Cell：肠道微生物的运动 竟然调节着宿主的昼夜节律钟！

　　

生物通报道：即使是肠道微生物也有它的生活惯例。就像上了发条一样，它们在肠壁的一部分开始它们一天的生活，向左边移动几微米，也可能向右边，然后回到原来的位置。现在，在小鼠中开展的一项新研究表明，随着时间的推移，这些定时定期的小动作，可能通过使肠道组织暴露于不同的微生物及其代谢产物，而影响宿主动物的昼夜节律。这种“舞蹈”的中断会影响到宿主。这项研究研究结果于12月1日发表在国际顶级学术期刊《Cell》。

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Weizmann科学院的免疫学家Eran Elinav说：“这项研究强调了原核生物和真核生物、哺乳动物及其生活在其体内的微生物之间的行为是如何相互关联的。这些群体之间相互作用，并通过一种不可分离的方式相互影响。”他与本文共同资深作者、Weizmann科学研究院的计算生物学家Eran Segal共同带领了这项研究。

这项新的研究有三个主要的发现：
1． 在整个白天和夜晚，肠道表面层的微生物在其“生物地理学”位置，经历了有节奏的变化；因此，在一天的过程中，表面细胞暴露于不同数量和不同种类的细菌。Elinav说：“双方之间这种‘探戈’式的舞蹈，增加了这种关系的机制性见解。”

2，肠道微生物的昼夜节律变化，对宿主的生理有着深远的影响，出乎意料的是，它们对远离肠道的组织，如肝脏，也有影响，这些组织中的基因表达，随着肠道菌群的节律性而发生变化。Elinav补充说：“同样地，微生物组的节律性如果受到干扰，可导致至关重要的肝功能障碍，如药物代谢和解毒功能。”

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3，宿主的昼夜节律深深依赖于肠道微生物振荡。虽然宿主中的一些昼夜节律机制是由自己内部时钟保持的，生物钟其他组件的正常节奏被破坏了。最令人惊讶的是，在微生物的节奏被打乱之后，宿主中另一组基因——通常表现出没有昼夜节律，介入进来并接手一切。

Elinav和Segal以前的工作表明，我们的生物钟与我们肠道菌群的生物钟是并肩工作的，扰乱小鼠的睡眠-觉醒模式和喂养时间，可诱导肠道中微生物组的变化。

Segal说：“昼夜节律是适应光和黑暗变化、代谢变化以及我们进食时间的一种方式。其他研究已经指出了微生物组对于代谢的重要性，及其对健康和疾病的影响。现在，我们首次发现，微生物的昼夜节律是如何影响宿主昼夜节律的。”

调查人员说，他们的工作在两个重要方面对人类健康有着重要的意义。首先，因为从对乙酰氨基酚到化疗药物的各种药物，是在肝脏中代谢的，理解——以及潜在地操纵我们的微生物群落的昼夜节律，可能影响着如何以及何时给药。

第二，了解更多关于这种关系的信息，可能有助于最终干预像肥胖和代谢综合征这样的健康问题，在由于轮班工作或时差而经常打乱昼夜节律的人当中，这是更为常见的。

Segal说：“我们从这项研究中了解到，微生物组和宿主之间有一种非常紧密的互联性。现在我们应该将其视为一个不能分离的超生物体。考虑到我们所消耗的任何物质，我们必须充分整合我们的想法。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Microbiota Diurnal Rhythmicity Programs Host Transcriptome Oscillations
Summary：The intestinal microbiota undergoes diurnal compositional and functional oscillations that affect metabolic homeostasis, but the mechanisms by which the rhythmic microbiota influences host circadian activity remain elusive. Using integrated multi-omics and imaging approaches, we demonstrate that the gut microbiota features oscillating biogeographical localization and metabolome patterns that determine the rhythmic exposure of the intestinal epithelium to different bacterial species and their metabolites over the course of a day. This diurnal microbial behavior drives, in turn, the global programming of the host circadian transcriptional, epigenetic, and metabolite oscillations. Surprisingly, disruption of homeostatic microbiome rhythmicity not only abrogates normal chromatin and transcriptional oscillations of the host, but also incites genome-wide de novo oscillations in both intestine and liver, thereby impacting diurnal fluctuations of host physiology and disease susceptibility. As such, the rhythmic biogeography and metabolome of the intestinal microbiota regulates the temporal organization and functional outcome of host transcriptional and epigenetic programs.