13.04.2015 | Медицина

Микробы помогают производить "гормон счастья" в кишечнике

Хотя серотонин и известен как нейромедиатор мозга, по оценкам, около 90% от его общего количества в организме производится в желудочно-кишечном тракте.

Изменения уровней этого так называемого периферийного серотонина связаны с различными заболеваниями, в том числе с синдромом раздражённого кишечника, сердечно-сосудистыми заболеваниями и остеопорозом.

Новое исследование специалистов из Калифорнийского технологического института показало, что некоторые бактерии кишечника имеют большое значение для производства периферического серотонина.

"Всё больше и больше исследований показывают, что мыши и другие модельные организмы демонстрируют изменения в поведении в ответ на изменения в микробном составе их кишечников, – рассказывает Элейн Сяо (Elaine Hsiao), профессор биологии и биоинженерии и ведущий автор исследования. –Мы заинтересованы проследить взаимосвязь микробов и нервной системы. Для начала мы изучили, как кишечные бактерии могут влиять на уровни нейромедиаторов".

Периферийный серотонин производится в желудочно-кишечном тракте энтерохромаффинными клетками, а также некоторыми типами иммунных клеток и нейронов. Сяо и её коллеги сначала постарались определить, влияют ли кишечные микроорганизмы на выработку серотонина в кишечнике, и если да, то в каком именно типе клеток. Учёные начали с измерения уровней периферийного серотонина у мышей с нормальным составом кишечных бактерий, а также у стерильных мышей, лишённых этих микроскопических резидентов.

Как оказалось, энтерохромаффинные клетки стерильных мышей производят примерно на 60% меньше серотонина, чем клетки их сородичей с обычным составом кишечных бактерий. Когда стерильным мышам вселили нормальные микробные колонии, уровень серотонина у них достиг нормы (то есть дефицит серотонина может быть обратимым).

"Энтерохромаффинные клетки являются богатым источником серотонина в кишечнике, – рассказывает Джессика Яно (Jessica Yano), соавтор исследования. – То, что мы увидели в ходе данного эксперимента, показывает: их способность производить серотонин или, по крайней мере, большая часть этой способности напрямую зависит от состава микробного сообщества кишечника".

В дальнейшем исследователи решили выяснить, какие конкретные виды бактерий (или же всё разнообразие микробиома кишечника) взаимодействует с энтерохромаффинными клетками при производстве серотонина. После тестирования различных видов и групп известных кишечных бактерий Яно и Сяо заметили, что за выработку серотонина у стерильных мышей отвечает одна группа из примерно 20 видов спорообразующих бактерий.

Мыши, которым вводилась эта группа микроорганизмов, также продемонстрировали изменения в активности тромбоцитов, которые, как известно, используют серотонин для свёртывания.

Также исследователям удалось выявить даже ряд конкретных молекул-метаболитов, регулирующих количество спорообразующих бактерий и повышающих уровни серотонина в культуре эмбриональных клеток.

Предыдущие исследования в этой области показали, что некоторые бактерии и вовсе могут производить "гормон счастья" сами по себе. Тем не менее данная научная работа предполагает, что большая часть серотонина в организме зависит от конкретных бактерий.

Несмотря на то, что серотонин важен для многих аспектов жизни человека, Сяо предупреждает: необходимо выполнить массу дополнительных исследований прежде, чем результаты данной работы могут быть применены при лечении людей.

"Мы определили группу бактерий, ответственную за увеличение уровней серотонина, однако есть вероятность, что она ответственна и за различные другие эффекты – это нам ещё предстоит выяснить, – рассказывает исследовательница. – Кроме того, существуют ситуации, при которых избыток периферического серотонина может принести вред организму".

Подробности работы были опубликованы в журнале Cell.

По публикациям UkrNet