Серотонин – нейротрансмиттер или химический мессенджер, который передает сообщения между клетками – выполняет множество функций в организме человека, в том числе играет роль в эмоциях и счастье. Примерно 90% серотонина в организме вырабатывается в кишечнике, где он влияет на иммунитет кишечника.
Команда, возглавляемая старшим автором Элейн Сяо и ведущим автором Томасом Фунгом, докторантом, определила конкретную кишечную бактерию, которая может обнаруживать и транспортировать серотонин в бактериальные клетки. Когда мышам давали антидепрессант флуоксетин или прозак, биологи обнаружили, что это снижает перенос серотонина в их клетки.
Эта бактерия, о которой мало что известно, называется Turicibacter sanguinis. Исследование опубликовано на этой неделе в журнале Nature Microbiology.
«Наша предыдущая работа показала, что определенные кишечные бактерии помогают кишечнику вырабатывать серотонин.
В этом исследовании мы были заинтересованы в том, чтобы выяснить, почему они могут это сделать », – сказал Сяо, доцент кафедры интегративной биологии и физиологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, а также микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики в колледже Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, а также заболеваний пищеварительной системы в больнице Дэвида Геффена. Школа медицины в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.
Сяо и ее исследовательская группа сообщили в журнале Cell в 2015 году, что у мышей особая смесь бактерий, состоящая в основном из Turicibacter sanguinis и Clostridia, производит молекулы, которые сигнализируют клеткам кишечника о повышении выработки серотонина. Когда команда Сяо вырастила мышей без бактерий, более 50% серотонина в их кишечнике отсутствовало.
Затем исследователи добавили смесь бактерий, в основном Turicibacter и Clostridia, и их серотонин повысился до нормального уровня.
Это исследование заставило команду задуматься, почему бактерии сигнализируют клеткам кишечника о выработке серотонина. Используют ли микробы серотонин, и если да, то для чего??
В этом новом исследовании исследователи добавили серотонин в питьевую воду некоторых мышей и вырастили других с мутацией (созданной путем изменения определенного гена переносчика серотонина), которая увеличила уровень серотонина в их кишечнике. Изучив микробиоту мышей, исследователи обнаружили, что количество бактерий Turicibacter и Clostridia значительно увеличивалось, когда в кишечнике было больше серотонина.
Исследователи предположили, что если эти бактерии увеличиваются в присутствии серотонина, возможно, у них есть какой-то клеточный механизм для обнаружения серотонина. Вместе с соавтором исследования Люси Форрест и ее командой из Национального института неврологических расстройств и инсульта Национального института здоровья при Национальном институте неврологических заболеваний и инсульта исследователи обнаружили белок у нескольких видов Turicibacter, который имеет некоторое структурное сходство с белком, который переносит серотонин у млекопитающих.
Когда они выращивали Turicibacter sanguinis в лаборатории, они обнаружили, что бактерия импортирует серотонин в клетку.
В другом эксперименте исследователи добавили антидепрессант флуоксетин, который обычно блокирует переносчик серотонина млекопитающих, в пробирку, содержащую Turicibacter sanguinis. Они обнаружили, что бактерия переносит значительно меньше серотонина.
Команда обнаружила, что воздействие на Turicibacter sanguinis серотонина или флуоксетина влияет на то, насколько хорошо бактерия может процветать в желудочно-кишечном тракте. В присутствии серотонина бактерия росла до высоких уровней у мышей, но при воздействии флуоксетина бактерия росла только до низких уровней у мышей.
«Предыдущие исследования нашей и других лабораторий показали, что определенные бактерии способствуют повышению уровня серотонина в кишечнике», – сказал Фунг. «Наше новое исследование показывает, что некоторые кишечные бактерии могут реагировать на серотонин и препараты, влияющие на серотонин, например, антидепрессанты. Это уникальная форма связи между бактериями и нашими собственными клетками через молекулы, традиционно считающиеся нейротрансмиттерами."
Исследование Turicibacter, проведенное командой, согласуется с растущим числом исследований, в которых сообщается, что антидепрессанты могут изменять микробиоту кишечника. «На будущее, – сказал Сяо, – мы хотим узнать, имеет ли микробное взаимодействие с антидепрессантами последствия для здоровья и болезней."Сяо написал в блоге сообщение о новом исследовании.