Новое исследование на мышах под руководством биологов Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе убедительно свидетельствует о том, что серотонин и препараты, воздействующие на серотонин, такие как антидепрессанты, могут оказывать серьезное влияние на микробиоту кишечника - 100 триллионов или около того бактерий и других микробов, которые живут в кишечнике человека.
Серотонин - нейротрансмиттер или химический мессенджер, который посылает сообщения между клетками - выполняет множество функций в организме человека, в том числе играет роль в эмоциях и счастье. По оценкам, 90% серотонина в организме вырабатывается в кишечнике, где он влияет на кишечный иммунитет.
Команда под руководством старшего автора Элейн Хсиао и ведущего автора Томаса Фунга, докторанта, определила специфическую кишечную бактерию, которая может обнаруживать и транспортировать серотонин в бактериальные клетки. Когда мышам давали антидепрессант флуоксетин или прозак, биологи обнаружили, что это снижает транспорт 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 нам было интересно выяснить, почему они могут это делать», - сказал Сяо, доцент кафедры интегративной биологии и физиологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, и микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики в Колледже Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; и болезней пищеварения в Медицинской школе Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.
Сяо и ее исследовательская группа сообщили в журнале Cell в 2015 году, что у мышей специфическая смесь бактерий, состоящая в основном из Turicibacter sanguinis и Clostridia, вырабатывает молекулы, которые сигнализируют клеткам кишечника об увеличении выработки серотонина. Когда команда Сяо вырастила мышей без бактерий, в их кишечнике отсутствовало более 50% серотонина. Затем исследователи добавили смесь бактерий, состоящую в основном из Turicibacter и Clostridia, и их серотонин увеличился до нормального уровня.
Это исследование заставило команду задуматься, почему бактерии сигнализируют нашим клеткам кишечника о необходимости выработки серотонина. Используют ли микробы серотонин, и если да, то для чего?
В этом новом исследовании исследователи добавили серотонин в питьевую воду некоторым мышам и вырастили других с мутацией (созданной путем изменения определенного гена переносчика серотонина), которая повысила уровень серотонина в их кишечнике. Изучив микробиоту мышей, исследователи обнаружили, что количество бактерий Turicibacter и Clostridia значительно увеличилось, когда в кишечнике было больше серотонина.
Если эти бактерии увеличиваются в присутствии серотонина, возможно, у них есть какой-то клеточный механизм для обнаружения серотонина, предположили исследователи. Вместе с соавтором исследования Люси Форрест и ее командой из Национального института неврологических расстройств и инсульта при Национальном институте здравоохранения исследователи обнаружили белок у нескольких видов Turicibacter, который имеет некоторое структурное сходство с белком, который транспортирует серотонин у млекопитающих. Когда они вырастили 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 с 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 бактерии вырастали до высоких уровней у мышей, но при воздействии флуоксетина бактерии вырастали до низких уровней у мышей.
«Предыдущие исследования, проведенные в нашей и других лабораториях, показали, что определенные бактерии повышают уровень серотонина в кишечнике», - сказал Фунг. «Наше новое исследование говорит нам, что некоторые кишечные бактерии могут реагировать на серотонин и лекарства, которые влияют на серотонин, такие как антидепрессанты. Это уникальная форма связи между бактериями и нашими собственными клетками через молекулы, традиционно считающиеся нейромедиаторами».
Исследование Turicibacter, проведенное командой, согласуется с растущим числом исследований, в которых сообщается, что антидепрессанты могут изменять микробиоту кишечника. «В будущем, - сказал Сяо, - мы хотим узнать, имеют ли микробные взаимодействия с антидепрессантами последствия для здоровья и болезней». Сяо написал для журнала сообщение о новом исследовании.