近日，發表在國際雜誌Cell上的一篇研究論文中，來自加州理工學院的研究人員通過研究表明，腸道中的特殊細菌或對於機體外周血清素的產生非常重要，而血清素被認為是一種大腦神經遞質，大約90%的機體血清素都是在消化道中產生的，而實際上改變這種外周血清素的水平或許和很多疾病的發生有關，比如腸易激綜合征、心血管疾病及骨質疏鬆症等。
外周血清素是在腸道中由腸色素細胞及特殊類型的免疫細胞和神經元產生的，研究者想知道如果到底是哪一種腸道微生物對於血清素的產生具有效應，於是他們測定了包含正常腸道細菌菌群的小鼠機體中的外周血清素水平，同時也測定了缺乏正常菌群的無菌小鼠的外周血清素的水平。
結果顯示，來自無菌小鼠的腸色素細胞產生的血清素水平大約低於正常菌群小鼠所產生血清素水平的60%，而當將正常腸道菌群重新植入無菌小鼠機體後，其血清素水平就會恢複；下一步研究者就開始尋找是哪種細菌幫助機體產生了血清素，通過對不同的腸道微生物進行篩選分析，研究者發現了一個由20種產芽孢細菌組成的微生物組或許可以增加無菌小鼠機體血清素的產生水平；利用這組細菌來處理小鼠可以明顯增加其腸道的運動型，而且可以明顯激活血小板的功能，而血小板可以利用血清素來進行凝血。
本文研究中研究者揭示了腸道中存在的正常菌群可以刺激宿主的腸道細胞產生血清素，而近年來微生物組同機體免疫係統、代謝係統之間的關聯也被全世界的科學家們開始重點研究，尤其是對於揭示腸道微生物在神經係統的作用更是讓很多科學家們非常著迷，而本文研究或將開辟一塊新的領域來加速科學家們當前的認知。
血清素對於機體健康非常重要，後期研究者希望通過更多的研究來將研究結果應用於臨床試驗中；當前研究者正在調查腸道微生物產生血清素的機製如何發生，以及其對於大腦發育的重要性，他們希望通過本文的研究發現來改善人類的健康。
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doi:10.1016/j.cell.2015.02.047
PMC:
PMID:
Indigenous Bacteria from the Gut Microbiota Regulate Host Serotonin Biosynthesis
Jessica M. Yano, Kristie Yu, Gregory P. Donaldson, Gauri G. Shastri, Phoebe Ann, Liang Ma, Cathryn R. Nagler, Rustem F. Ismagilov, Sarkis K. Mazmanian, Elaine Y. Hsiao
The gastrointestinal (GI) tract contains much of the body’s serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT), but mechanisms controlling the metabolism of gut-derived 5-HT remain unclear. Here, we demonstrate that the microbiota plays a critical role in regulating host 5-HT. Indigenous spore-forming bacteria (Sp) from the mouse and human microbiota promote 5-HT biosynthesis from colonic enterochromaffin cells (ECs), which supply 5-HT to the mucosa, lumen, and circulating platelets. Importantly, microbiota-dependent effects on gut 5-HT significantly impact host physiology, modulating GI motility and platelet function. We identify select fecal metabolites that are increased by Sp and that elevate 5-HT in chromaffin cell cultures, suggesting direct metabolic signaling of gut microbes to ECs. Furthermore, elevating luminal concentrations of particular microbial metabolites increases colonic and blood 5-HT in germ-free mice. Altogether, these findings demonstrate that Sp are important modulators of host 5-HT and further highlight a key role for host-microbiota interactions in regulating fundamental 5-HT-related biological processes.
