Мелатонин предотвращает дисбиоз кишечной микробиоты у мышей с ограничением сна, снижая окислительный стресс и подавляя воспаление

Введение: Воспаление кишечника, вызванное ограничением сна, представляет угрозу для здоровья человека. Однако радикальное лечение воспалительных заболеваний кишечника затруднительно. В этом исследовании оценивали влияние мелатонина на воспаление кишечника и нарушения состава микробиоты у мышей, вызванные ограничением сна.

Методы: Для длительного ограничения сна у мышей на 28 дней использовали водную платформу; животные получали мелатонин или обходились без него. Окислительный стресс и воспалительные изменения, вызванные ограничением сна, оценивали с помощью лабораторных анализов образцов плазмы и ткани тощей кишки. Кроме того, изменения кишечной микробиоты изучали методом высокопроизводительного секвенирования гена 16S рРНК.

Результаты: После хронического ограничения сна по 20 ч в сутки на протяжении 28 дней концентрация мелатонина в плазме снизилась на 48,91% (P < 0,05), а уровни глюкозы, норадреналина и кортикостерона повысились на 34,32–90,28% (P < 0,05). В тканях кишечника мышей с ограничением сна снизились активность антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы и каталазы) и общая антиоксидантная способность (на 17,02–40,92%; P < 0,05), тогда как содержание малонового диальдегида повысилось на 15,12% (P = 0,0089). Уровни провоспалительных цитокинов IL-6 и TNF-α повысились на 65,27–123,26% (P < 0,05), а уровни противовоспалительных цитокинов IL-10 и IFN-γ снизились на 26,53–60,41% (P < 0,05). Высокопроизводительное пиросеквенирование 16S рРНК в образцах тощей кишки выявило общее увеличение числа операционных таксономических единиц (OTU) на 30,68% (P = 0,015). α-разнообразие микробиоты тощей кишки (индексы Shannon, ACE и Chao1) повысилось на 28,18–48,95% (P < 0,05), а β-разнообразие (по результатам PCoA и NMDS) значимо отличалось от контрольной группы (P = 0,001). Кроме того, у мышей с ограничением сна была выше представленность Helicobacter и Clostridium, но ниже представленность Bacteroidetes и Lactobacillus, чем у контрольных животных (P < 0,05). Однако добавление мелатонина обращало вызванные ограничением сна изменения и улучшало показатели окислительного стресса, воспалительной реакции и дисбиоза в тощей кишке; значимых различий по сравнению с контрольной группой не было (P > 0,05).

Выводы: Мелатонин предотвращает дисбиоз кишечной микробиоты у мышей с ограничением сна, снижая окислительный стресс и подавляя воспаление. Полученные результаты могут послужить теоретической основой для клинического изучения влияния недостатка сна на здоровье кишечника человека и способствовать лучшему пониманию роли мелатонина.