Biolodzy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles stanowczo podkreślają, że serotonina (5-HT, 5-hydroksytryptamina) oraz substancje ukierunkowane na działanie tego neuroprzekaźnika, takie jak antydepresanty, mogą mieć kluczowy wpływ na mikrobiom jelitowy.
Wcześniejsze badania dowiodły, że bakterie jelitowe regulują poziom serotoniny w nabłonku oraz świetle jelita. Obecnie poszukuje się odpowiedzi na pytanie: czy 5-HT odgrywa istotną rolę w funkcjonowaniu mikroorganizmów zasiedlających tę część układu pokarmowego? Amerykańscy naukowcy wykazali, że podnoszenie poziomu serotoniny w organizmie, poprzez jej doustną suplementację, zwiększa względną liczbę bakterii jelitowych, które promują biosyntezę tego neuroprzekaźnika w organizmie gospodarza.
Zespół badaczy zidentyfikował (dotychczas słabo poznaną) specyficzną bakterię jelitową Turicibacter sanguinis, która wykazuje zdolność do detekcji oraz transportu serotoniny w głąb komórek bakteryjnych, zasiedlających ciało myszy. Co więcej odnotowano spadek intensywności tego mechanizmu, po podaniu zwierzętom leków przeciwdepresyjnych.
“Nasza poprzednia praca dowiodła, że mikrobiom jelitowy wspomaga produkcję serotoniny w jelitach. W obecnym badaniu zajęliśmy się odpowiedzią na pytanie: dlaczego te bakterie są zdolne do takiej funkcji.” – E.Y. Hsiao, współautorka badania
W obecnym badaniu naukowcy wyhodowali transgeniczne myszy, u których zmiana genu transportera serotoniny spowodowała wzrost jej poziomu w jelitach. Drugą grupę badanych zwierząt stanowiły myszy, którym neuroprzekaźnik ten podano w formie dodatku do wody pitnej. Po wnikliwym przebadaniu mikrobiomu jelitowego, w obydwu grupach zaobserwowano silną, dodatnią korelację, pomiędzy stężeniem serotoniny w jelitach a wzrostem liczebności bakterii z rodzaju Turicibacter i Clostridium.
Biolodzy spekulują, że jeżeli mikroorganizmy te namnażają się w obecności 5-hydroksytryptaminy, to prawdopodobnie posiadają one mechanizm komórkowy, który pozwala na detekcję serotoniny. Ponadto w wielu gatunkach z rodzaju Turicibacter naukowcy zidentyfikowali konkretne białko, które wykazuje strukturalne podobieństwo do białka transportującego 5-HT u ssaków. Fakt, że Turicibacter sanguinis importuje serotoninę w głąb komórek bakteryjnych zaobserwowano i uznano podczas namnażania tej bakterii w warunkach laboratoryjnych.
W innym eksperymencie, do probówki z bakterią Turicibacter sanguinis uczeni dodali substancję antydepresyjną – fluoksetynę, która w organizmie ssaków blokuje transporter serotoniny. Odkryli, że związek ten powoduje, iż bakterie transportują znacznie mniejszą ilość tego neuroprzekaźnika.
Ponadto zespół biologów dowiódł, że wyeksponowanie Turicibacter sanguinis na działanie serotoniny lub fluoksetyny wpłynęło na stopień intensywności rozwoju tych mikroorganizmów w układzie trawiennym. Obecność neuroprzekaźnika spowodowała intensyfikację namnażania bakterii, natomiast wystawienie tej flory na działanie substancji przeciwdepresyjnej warunkowało niewielki wzrost liczebności Turicibacter sanguinis.