减少光照居然可以通过与肠道菌群的相互作用增强生物钟的昼夜节律
原创 发布时间:2023-05-29 浏览次数: 549 来源: 黄兰艳

核心提示:间歇性光周期 (IP) 可增强中枢和外周节律,通过褪黑激素途径改变盲肠微生物群的组成和功能,且证明了微生物代谢物与宿主的昼夜节律相关。


  大多数生物在生理和行为上都表现出昼夜节律,这是生物节律的重要组成部分,参与宿主各种生理活动的节律振荡。肠道微生物群的昼夜节律通过整合营养和激素因素来协调肠道和肝脏等远端组织和器官以及中枢生物钟的节律,从而影响宿主的基因表达和生物钟。鸟类由于其复杂多样的视觉系统对光敏感,光照主要协同调节中枢生物钟系统,影响家禽的生长发育和代谢。间歇性光周期,通过在连续光照下插入不同的黑暗期,许多研究都集中在光对鸟类性能的影响上。肠道微生物的昼夜节律对宿主的健康至关重要,然而,很少有研究探讨蛋鸡的肠道微生物群在间歇性光周期下是如何变化的,肠道微生物的昼夜节律以及这些微生物在间歇性光周期下如何与宿主相互作用尚不清楚。

  本研究旨在探讨间歇光周期对蛋鸡肠道微生物昼夜节律的影响,初步探讨肠道微生物与宿主生物钟的相互作用机制,总体目标是通过干预或调节核心肠道微生物群,为维持蛋鸡肠道和宿主健康提供新思路和理论支持。

  该研究以蛋鸡为模型,评估不同间歇光周期下肠道微生物和生物钟基因的昼夜节律。间歇光周期 1 (IP1, 16 [3 h -L/1 h -D]: 8 D) 增强了下丘脑中 cBmal1、cBmal2、cCry1 和 cCry2 的昼夜节律,并增加了 cClock、cBmal1 和 cCry2 的表达盲肠壁中的肝脏和七个时钟基因。间歇性光周期还通过褪黑激素途径显着改变了盲肠微生物群的组成和代谢功能。

  尽管中枢生物钟通过 MT 途径对肠道微生物的昼夜节律影响有限,但它显着改变了肠道微生物群的组成和代谢功能,在 IP1 处理下,短链脂肪酸 (SCFA) 的浓度和产生 SCFA 的属(如 Odoribacter)的丰度显着增加,并且可能通过激活盲肠壁中的 SCFA 受体基因通路进一步反馈并加强外周和中枢节律。这些发现阐明了中枢生物钟昼夜节律的调节机制,并突出了间歇性光周期诱导调节宿主生物钟和盲肠微生物群落之间相互作用的作用。16[3 h -L/1 h -D]:8 D的间歇光周期作为减少光照的重要手段,有利于增强肠道微生物与宿主生物钟的相互作用,保证肠道和蛋鸡的宿主健康。

  综上,间歇性光周期 (IP) 可增强中枢和外周节律,通过褪黑激素途径改变盲肠微生物群的组成和功能,且证明了微生物代谢物与宿主的昼夜节律相关。


  图1.间歇光周期下肠道菌群昼夜节律与宿主相互作用机制的示意图。

  原文出处:http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.160041

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