新领域的突破 | IPAN探索光照与肠道微生物的那些秘密

研究表明，自然光暗周期的变化，如持续光暴露或夜间光暴露，可以显著改变肠道微生物群的组成和功能，导致各种健康问题。

持续光暴露已被证明会扰乱肠道微生物节律、减少记忆潜力并改变血浆代谢组，夜间微光暴露可以改变肠道微生物群的组成和日常振荡，表明外部光暗周期信息可以通过感官系统调节肠道微生物群。

光对肠道微生物群的影响在人体中也很明显，其中减少日光暴露和随后的维生素D缺乏已被关联到肠道微生物群的失调，可以通过光照增加血清维生素D水平来缓解。此外，蓝光对空肠微生物群的组成有显著影响，研究表明，通过减少氧化应激，蓝光可以促进小肠的发育，增加有益细菌的丰度。

引例1

蓝光改变空肠微生物群的组成，通过减少氧化应激促进小肠的发育

Antioxidants 2022 January 29【IF:7.0】

关键词：光照、肠道、微生物、特征分布、氧化应激

图1：每个光处理组的细菌在其肠道水平上都有其独特的特征分布，蓝光更能改变其肠微生物群的组成。

单色光暴露在雏鸡中也显示出对盲肠微生物群组成的影响，其中绿色和蓝色光组合增加了有益细菌的丰度和丁酸的产生，支持肠道屏障完整性和免疫功能。

光周期的中断还可能导致内脏高敏感性和肠道屏障功能受损，例如，遭受光暗变化的小鼠表现出微生物多样性减少和肠道炎症增加。因此，避免夜间人造光暴露可以帮助保持肠道微生物群的正常分布。

引例2

不同单色光组合对盲肠菌群组成及盲肠扁桃体T淋巴细胞增殖的影响

Front. Immunol 2022 July 12【IF:5.7】

关键词：光照、盲肠、微生物、氧化应激

图2：光照可以间接影响盲肠微生物群的组成，通过降低盲肠中的氧化应激水平，增加粪杆菌和丁酸盐的相对丰度和丁酸盐的产生。

为了缓解这些影响，保持稳定的光暗周期和避免夜间人造光暴露可以帮助维持肠道微生物群的自然振荡。此外，像褪黑素补充这样的干预措施在缓解持续光暴露对肠道微生物群和脂质代谢的负面影响方面表现出希望，提示一种保护肠道健康的潜在治疗方法。此外，创新的方法如光遗传学，通过光精确控制微生物代谢，提供了理解和潜在缓解光对肠道微生物群和宿主健康影响的新途径。

引例3

光遗传学控制肠道细菌代谢，促进长寿

Developmental Biology 2020 Dec 16【IF:6.4】

关键词：光调节、肠道、微生物、代谢

图3：光遗传学可用于实现肠道细菌代谢的定量和时间控制，以揭示其对宿主健康和衰老的局部和全身影响。下图是光调节生物线粒体的部分实验结果。

IPAN厌氧工作站 /

全面模拟肠道菌群的自然生态环境

• 采用定向气道强制对流内腔与旋风转移闸，避免各种因素对内腔产生的厌氧稳定性的影响，可形成肠道菌群所处的自然厌氧环境中；

  采用双向温度控制技术，对内腔进行加热与制冷的协同式温度控制，可形成类似肠道菌群所处的自然温度环境中；

  采用新型材料科技的电动可调遮光屏，解决厌氧工作站操作阶段透明可视、培养阶段完全避光的需求，显著降低光毒性影响，接近肠道微生物所处的无光环境。

  
  

IPAN厌氧工作站，为肠道菌群研究提供全面的原生态环境状态的模拟，可有效提升未知菌株的存活率，为肠道菌群研究提供有力支撑。