Les scientifiques ont découvert deux microbes intestinaux humains qui génèrent de la sérotonine, révélant ainsi comment la chimie microbienne peut façonner le mouvement intestinal et la connectivité nerveuse, et ouvrant de nouvelles possibilités pour traiter les troubles intestinaux comme le SCI.
Étude : Identification de bactéries intestinales humaines qui produisent de la sérotonine bioactive et favorisent l'innervation du côlon
Dans une étude récente publiée dans la revue Rapports de cellulesles chercheurs ont identifié des commensaux intestinaux humains qui décarboxylent le 5-hydroxytryptophane (5-HTP) pour produire de la sérotonine.
La sérotonine est une molécule de signalisation importante dans l'intestin, médiatrice des fonctions gastro-intestinales, telles que la vasodilatation, la sensibilité viscérale et le péristaltisme. Une signalisation aberrante de la sérotonine est impliquée dans SCI pathogénèse. L’intestin représente environ 95 % du pool de sérotonine du corps. Les cellules entérochromaffines des mammifères produisent de la sérotonine à partir du tryptophane (Trp).
Des études ont démontré que le microbiote intestinal module la production de sérotonine de l’hôte en augmentant Tph1 expression. Il a été démontré que la perturbation du microbiote intestinal à l’aide d’antibiotiques diminue le volume du côlon Tph1 expression et niveaux de sérotonine. Bien que la sérotonine ait été détectée dans des milieux de culture d'anaérobies facultatifs, notamment Escherichia coliles preuves d'une production microbienne de sérotonine dans l'intestin font défaut. Cependant, dans cette étude, la sérotonine microbienne est issue de la décarboxylation du 5-HTP plutôt que de l'hydroxylation du 5-HTP. Trp au 5-HTP.
L'étude et les résultats
La présente étude a identifié des bactéries commensales intestinales humaines qui produisent de la sérotonine. Premièrement, les chercheurs ont comparé les taux de sérotonine sérique et fécale chez Tph1-déficient (Tph1-/-) et de type sauvage (Tph1+/-) surélevé de manière conventionnelle (CONV-R) et sans germes (Petite amie) souris. Les taux de sérotonine sérique et fécale étaient plus faibles chez Tph1-/- par rapport à Tph1+/+ CONV-R souris. Tph1+/+ Petite amie les souris avaient des niveaux de sérotonine inférieurs à ceux Tph1+/+ CONV-R souris.
Bien que les taux sériques de sérotonine ne soient pas différents entre Tph1-/- CONV-R et Petite amie souris, les niveaux de sérotonine fécale étaient plus élevés chez Tph1-/- CONV-R souris que chez Petite amie homologues. Plus loin, Tph1-/- Petite amie les souris ont été conventionnelles avec le contenu du caecum de Tph1+/+ CONV-R souris. Cela a augmenté de manière significative les niveaux de sérotonine fécale chez les souris conventionnelles par rapport à Tph1-/- Petite amie souris, indiquant que le microbiote intestinal produit de la sérotonine.
Ensuite, le microbiote fécal de six individus a été cultivé en anaérobie et la sérotonine a été quantifiée. La sérotonine a été produite dans le milieu de croissance, atteignant des niveaux maximaux dans les 12 premières heures suivant l'inoculation. De plus, les chercheurs ont isolé des bactéries des selles d’individus en bonne santé pour identifier les souches produisant de la sérotonine. Plusieurs consortiums contenant au moins une espèce capable de métaboliser Trp étaient isolés et cultivés.
Seuls deux consortiums (Ls et h1L12h) ont synthétisé de la sérotonine détectable. L'analyse génomique a identifié deux espèces dans Ls et sept dans h1L12h. Limosilactobacillus mucosae et Ligilactobacillus ruminis étaient présents dans Ls et h1L12h. D'autres consortiums manquaient d'une ou des deux espèces. Ensuite, l’équipe a vérifié si ces deux espèces produisaient de la sérotonine en monoculture. Ces espèces ont été isolées sous forme de cultures pures dans un bouillon riche en nutriments.
Cependant, aucune production de sérotonine n’a été détectée dans des conditions aérobies ou anaérobies, ce qui suggère que des interactions entre les deux espèces pourraient être nécessaires à la synthèse de la sérotonine. Conformément à cela, la production de sérotonine et de tryptamine s'est produite dans la communauté co-isolée et non dans des monocultures ou de simples co-cultures. in vitrobien que la paire reconstituée ait augmenté la sérotonine fécale in vivo. L'étude a en outre confirmé que le L. muqueuses souche codait pour un gène de tryptophane décarboxylase, qui a été cloné et fonctionnellement validé comme étant capable de produire de la tryptamine à partir de Trp et la sérotonine du 5-HTP.
