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Cell:特殊肠道菌群揭示致病分子机制

来源:生物谷 2015-04-13 13:50

2015年4月13日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,发表在国际杂志Cell上的一篇研究论文中,来自加州理工学院的研究人员通过研究表明,肠道中的特殊细菌或对于机体外周血清素的产生非常重要,而血清素被认为是一种大脑神经递质,大约90%的机体血清素都是在消化道中产生的,而实际上改变这种外周血清素的水平或许和很多疾病的发生有关,比如肠易激综合征、心血管疾病及骨质疏松症等。

外周血清素是在肠道中由肠色素细胞及特殊类型的免疫细胞和神经元产生的,研究者想知道如果到底是哪一种肠道微生物对于血清素的产生具有效应,于是他们测定了包含正常肠道细菌菌群的小鼠机体中的外周血清素水平,同时也测定了缺乏正常菌群的无菌小鼠的外周血清素的水平。

结果显示,来自无菌小鼠的肠色素细胞产生的血清素水平大约低于正常菌群小鼠所产生血清素水平的60%,而当将正常肠道菌群重新植入无菌小鼠机体后,其血清素水平就会恢复;下一步研究者就开始寻找是哪种细菌帮助机体产生了血清素,通过对不同的肠道微生物进行筛选分析,研究者发现了一个由20种产芽孢细菌组成的微生物组或许可以增加无菌小鼠机体血清素的产生水平;利用这组细菌来处理小鼠可以明显增加其肠道的运动型,而且可以明显激活血小板的功能,而血小板可以利用血清素来进行凝血。

本文研究中研究者揭示了肠道中存在的正常菌群可以刺激宿主的肠道细胞产生血清素,而近年来微生物组同机体免疫系统、代谢系统之间的关联也被全世界的科学家们开始重点研究,尤其是对于揭示肠道微生物在神经系统的作用更是让很多科学家们非常着迷,而本文研究或将开辟一块新的领域来加速科学家们当前的认知。

血清素对于机体健康非常重要,后期研究者希望通过更多的研究来将研究结果应用于临床试验中;当前研究者正在调查肠道微生物产生血清素的机制如何发生,以及其对于大脑发育的重要性,他们希望通过本文的研究发现来改善人类的健康。(生物谷Bioon.com)

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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.

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