Микробиом помогает большим пандам оставаться упитанными на бамбуковой диете

Большая панда питается исключительно волокнистым бамбуком, но при этом остается упитанной и здоровой. В исследовании, опубликованном 18 января в журнале Cell Reports, ученые показали, что сезонные изменения в микробиоте кишечника медведя помогают ему набирать вес и запасать больше жира в период, когда доступны питательные побеги бамбука. Это может компенсировать нехватку питательных веществ в сезоны, когда в пищу идут только листья.

«Это первый раз, когда мы установили причинно-следственную связь между микробиотой кишечника панды и ее фенотипом», — говорит первый автор Гуанпин Хуан из Института зоологии Китайской академии наук.

Многие животные испытывают сезонные изменения в кишечных бактериях из-за смены доступности пищи. Например, у некоторых видов обезьян микробиота летом, когда они едят свежие листья и фрукты, отличается от зимней, когда они питаются корой деревьев.

Команда под руководством Фувэня Вэя из Института зоологии десятилетиями изучала диких больших панд, обитающих в горах Циньлин в центральном Китае. Большую часть года эти животные питаются волокнистыми листьями бамбука. Но поздней весной и ранним летом они получают доступ к богатым белком молодым побегам бамбука.

Вэй отмечает, что у этих диких панд уровень бактерии Clostridium butyricum в кишечнике значительно выше в сезон поедания побегов по сравнению с сезоном поедания листьев. Чтобы проверить, может ли изменение микробиоты влиять на метаболизм панды, команда провела трансплантацию фекалий от диких панд стерильным мышам. Затем мышей три недели кормили диетой на основе бамбука, имитирующей рацион панд.

Исследователи обнаружили, что мыши, получившие трансплантат фекалий из сезона побегов, набрали значительно больше веса и имели больше жира, чем мыши с трансплантатом из сезона листьев, несмотря на одинаковое количество потребляемой пищи. Дальнейший анализ показал, что метаболический продукт C. butyricum — бутират — может повышать экспрессию гена циркадных ритмов Per2, что увеличивает синтез и накопление липидов. Сезонные изменения микробиоты кишечника панд синхронизируют периферические циркадные ритмы хозяина для модуляции липидного обмена.

«Для исчезающих и уязвимых диких животных мы не можем проводить тесты непосредственно на них. Наше исследование создало мышиную модель для будущих экспериментов по трансплантации фекалий, которая может помочь изучать микробиоту кишечника диких животных», — говорит Хуан.

Далее команда планирует определить больше микроорганизмов в кишечнике панды и выяснить их роль в влиянии на здоровье животного. «Причинно-следственные исследования фенотипа хозяина и микробиоты кишечника у диких животных только начинаются. Определение того, какие бактерии полезны для животных, очень важно, потому что однажды мы сможем лечить некоторые болезни с помощью пробиотиков», — говорит Хуан.