Odkrycia, opublikowane w Cell Host & Microbe, mogą zaoferować nowy sposób walki z infekcjami, dla których obecnie istnieje niewiele naprawdę skutecznych metod leczenia.
Chociaż ogromna większość badań nad serotoniną koncentrowała się na jej wpływie na mózg, około 90 procent tego neuroprzekaźnika – substancji chemicznej, którą komórki nerwowe wykorzystują do komunikowania się ze sobą – jest wytwarzana w przewodzie pokarmowym. U ludzi tryliony bakterii żyją w tej przestrzeni. Większość tych bakterii jelitowych jest pożyteczna, ale bakterie chorobotwórcze mogą również kolonizować przewód pokarmowy, powodując poważne i potencjalnie śmiertelne infekcje.
Ponieważ ich środowisko ma znaczny wpływ na bakterie jelitowe naukowcy zastanawiali się, czy serotonina wytwarzana w jelitach może wpływać na zjadliwość bakterii chorobotwórczych infekujących przewód pokarmowy.
Szczęście a dolegliwości żołądkowo-jelitowe
Naukowcy współpracowali z Escherichia coli O157, gatunkiem bakterii, który powoduje okresowe wybuchy często śmiertelnych infekcji przenoszonych przez żywność. Zespół wyhodował te bakterie chorobotwórcze na płytkach Petriego w laboratorium, a następnie wystawił je na działanie serotoniny. Testy ekspresji genów wykazały, że serotonina znacznie zmniejszyła ekspresję grupy genów wykorzystywanych przez bakterie do wywoływania infekcji. Dodatkowe eksperymenty z wykorzystaniem ludzkich komórek wykazały, że bakterie nie mogłyby dłużej powodować zmian w komórkach związanych z infekcją, jeśli bakterie te byłyby narażone na serotoninę.
Następnie naukowcy zbadali, jak serotonina wpływa na zjadliwość u żywych gospodarzy. Korzystając z myszy, naukowcy badali, w jaki sposób serotonina może zmienić zdolność Citrobacter rodentium – mysiej bakterii jelitowej często stosowanej jako analog dla E. coli u ludzi – do infekowania i zakażania gospodarzy. Te myszy zostały genetycznie zmodyfikowane w celu nadprodukcji lub niedostatecznej reprodukcji serotoniny w przewodzie pokarmowym. Efekty były podobne.
Dalsze eksperymenty pozwoliły zidentyfikować receptor serotoniny na powierzchni zarówno E. coli, jak i C. rodentium, białka znanego jako CpxA. Ponieważ wiele gatunków bakterii jelitowych ma również CpxA, możliwe jest, że serotonina może mieć szeroki wpływ na zdrowie bakterii jelitowych.
W przyszłości naukowcy planują zbadanie wykonalności manipulacji poziomami serotoniny jako sposobu walki z infekcjami bakteryjnymi w przewodzie pokarmowym. Obecnie niewiele dostępnych antybiotyków może skutecznie zwalczać E. coli O157 – niektóre antybiotyki faktycznie pogarszają konsekwencje infekcji, powodując uwalnianie przez bakterie bardziej szkodliwych toksyn.
Czytaj też:
Depresja oporna na leczenie. Naukowcy na tropie skutecznego środka. Będzie przełom?