Мікрофлора допомагає підтримувати добовий ритм у роботі генів, які контролюють перетравлення і всмоктування поживних речовин.
Коли ми говоримо про біологічний годинник, який керує добовою активністю клітин, органів і організму в цілому, то завжди потрібно пам'ятати, що годин цих у нас досить багато: є центральні, які знаходяться в мозку, і є периферичні, які керують окремими органами і системами органів. І, наприклад, від кишкових годин залежить, як будуть всмоктуватися поживні речовини залежно від часу доби.
Але в кишечнику, як ми знаємо, живе колосальна маса симбіотичних бактерій, які допомагають нам перетравлювати їжу (і не тільки). Можна припустити, що кишкова мікрофлора якось впливає на кишковий годинник, і дійсно, дослідження показали, що впливає - якщо з кишечника прибирали всіх бактерій, його добові ритми засмучувалися.
Але слідом виникає питання, як саме бактерії впливають на кишковий біологічний годинник. Швидше за все, мікроби виділяють якісь речовини, що діють на гени, від яких залежить хід внутрішніх годин. Співробітники Південно-західного медичного центру Університету Техасу описують у своїй статті в Science відмінності в активності генів у кишкових клітинах, узятих у нормальних мишей, і в кишкових клітинах, узятих у мишей без мікрофлори.
Точніше, в роботі йдеться про одну відмінність щодо гена HDAC3. Він кодує фермент, що пришиває ацетильну хімічну групу до молекулів білків-гістонів. Ці білки служать пакувальниками для ДНК, і від них залежить, чи можна буде з ДНК зчитувати інформацію чи ні; іншими словами, від гістонів залежить активність генів. Але поведінка самих гістонів залежить від хімічних модифікацій, в тому числі і від модифікацій ацетильними групами. Отже, додаючи або зменшуючи кількість ферменту HDAC3, змінюючи його активність, тим самим можна змінити роботу безлічі генів. (Зміна активності генів через гістони - один із способів епігенетичної регуляції.)
Виявилося, що від бактерій залежить, чи буде фермент HDAC3 зв'язуватися з гістонами на певних генах, і чи будуть ці гени в певний час доби доступні для зчитування записаної в них інформації. Тобто бактерії створювали добовий ритм в активності кишкових генів, діючи через епігенетичний механізм регуляції, через гістони. При цьому той же самий HDAC3 залежав від роботи мишиного годинникового гена, іншими словами, добовий ритм кишечника залежав як від власного механізму біологічного годинника, так і від бактерій (чого, напевно, і слід було очікувати).
Швидше за все, фермент HDAC3 допомагав гістонам своєчасно розпаковувати і упаковувати гени, що контролюють перетравлювання і розщеплення поживних речовин. Однак на один такий ген HDAC3 діє безпосередньо - це ген Cd36, який допомагає всмоктувати ліпіди. Фермент HDAC3 сам, без допомоги гістонів, зв'язується з геном Cd36 і активує його. Можна припустити, що якщо HDAC3 випаде з ритму, це може призвести до ожиріння - через активність Cd36 жирів почне всмоктуватися занадто багато і не за розкладом.
Відомо, що надмірна вага може з'являтися через проблеми з мікрофлорою, ми також писали, що надмірна вага може накопичуватися через проблеми з біологічним годинником. Ймовірно, між тим і іншим є зв'язок, хоча ще належить з'ясувати, які саме види бактерій впливають на роботу HDAC3 і які речовини вони при цьому використовують.
І перш ніж говорити про клінічні перспективи, потрібно переконатися, що такий же епігенетичний зв'язок між кишковими бактеріями і кишковим годинником є не тільки у мишей, але і у людей.