Как показывают исследования, уровни естественных противомикробных молекул колеблются в зависимости от циркадного ритма, вызванного резидентными кишечными бактериями.
Способность организма предотвращать пищевое отравление путем производства естественного противомикробного соединения увеличивается в течение дня, когда наиболее вероятно воздействие вредных бактерий, предполагает новое исследование ученых Юго-Западного Университета штата Калифорния. Результаты, опубликованные в сети Интернет в Cell, в конечном итоге могут привести к своевременным схемам лечения и вакцинации, разработанным для максимального усиления этого иммунного ответа.
Исследователям давно известно, что практически все животные следуют циркадным циклам, связанным с восходом и заходом солнца. Эти циклы позволяют животным предвидеть изменения в окружающей их среде и подготовиться к ним. Нарушение циркадных ритмов может иметь серьезные последствия для здоровья; например, хроническое нарушение сна связано с увеличением кишечной инфекции у людей. Однако неясно, почему это происходит.
Учёные подозревали, что антибактериальный иммунитет может изменяться в кишечнике в зависимости от циркадного цикла. Чтобы исследовать эту идею, исследователи искали ритмы в экспрессии естественных антимикробных агентов, вырабатываемых в кишечнике мышей для борьбы с болезнями пищевого происхождения. Исследователи увидели, что у нормальных лабораторных мышей одна из этих противомикробных молекул, известная как регенерирующий островковый белок 3g (REG3G), была более распространена ночью, когда эти ночные животные активны, и в меньшей степени в течение дня, когда мыши спят. . Однако у мышей, выращенных без кишечных бактерий, REG3G практически отсутствовал как днем, так и ночью.
В поисках микробных компонентов, управляющих ритмическим паттерном, исследователи обнаружили, что у мышей с циклическим количеством REG3G в кишечнике обитают большие популяции сегментированных нитчатых бактерий — микробы, обычно присутствующие у грызунов, нечеловеческих приматов и людей, которые обладают уникальной способностью прикрепляться к слизистой оболочке кишечника и изменяют активность генов своего хозяина. Дальнейшие эксперименты показали, что эти бактерии прикреплялись к слизистой оболочке кишечника животных во время кормления, вероятно, чтобы откачивать питательные вещества. Когда они прикреплялись, производство REG3G в кишечнике увеличивалось.
Этот цикл имел серьезные последствия для способности мышей бороться с инфекцией. Когда исследователи заразили нормальных мышей бактериями, у животных была более высокая бактериальная нагрузка и уровень смертности, если они подверглись воздействию на закате, чем на восходе солнца. Мыши, которые не могут производить антимикробные белки, включая REG3G, имели одинаково высокие показатели бактериальной нагрузки и смертности независимо от того, когда они были инфицированы.
Если дальнейшие исследования покажут, что это явление также встречается у людей, ученые, возможно, в конечном итоге смогут извлечь из этого выгоду, рассчитав время приема синтетических антибиотиков для кишечных инфекций и оральных вакцин или найдя новые способы вообще избежать кишечных инфекций.