盡管*血清素（又稱5-羥色胺）是一種大腦神經(jīng)遞質(zhì)，但據(jù)估計人體90%的血清素都是在消化道中生成。實際上，血清素調(diào)控了我們的各種生理功能，外周血清素的水平改變與腸激惹綜合征、心血管疾病和骨質(zhì)疏松癥等許多疾病相關(guān)聯(lián)。
越來越多的研究表明，腸道微生物發(fā)生改變的小鼠或其他模式生物表現(xiàn)出行為改變。我們對微生物與神經(jīng)系統(tǒng)的溝通機制很感興趣。一開始，我們探討了正常腸道微生物可以影響宿主體內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)水平這一觀點。
消化道中的腸嗜鉻(enterochromaffin ,EC)細胞和一些特殊的免疫細胞及神經(jīng)元都可生成外周血清素。研究者們首先想知道的是腸道微生物是否影響了腸道中的血清素生成，如果確是如此，是在哪些細胞類型中？他們一開始檢測了具有正常腸道菌群和無菌小鼠體內(nèi)的外周血清素水平。
研究人員發(fā)現(xiàn)相比于擁有常規(guī)細菌菌群的小鼠，無菌小鼠中ES細胞生成的血清素減少了約60%。當(dāng)讓正常腸道微生物重新移居到這些無菌小鼠體內(nèi)時，血清素水平恢復(fù)——表明血清素缺乏可以逆轉(zhuǎn)。
研究人員說：“EC細胞是腸道中血清素的豐富來源。在這項實驗中我們看到它們似乎依賴微生物來生成血清素——或至少大部分血清素。"
接下來研究人員想要弄清楚居住在腸道的各種微生物庫中，是否有一些特定的細菌種群與EC細胞互作生成了血清素。在測試了幾種不同的物種和數(shù)組已知腸道微生物之后，Yano、Hsiao和同事們觀察到在一種情況下，即存在一組近20個種類的產(chǎn)芽孢細菌時，無菌小鼠體內(nèi)的血清素水平會升高。用這組細菌處理的小鼠相比于無菌小鼠顯示胃腸活動增加，血小板活化改變——*，血小板利用了血清素來促進凝血。
由于想追蹤與微生物和宿主之間這種有趣的合作的相關(guān)機制，研究人員開始尋找可能的關(guān)鍵分子。他們發(fā)現(xiàn)幾種特殊的微生物代謝產(chǎn)物受到產(chǎn)芽孢細菌的調(diào)控，它們提升了培養(yǎng)物中的EC細胞生成血清素。此外，在無菌小鼠體內(nèi)增加這些代謝物可以提高它們的血清素水平。
該領(lǐng)域以往的一些研究工作表明，一些細菌自身可以生成血清素。而新研究表明了，體內(nèi)大多數(shù)血清素的生成都依賴于一些特殊細菌與宿主相互作用。“我們的工作證實，正常存在于腸道中的一些微生物刺激了宿主腸細胞來生成血清素。"
研究人員：“人們已充分認(rèn)識到了微生物組和免疫及代謝系統(tǒng)之間的，有關(guān)腸道微生物在塑造神經(jīng)系統(tǒng)中所起作用的研究是生物科學(xué)一個令人興奮的前沿。這項研究工作很好地擴展了加州理工學(xué)院以往在這一新興領(lǐng)域開展的血清素研究。"這項工作證實了宿主和微生物群落之間化學(xué)互作的豐富性。
盡管血清素對于人類健康的許多方面都極為重要，研究人員謹(jǐn)慎地表示在將這些研究成果轉(zhuǎn)化至臨床之前還需要開展更多的研究工作。
我們發(fā)現(xiàn)了一組細菌，除了增加血清素之外，有可能還有其他的一些影響有待探索。并且在一些情況下過量的外周血清素似乎是有害的。
雖然這項研究于腸道中的血清素，研究小組現(xiàn)正在調(diào)查這一機制對于發(fā)育大腦的重要性。“血清素是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)和激素，參與了多種生物學(xué)過程。發(fā)現(xiàn)腸道微生物調(diào)節(jié)了血清素水平，提出了利用它們來驅(qū)動生物學(xué)改變的有趣的前景。"
