Влияние микробиоты кишечника и ее метаболитов на центральные и периферические циркадные часы

Влияние микробиоты кишечника и ее метаболитов на центральные и периферические циркадные часы

Автор: Писарев И.В., Варницына В.В.

Журнал: Тюменский медицинский журнал @tmjournal

Статья в выпуске: 1 т.23, 2021 года.

Бесплатный доступ

В статье описаны факторы, влияющие на микробиоту кишечника, изменения которой, в свою очередь, приводят к изменению в центральных и периферических циркадных часах хозяина. Рассматривается роль рациона питания и влияние цикла сон-бодрствование на микробиоту кишечника, взаимосвязь питания и микробиоты на экспрессию генов, а также обсуждается влияние микробных метаболитов, в частности, короткоцепочечных жирных кислот на экспрессию генов биологических часов.

Микробиота кишечника, короткоцепочечные жирные кислоты, цикл сон-бодрствование, циркадные часы, ритмы микробиоты, рацион питания, гены

Короткий адрес: https://sciup.org/140303369

IDR: 140303369   |   DOI: 10.36361/2307-4698-2020-23-1-16-21

Список литературы Влияние микробиоты кишечника и ее метаболитов на центральные и периферические циркадные часы

  • Губин ГД, Вайнерт Д. Биоритмы и возраст. Успехи физиол. наук. 1991;22:96.
  • Губин ДГ. Молекулярные механизмы циркадианных ритмов и принципы развития десинхроноз. Успехи физиологических наук. 2013;44 (4):65-87.
  • Карпова ТВ. Влияние сна на организм человека. Наука, техника и образование. 2017. 4 (34):117-119.
  • Николенко МВ, Тимохина ТХ, Варницына ВВ. Морфофункциональная активность Candida albicans в течение суток. Медицинская наука и образование Урала. 2011; 4:46-48.
  • Тимохина ТХ, Губин ДГ. Особенности временной организации биологических свойств госпитальных изолятов и музейных штаммов S. aureus, E. coli, P. aeruginosa. Медицинская наука и образование Урала. 2011; 2:98-100.
  • Cagampang FR, Bruce KD. The role of the circadian clock system in nutrition and metabolism. British Journal of Nutrition. 2012; 108 (3):381-392. Doi:10.1017/S0007114512002139.
  • Cho H, Zhao X, Hatori M, et al. Regulation of circadian behaviour and metabolism by REV-ERB-α and REV-ERB-β. Nature. 2012; 485:123-127. Doi:10.1038/nature11048.
  • Davis KF, Parker KP, Montgomery GL. Sleep in infants and young children: part one: normal sleep. Journal of Pediatric Health Care. 2004; 18:65-71. Doi:10.1016/S0891-5245 (03) 00149-4.
  • Fischer, A., Sananbenesi, F., Wang, X. et al. Recovery of learning and memory is associated with chromatin remodelling. Nature. 2007; 447:178-182. Doi:10.1038/nature05772.
  • Froy O, Chapnik N. Circadian oscillation of innate immunity components in mouse small intestine. Molecular Immunology. 2007; 44 (8):1954-1960. Doi:10.1016/j.molimm.2006.09.026.
  • Gao J, Xu Q, Wang M, et al. Ruminal epithelial cell proliferation and short-chain fatty acid transporters in vitro are associated with abundance of period circadian regulator 2 (PER2). Journal of Dairy Science. 2020; 103 (12). Doi:10.3168/jds.2020-18767.
  • Grimaldi B, Bellet MM, Katada S, et al. PER2 controls lipid metabolism by direct regulation of PPARgamma. Cell Metabolism. 2010; 12 (5):509-520. Doi:10.1016/j.cmet.2010.10.005.
  • Guryev O, Carvalho RA, Usanov S, et al. A pathway for the metabolism of vitamin D3: Unique hydroxylated metabolites formed during catalysis with cytochrome P450scc (CYP11A1). Proceedings of the National Academy of Sciences. 2003;100 (25):14754-14759. Doi:10.1073/pnas.2336107100.
  • Henao-Mejia J, Strowig T, Flavell RA. Microbiota Keep the Intestinal Clock Ticking. Cell. 2013; 153 (4):741-743. Doi:10.1016/j.cell.2013.04.043.
  • Hildebrandt MA, Hoffmann C, Sherrill–Mix SA, et al. High-Fat Diet Determines the Composition of the Murine Gut Microbiome Independently of Obesity. Gastroenterology. 2009; 137 (5):1716-1724.e2. doi:10.1053/j.gastro.2009.08.042.
  • Hoogerwerf WA, Hellmich HL, Cornélissen G, et al. Clock gene expression in the murine gastrointestinal tract: endogenous rhythmicity and effects of a feeding regimen. Gastroenterology. 2007; 133 (4):1250-60. doi: 10.1053/j.gastro.2007.07.009.
  • Keim NL, Martin RJ. Dietary Whole Grain–Microbiota Interactions: Insights into Mechanisms for Human Health. Advances in Nutrition. 2014; 5 (5):556-557. Doi:10.3945/an.114.006536.
  • Leone V, Gibbons SM, Martinez K, et al. Effects of Diurnal Variation of Gut Microbes and High-Fat Feeding on Host Circadian Clock Function and Metabolism. Cell Host & Microbe. 2015; 17 (5):681-689. Doi:10.1016/j.chom.2015.03.006.