D'autres expériences ont révélé que les deux lactobacilles co-isolés produisent de la tryptamine et de la sérotonine. in vitro par la décarboxylation de Trp et 5-hydroxytryptophane (5-HTP), respectivement. La sérotonine n'a pas été produite à partir de Trp; Le 5-HTP était requis. Une décarboxylation s'est produite in vitro dans les communautés microbiennes et non dans les monocultures.
Ensuite, l'équipe a colonisé Tph1-/- Petite amie souris atteintes de Ls, qui ont augmenté les taux fécaux de tryptamine et de sérotonine et l'immunoréactivité de la sérotonine dans le tissu colique, mais n'ont pas modifié les taux sériques de sérotonine, indiquant un effet local plutôt que systémique.
Monocolonisation avec L. muqueuses ou L. ruminis n'a pas augmenté la sérotonine fécale, mais la colonisation par Ls reconstituée a augmenté les taux de sérotonine fécale. En outre, les chercheurs ont évalué si la colonisation par Ls affectait l'innervation du côlon et a coloré les coupes proximales du côlon provenant de Petite amie et Ls-colonisés Tph1-/- souris avec Tuj1, un marqueur pan-neural. Cela a montré une augmentation de la zone immunoréactive Tuj1 dans le groupe Ls par rapport à Petite amie contrôles et une immunoréactivité accrue de la sérotonine dans le plexus myentérique isolé.
En outre, le plexus myentérique colique du système nerveux entérique a été isolé et coloré pour visualiser les zones immunoréactives à la sérotonine. Cela a montré une immunoréactivité élevée de la sérotonine dans le plexus myentérique des cellules colonisées par Ls. Tph1-/- souris. Les L reconstitués ont également augmenté la zone de sérotonine dans le plexus myentérique, contrairement aux souches individuelles. Ensuite, l’équipe a vérifié si la colonisation par Ls avait un impact sur le temps de transit intestinal.
Type sauvage Petite amie les souris ont montré un transit plus lent que les souris de type sauvage CONV-R souris. Cependant, la colonisation par Ls de types sauvages Petite amie les souris ont normalisé le temps de transit à celui du type sauvage CONV-R souris. La colonisation a augmenté de manière significative les niveaux de sérotonine fécale, ce qui était positivement corrélé au taux de transit intestinal. Cette corrélation était significative dans l'ensemble et chez les femmes, mais pas chez les hommes, lorsqu'elle était analysée séparément. Notamment, la colonisation Ls n’a pas augmenté Tph1 expression dans le côlon proximal, impliquant Ls comme source de sérotonine, et Mao l'expression n'a pas été diminuée.
Ensuite, les chercheurs ont déterminé l'abondance fécale de L. ruminis et L. muqueusesles taux de sérotonine fécale et sérique, le temps de transit oro-anal total et la consistance et la forme des selles en 147 SCI patients et 27 témoins sains. Ils n’ont trouvé aucune différence significative dans les taux de sérotonine sérique et fécale entre les groupes. SCI les patients présentaient une abondance significativement plus faible de seulement L. muqueuses que les contrôles. De plus, L. muqueuses l'abondance est négativement corrélée aux selles dures chez SCI patients, reflétant une association faible (Spearman ρ ≈ -0,23, RAD = 0,044) cohérent avec l'ampleur de l'effet rapportée par l'article.
Conclusions
Pris ensemble, les résultats ont montré que les membres du microbiote intestinal humain produisent de la sérotonine dans des cultures et in vivo. Humain co-isolé L. ruminis et L. muqueuses les souches produisent de la sérotonine à partir du 5-HTP in vitro et moduler les niveaux de sérotonine entérique, le temps de transit intestinal et l'innervation entérique in vivo. Ces résultats ont été obtenus chez des souris sans germes ; les mécanismes de régulation microbienne de la sérotonine et les implications cliniques chez l’homme restent à déterminer.
Limites: Les régulateurs mécanistiques de la synthèse microbienne de la sérotonine ne sont pas résolus. Les effets ont été démontrés chez des souris sans germes, mais les niveaux de sérotonine humaine ne différaient pas selon SCI statut. L'étude fait état de relations industrielles et d'une demande de brevet.
