергию. Многие из этих микробов активны в определенное время суток, но высокожировая диета и другие факторы могут сбить их ритмы и спровоцировать болезни обмена веществ.

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего провели эксперимент на мышах, чтобы выяснить, как ограниченное по времени питание (когда еда доступна только в короткое окно) влияет на работу кишечных бактерий. Они обнаружили, что такой режим восстанавливает естественные колебания активности микробов даже при питании жирной пищей.

Результаты опубликованы в издании Cell Host & Microbe.

Особое внимание исследователи уделили ферменту BSH  (гидролаза солей желчных кислот), который расщепляет жиры и влияет на обмен глюкозы. Оказалось, что при ограниченном питании бактерия Dubosiella newyorkensis начинает активнее вырабатывать этот фермент днем. Ученые модифицировали безвредную кишечную бактерию, добавив ей ген bsh, и подселили ее мышам. Результат — у животных снизился процент жира, улучшилась чувствительность к инсулину и контроль сахара в крови.

Метод метатранскриптомики, который анализирует активность генов бактерий в реальном времени, помог увидеть, что ограниченное питание не просто меняет состав микробиома, а заставляет его работать в правильном ритме. Например, гены, связанные с переработкой углеводов и жиров, включались в нужные моменты.

Метатранскриптомика позволяет анализировать, какие гены бактерий активны в конкретный момент. В отличие от метагеномики (просто «переписи» генов), она показывает, как микробы реагируют на изменения среды, например, на время приема пищи.

Раньше мы лишь предполагали, что польза от временного ограничения в еде связана с микробиомом, — говорит Амир Зарринпар, руководитель исследования. — Теперь мы точно знаем: некоторые бактерии действительно могут улучшать метаболизм, если действуют в правильное время.

Следующий шаг — проверить, поможет ли модифицированная бактерия мышам с ожирением и диабетом. Если да, это откроет путь к созданию targeted-терапий для людей.

Исследование важно по трем причинам:

• Персонализированное вмешательство. Если подтвердится, что определенные штаммы бактерий с геном bsh улучшают метаболизм, можно будет разрабатывать пробиотики для людей с ожирением или диабетом.
• Немедикаментозный подход. В отличие от таблеток, бактерии могут работать естественно, без побочных эффектов.
• Подтверждение роли циркадных ритмов. Ранее уже было известно, что нарушение суточных циклов вредит здоровью, но теперь ясно, как именно микробиом участвует в этом процессе.

Однако эксперимент проводился на мышах, а их микробиом и метаболизм отличаются от человеческих. Например, у людей Dubosiella newyorkensis встречается редко, и неизвестно, сработает ли аналогичный механизм. Кроме того, влияние других бактериальных генов, которые тоже меняли активность при TRF, пока не изучено.

Ранее ученые сообщили, что к появлению вредных бактерий в кишечнике приводит нерегулярный сон.