Ανακαλύψεις σχετικά με τη σεροτονίνη και τα εντερικά βακτήρια
Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Cell Reports αποκάλυψε την ύπαρξη δύο βακτηρίων του ανθρώπινου εντέρου που είναι ικανά να παράγουν σεροτονίνη. Αυτή η ανακάλυψη ρίχνει φως στον τρόπο που η μικροβιακή χημεία μπορεί να επηρεάσει την κινητικότητα του εντέρου και τη νευρική σύνδεση, ανοίγοντας νέες προοπτικές για την αντιμετώπιση εντερικών διαταραχών όπως το σύνδρομο ευερέθιστου εντέρου (IBS).
Η σημασία της σεροτονίνης στο έντερο
Η σεροτονίνη είναι ένα σημαντικό σήμα στο έντερο, που μεσολαβεί σε γαστρεντερικές λειτουργίες όπως η αγγειοδιαστολή, η ευαισθησία των εσωτερικών οργάνων και η περισταλτική κίνηση. Η ανώμαλη σήμανση της σεροτονίνης έχει συσχετιστεί με την παθογένεια του IBS. Περίπου το 95% της ποσότητας σεροτονίνης του σώματος παράγεται στο έντερο, με τα εντεροχρωμαφινικά κύτταρα των θηλαστικών να παράγουν σεροτονίνη από τρυπτοφάνη.
Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι η μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου ρυθμίζει την παραγωγή σεροτονίνης από τον ξενιστή, αυξάνοντας την έκφραση του Tph1. Η διαταραχή της μικροβιακής χλωρίδας με τη χρήση αντιβιοτικών έχει αποδειχθεί ότι μειώνει την έκφραση του Tph1 και τα επίπεδα σεροτονίνης στο παχύ έντερο. Αν και η σεροτονίνη έχει ανιχνευθεί σε καλλιεργητικά μέσα αναερόβιων βακτηρίων, όπως το Escherichia coli, οι αποδείξεις για την παραγωγή σεροτονίνης από μικροβιακά βακτήρια στο έντερο ήταν περιορισμένες. Στη συγκεκριμένη μελέτη, η παραγωγή σεροτονίνης προήλθε από την αποκαρβοξυλίωση του 5-HTP αντί της υδροξυλίωσης της τρυπτοφάνης σε 5-HTP.
Προχωρώντας στη μελέτη
Η τρέχουσα μελέτη εντόπισε βακτήρια του εντέρου που παράγουν σεροτονίνη. Οι ερευνητές συγκρίνανε τα επίπεδα σεροτονίνης σε ορούς και κοπράνων σε ποντίκια που δεν είχαν Tph1 (Tph1-/-) και σε άγρια ποντίκια (Tph1+/+) που αναπτύχθηκαν συμβατικά (CONV-R) και σε αποστειρωμένα (GF) περιβάλλοντα. Τα επίπεδα σεροτονίνης και στον ορό και στα κόπρανα ήταν χαμηλότερα στα Tph1-/- σε σύγκριση με τα Tph1+/+ CONV-R ποντίκια. Τα Tph1+/+ GF ποντίκια παρουσίασαν επίσης χαμηλότερα επίπεδα σεροτονίνης από τα Tph1+/+ CONV-R ποντίκια.
Επιπλέον, τα Tph1-/- GF ποντίκια υποβλήθηκαν σε συμβατικοποίηση με περιεχόμενο από το τυφλό των Tph1+/+ CONV-R ποντικιών, γεγονός που αύξησε σημαντικά τα επίπεδα σεροτονίνης στα κόπρανα των συμβατικοποιημένων ποντικών σε σύγκριση με τα Tph1-/- GF ποντίκια, υποδεικνύοντας ότι η μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου παράγει σεροτονίνη.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές καλλιέργησαν αναερόβια κοπρανώδη μικροβιώματα από έξι άτομα και ποσοτικοποίησαν τη σεροτονίνη. Η σεροτονίνη παράχθηκε στο μέσο ανάπτυξης, φτάνοντας σε μέγιστα επίπεδα μέσα στις πρώτες 12 ώρες. Οι ερευνητές απομόνωσαν επίσης βακτήρια από τα κόπρανα υγιών ατόμων για να εντοπίσουν στελέχη που παράγουν σεροτονίνη. Απομονώθηκαν αρκετές κοινοπραξίες που περιλάμβαναν τουλάχιστον ένα είδος ικανό να μεταβολίσει την τρυπτοφάνη.
Μόνο δύο κοινοπραξίες (Ls και h1L12h) ανέπτυξαν ανιχνεύσιμη σεροτονίνη. Η γενετική ανάλυση αποκάλυψε δύο είδη στην Ls και επτά στην h1L12h. Τα Limosilactobacillus mucosae και Ligilactobacillus ruminis βρέθηκαν και στις δύο κοινοπραξίες. Άλλες κοινοπραξίες δεν περιλάμβαναν ένα ή και τα δύο είδη. Η ομάδα ερεύνησε αν αυτά τα δύο είδη παρήγαγαν σεροτονίνη σε μονοκαλλιέργειες. Αυτά τα είδη απομονώθηκαν ως καθαρές καλλιέργειες σε πλούσιο θρεπτικό υγρό.
Ωστόσο, δεν ανιχνεύθηκε παραγωγή σεροτονίνης σε αερόβιες ή αναερόβιες συνθήκες, υποδεικνύοντας ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των δύο ειδών μπορεί να είναι απαραίτητες για τη σύνθεση της σεροτονίνης. Συμφωνώντας με αυτό, η παραγωγή σεροτονίνης και τρυπταμίνης συνέβη στην κοινότητα που απομονώθηκε μαζί και όχι σε μονοκαλλιέργειες ή απλές συν-καλλιέργειες in vitro, αν και το ανασυνδυασμένο ζευγάρι αύξησε τη σεροτονίνη στα κόπρανα in vivo. Η μελέτη επιβεβαίωσε επίσης ότι το στέλεχος L. mucosae φέρει ένα γονίδιο αποκαρβοξυλάσης τρυπτοφάνης, το οποίο κλωνοποιήθηκε και επικυρώθηκε λειτουργικά ως ικανό να παράγει τρυπταμίνη από τρυπτοφάνη και σεροτονίνη από 5-HTP.
