Szacuje się, że w jelitach każdej osoby znajduje się od 500 do 1000 gatunków bakterii, być może w liczbie 100 000 bilionów mikroorganizmów. W nowym artykule, opublikowanym 5 lipca 2022 w Cell Reports, naukowcy z University of California San Diego School of Medicine wykorzystali modele myszy do zbadania, w jaki sposób dieta i wzorce żywieniowe wpływają na te drobnoustroje jelitowe – oraz na zdrowie gospodarzy, szczególnie z otyłością i cukrzyca typu 2.
Zarówno u myszy, jak i u mężczyzn, jelito kręte jest ostatnim odcinkiem jelita cienkiego, łączącym się z jelitem ślepym, pierwszą częścią jelita grubego. W jelicie krętym składniki odżywcze są pobierane z płynnej żywności; w jelicie ślepym, które wyznacza również początek okrężnicy, rozpoczyna się proces ekstrakcji wody.
Oba procesy są złożone, dynamiczne i mają głęboki wpływ na różne czynniki, od rodzaju spożywanej żywności i czasu, po drobnoustroje zamieszkujące jelita, których obecność i zachowanie pomagają dyktować trawienie, wchłanianie składników odżywczych, syntezę witamin i rozwój układu odpornościowego.
„Ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że mikrobiom jelitowy stale się zmienia, nie tylko w zależności od tego, co jemy, ale także pory dnia” – powiedział starszy autor badania Amir Zarrinpar, dr n. med., adiunkt medycyny na UC San Diego School of Medicine i gastroenterolog w UC San Diego Health.
„Większość badaczy robi zdjęcia tego ciągle zmieniającego się środowiska, co utrudnia zrozumienie, co dzieje się w jelitach. W tym badaniu staramy się uzyskać wiele zdjęć w ciągu dnia, prawie jak film, aby lepiej zrozumieć, jak żywność i mikrobiom wchodzą w interakcje, wpływając na przyrost masy ciała i cukrzycę.
„Nauczyliśmy się, że cykliczne zmiany w mikrobiomie jelitowym są bardzo ważne dla zdrowia, ponieważ pomagają w regulacji zegara dobowego, a tym samym regulacji i kontroli glukozy, cholesterolu i kwasów tłuszczowych – oraz ogólnego zdrowia metabolicznego”.
W swojej najnowszej pracy Zarrinpar i współpracownicy dalej wyjaśniają wpływ i wzajemne oddziaływanie tych czynników, szczególnie w odniesieniu do jelita krętego i jego unikalnych funkcji związanych z trawieniem i wchłanianiem. W szczególności przyjrzeli się, w jaki sposób otyłość wywołana dietą (DIO) i żywienie w ograniczonym czasie (TRF) zmieniają skład i transkryptom mikrobiomu jelita krętego (kodująca białko część genomu organizmu) w modelach mysich.
Naukowcy odkryli, że w modelach mysich DIO i brak TRF (myszy mogły jeść tyle, ile chciały, kiedy tylko chciały) powodowały zakłócenia rytmu mikrobiomu jelitowego i szlaków sygnałowych, które pomagają modulować zegary jelitowe. Innymi słowy, myszy stały się grube i niezdrowe.
„To interesujące, że ograniczanie dostępu do żywności za pomocą TRF działa nie tylko poprzez przywrócenie wzorców dotkniętych niezdrowym stanem, ale także poprzez nowe ścieżki” – powiedziała pierwsza autorka, dr Ana Carolina Dantas Machado, stypendystka z laboratorium Zarrinpar.
„Te odkrycia podkreślają wpływ diety i wzorców żywieniowych ograniczonych czasowo na utrzymanie zdrowego mikrobiomu jelitowego, co z kolei moduluje rytmy okołodobowe, które regulują zdrowie metaboliczne” – powiedział Zarrinpar. „To bardzo skomplikowany związek między mikrobiomem a gospodarzem, przy czym ten pierwszy pomaga określić funkcjonowanie przewodu pokarmowego i zdrowie tego drugiego”.
Ich praca, jak twierdzą autorzy, może wpłynąć na przyszłe badania, w szczególności badania nad działaniem jelit lub działaniem leków na czynność jelit w zależności od stanu mikrobiomu o określonej porze dnia.
Współautorzy to Steven D. Brown, Amulya Lingaraju, Vignesh Sivaganesh, Cameron Martino, Peng Zhao, Antonio FM Pinto, Max W. Chang, R. Alexander Richter, Alan R. Saltiel, Rob Knight i Satchidananda Panda Diego; Amandine Chaix, Uniwersytet Utah; i Alan Saghatelian, Salk Institute for Biological Studies.