Бактерии кишечника гигантской панды помогают ему оставаться пухлым на бамбуковой диете

Гигантская панда питается исключительно волокнистым бамбуком, но при этом остается пухлой и здоровой. В исследовании, опубликованном 18 января в журнале Отчеты о ячейках, исследователи показывают, что изменения в микробиоте ика медведя в сезон, когда становятся доступными питательные побеги бамбука, помогают травоядным медведям набирать больше веса и накапливать больше жира, что может компенсировать нехватку питательных веществ в сезоны, когда можно жевать только листья бамбука. .


«Мы впервые установили причинно-следственную связь между микробиотой кишечника панды и ее фенотипом», — говорит первый автор Гуанпин Хуанг из Института зоологии Китайской академии наук. «Мы давно знаем, что у этих панд другой набор кишечной микробиоты во время сезона поедания стрел, и совершенно очевидно, что в это время года они более пухлые».

У многих животных наблюдается сезонный сдвиг кишечных бактерий в результате изменения доступности пищи. Например, у некоторых видов обезьян микробиота кишечника летом, когда они питаются свежими листьями и фруктами, отличается от микробиоты зимой, когда они питаются корой деревьев. Подобный сдвиг также наблюдается у народа хадза, современных охотников-собирателей, живущих в Танзании, поскольку тип доступной пищи меняется в течение года.

Команда, возглавляемая Фувен Вей из Института зоологии, десятилетиями изучает диких гигантских панд, живущих в горах Циньлин в центральном Китае. Большую часть года эти животные питаются волокнистыми листьями бамбука. Но в конце весны и начале лета они наслаждаются недавно проросшими побегами бамбука, богатыми белком.

Вэй говорит, что у этих диких панд значительно выше уровень бактерии, называемой Clostridium butyricum в кишечнике во время сезона поедания побегов по сравнению с сезоном поедания листьев. Чтобы выяснить, может ли изменение микробиоты кишечника повлиять на метаболизм панды, команда провела фекальную трансплантацию фекалий панды, собранных в дикой природе, стерильным мышам. Затем они кормили мышей ой на основе бамбука, которая имитировала то, что едят панды, в течение 3 недель.

Исследователи обнаружили, что мыши, пересаженные фекалиями панд, собранными во время сезона поедания побегов, набрали значительно больше веса и имели больше жира, чем мыши, которым пересадили фекалии во время сезона поедания листьев, несмотря на то, что они потребляли такое же количество пищи. Дальнейший анализ показал, что продукт метаболизма С. бутирикум, бутират, может усиливать экспрессию гена циркадного ритма, называемого Пер2, что увеличивает синтез и хранение липидов. Сезонные изменения кишечной микробиоты панд синхронизируют периферический циркадный ритм хозяина для модулирования липидного обмена.

«Для находящихся под угрозой исчезновения и уязвимых диких животных мы не можем проводить тесты на них напрямую. В ходе нашего исследования была создана модель на мышах для будущих экспериментов по пересадке фекалий, которые могут помочь в изучении микробиоты кишечника диких животных», — говорит Хуанг.

Затем команда планирует выявить другие микроорганизмы в кишечнике панды и выяснить их роль в влиянии на здоровье животного. «Причинное исследование фенотипа хозяина и кишечной микробиоты у диких животных только начинается. Очень важно определить, какие бактерии полезны для животных, потому что однажды мы сможем лечить некоторые заболевания пробиотиками», — говорит Хуанг.