  • Ley R, Turnbaugh P, Klein S, et al. Human gut microbes associated with obesity. Nature. 2006; 444:1022-1023. Doi:10.1038/4441022a.
  • Liang X, Bushman FD, FitzGerald GA. Regulation of intestinal microbiota rhythmicity. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2015; 112 (33):10479-10484. Doi:10.1073/pnas.1501305112.
  • Lin MY, de Zoete MR, van Putten JPM et al. Redirection of epithelial immune responses by short-chain fatty acids through inhibition of histone deacetylases. Front. Immunol. 2015; 6:554. doi: 10.3389/fimmu.2015.00554.
  • Marcinkevicius EV, Shirasu-Hiza MM. Message in a Biota: Gut Microbes Signal to the Circadian Clock. Cell Host & Microbe. 2015; 17 (5):541-543. Doi:10.1016/j.chom.2015.04.013.
  • Matenchuk BA, Mandhane PJ, Kozyrsky AL. Sleep, circadian rhythm, and gut microbiota. Sleep Medicine Reviews. 2020; 53:101340. Doi:10.1016/j.smrv.2020.101340.
  • Mukherji A, Kobiita A, Ye T, et al. Homeostasis in Intestinal Epithelium Is Orchestrated by the Circadian Clock and Microbiota Cues Transduced by TLRs. Cell. 2013; 153 (4):812-827. Doi:10.1016/j.cell.2013.04.020.
  • Poroyko V, Carreras A, Khalyfa A, et al. Chronic Sleep Disruption Alters Gut Microbiota, Induces Systemic and Adipose Tissue Inflammation and Insulin Resistance in Mice. Sci Rep. 2016; 6,35405. Doi:10.1038/srep35405.
  • Sato TK, Panda S, Miraglia LJ, et al. A Functional Genomics Strategy Reveals Rora as a Component of the Mammalian Circadian Clock. Neuron. 2004; 43 (4):527-537. Doi:10.1016/j.neuron.2004.07.018.
  • Swiatecka D, Narbad A, Karyn RP, et al. The study on the impact of glycated pea proteins on human intestinal bacteria. International Journal of Food Microbiology. 2011; 145 (1):267-272. Doi:10.1016/j.ijfoodmicro.2011.01.002.
  • Tahara, Y., Yamazaki, M., Sukigara, H. et al. Gut Microbiota- Derived Short Chain Fatty Acids Induce Circadian Clock Entrainment in Mouse Peripheral Tissue. Sci Rep. 2018; 1395 (8). Doi:10.1038/s41598-018-19836-7.
  • Thaiss CA, Levy M, Korem T, et al. Microbiota Diurnal Rhythmicity Programs Host Transcriptome Oscillations. Cell. 2016; 167 (6): 1495-1510.e12. doi:10.1016/j.cell.2016.11.003.
  • Thaiss CA, Zeevi D, Levy M, et al. Transkingdom control of microbiota diurnal oscillations promotes metabolic homeostasis. Cell. 2014; 159 (3):514-529. Doi:10.1016/j.cell.2014.09.048.
  • Trompette A, Gollwitzer E, Yadava K, et al. Gut microbiota metabolism of dietary fiber influences allergic airway disease and hematopoiesis. Nat Med.2014; 20:159-166. doi:10.1038/nm.3444.
  • Vegiopoulos A, Herzig S. Glucocorticoids, metabolism and metabolic diseases. Molecular and Cellular Endocrinology. 2007; 275 (1-2):43-61. Doi:10.1016/j.mce.2007.05.015.
  • Vieira E, Marroquí L, Batista TM, et al. The Clock Gene Rev-erbα Regulates Pancreatic β-Cell Function: Modulation by Leptin and High-Fat Diet. Endocrinology. 2012; 153 (2):592-601. Doi:10.1210/en.2011-1595.
  • Voigt RM, Forsyth CB, Green SJ, et al. Circadian Disorganization Alters Intestinal Microbiota. PLOS ONE. 2014; 9 (5): e97500. Doi:10.1371/journal.pone.0097500.
  • Wachtershauser A, Loitsch SM, Stein J. PPAR-γ Is Selectively Upregulated in Caco-2 Cells by Butyrate. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2000; 272 (2):380-385. Doi:10.1006/bbrc.2000.2793.
  • Wang Y, Carreras A, Lee S, et al. Chronic sleep fragmentation promotes obesity in young adult mice. Obesity. 2014; 22 (3):758-762. Doi:10.1002/oby.20616.
  • Wu G, Tang W, He Y, et al. Light exposure influences the diurnal oscillation of gut microbiota in mice. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2018; 501 (1):16-23. Doi:10.1016/j.bbrc.2018.04.095.
  • Zarrinpar A, Chaix A, Yooseph S, et al. Diet and Feeding Pattern Affect the Diurnal Dynamics of the Gut Microbiome. Cell Metabolism. 2014; 20 (6):1006-1017. Doi:10.1016/j.cmet.2014.11.008.
  • Zhao C, Wang Y, Peng Z, et al. Subacute ruminal acidosis suppressed the expression of MCT1 in rumen of cows. J Cell Physiol. 2019; 234:11734-11745. Doi:10.1002/jcp.27829.
  • Zhu L, Sawrey-Kubicek L, Beals E, et al. Human gut microbiome composition and tryptophan metabolites were changed differently by fast food and Mediterranean diet in 4 days: a pilot study. Nutrition Research. 2020; 77:62-72. Doi:10.1016/j.nutres.2020.03.005.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp