腸道菌相也會隨著晝夜節律改變

圖片來源：wiki

因為地球自轉週期的關係，我們的生活有了晝夜之分；晝夜節律（circadian rhythm）影響我們各方面的生理功能。

哺乳動物的晝夜節律主要是由BMAL1、CLOCK這兩個活化蛋白以及PER（PERIOD）與CRY（CRYPTOCHROME）這兩個抑制蛋白來調節。

過去對於腸道菌相（intestinal microbiota）的研究，主要在生活型態以及飲食；例如，狩獵採集族群的腸道菌與都市族群不同、素食動物與肉食動物的腸道菌相不同等。最近開始有越來越多的研究發現，疾病（如嚴重燒傷）也會造成腸道菌相的改變，而2014年的兩篇研究發現，生物時鐘對於腸道菌相也有影響。

最近，來自賓州的研究團隊，研究小鼠（C57BL/6，如圖）的腸道菌相發現，小鼠腸道中的細菌在晚上11點最多，早上7點最少；這個晝夜變化的節律，在母鼠比在公鼠要明顯。

仔細分析之後發現：以整體菌相（relative abundance）來看，主要腸道菌Bacteroidete與厚壁菌門（Firmicutes）這兩類，各自有不同的節律。其中，Bacteroidete在晚上11點以及早上11點較多，早上7點最少。而厚壁菌門在早上3點與7點較多，晚上11點最少。變形菌門（Preteobacteria）則看不出節律性的變化。

研究團隊除了分析整體菌相之外，也分析了整體菌量（absolute abundance）。以整體菌量來看，小鼠的腸道菌在晚上11點時最多，早上7點時最少。

厚壁菌門在整體菌相上呈現了晝夜節律的變化，但如果以整體菌量來看，就沒有節律性了。相對的，變形菌門如果以整體菌相來看是沒有晝夜節律的變化的，但以整體菌量來看，就呈現了節律變化，而且雄性較雌性明顯。

當研究團隊把BMAL1基因剔除（knockout）以後，腸道菌的晝夜節律就消失了。仔細分析發現，BMAL1基因剔除的小鼠的腸道菌相，產生了一些變化，而這些變化使得晝夜節律消失。例如，Bacteriodete的節律消失，是因為主要的兩屬S24-7以及Prevotella都減少了，而Bacteroidales、Rikenellaceae以及Rikenella都增加了；而厚壁菌門的節律消失，則是因為Clostridiales、Clostridiaceae以及Peptococcaceae等屬都增加，但Allobaculum與Lactobacillaceae減少了。

類似的現象，也在其他時鐘基因Per1/2剔除的小鼠中發現。究竟晝夜節律是如何影響到腸道菌相的改變，還需要更多的研究。

參考文獻：

G.A.FitzGerald et. al., 2015. Rhythmicity of the intestinal microbiota is regulated by gender and the host circadian clock. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. doi/10.1073/pnas.1501305112