Gut Mikroben wichtig für die Serotonin-Produktion

Serotonin ist wahrscheinlich am besten als eine Gehirnchemikalie bekannt, die Emotionen und Verhalten beeinflusst, von denen man annimmt, dass sie ein Ungleichgewicht zu Depressionen beitragen. Weniger bekannt ist, dass Wissenschaftler schätzen, dass 90% des Serotonins im Darm produziert werden, und dass Ungleichgewichte in diesem peripheren Serotonin mit Krankheiten verbunden sind, die von Reizdarmsyndrom und Herz-Kreislauf-Erkrankungen bis zu Osteoporose reichen.
Serotonin wird zu 90% im Darm produziert.
Bildnachweis: E. Hsiao / Caltech

Nun berichten Forscher vom California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena über eine Studie in der Zeitschrift Zelle das zeigt, dass bestimmte Bakterien im Darm eine wichtige Rolle bei der Produktion von peripherem Serotonin spielen.

Elaine Hsiao, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Caltech, Professorin für Biologie und Bioingenieurwesen, sagt, dass Studien an Mäusen und anderen Labortieren zunehmend zeigen, dass Veränderungen der Darmmikroben das Verhalten beeinflussen.

Sie erklärt, dass sie und ihre Kollegen daran interessiert waren, mehr darüber zu erfahren, wie Darmbakterien und das Nervensystem miteinander kommunizieren, und:

"Um zu beginnen, untersuchten wir die Idee, dass normale Darmmikroben den Spiegel von Neurotransmittern in ihren Wirten beeinflussen könnten."

Im Darm gibt es drei Arten von Zellen, von denen wir wissen, dass sie Serotonin produzieren: Immunzellen, Nervenzellen oder Neuronen und enterochromaffine (EC) Zellen.

Gutmikroben scheinen die Serotoninproduktion durch EC-Zellen zu beeinflussen

Für ihre Studie wollten Prof. Hsiao und Kollegen herausfinden, welche Zellen die Darmmikroben beeinflussen könnten, um die Serotoninspiegel zu beeinflussen.

Im ersten Teil der Studie verglichen sie die peripheren Serotoninspiegel, die von diesen Zellen produziert wurden, in zwei Gruppen von Mäusen: eine mit normalen Darmmikroben und eine andere Gruppe mit keimfreien Mäusen ohne Darmbakterien.

Das Team fand heraus, dass in den keimfreien Mäusen ihre EC-Zellen etwa 60% weniger Serotonin produzierten als Mäuse mit normalen Darmbakterien.

Und wenn sie Bakterienkolonien im Darm der keimfreien Mäuse wiederherstellten, begannen ihre EC-Zellen normale Serotoninspiegel zu produzieren - was zeigt, dass die Wirkung auf die EC-Zellen umgekehrt werden kann.

Im nächsten Teil der Studie suchte das Team herauszufinden, welche Bakterien insbesondere mit den EC-Zellen interagieren, um Serotonin herzustellen.

Sie führten einzelne Arten und Gruppen von Darmmikroben einzeln in die keimfreien Mäuse ein und stellten fest, dass der Serotoninspiegel anstieg, wenn eine bestimmte Mischung von etwa 20 Arten sporenbildender Bakterien vorlag.

Die Einführung dieser speziellen Bakterienmischung in die keimfreien Mäuse erhöhte die Bewegung der Nahrung durch ihren Verdauungstrakt. Es veränderte auch die Aktivität in ihren Blutplättchen, die Serotonin verwenden, um die Blutgerinnung zu verstärken.

Bakterien kontrollieren die Mikrobiota-Metaboliten im Darm, um die Serotoninproduktion zu beeinflussen

Weitere Untersuchungen in Zellkulturen zeigten einige der molekularen Mechanismen, die den Befunden zugrunde liegen. Das Team fand mehrere metabolische Nebenprodukte von Darmbakterien, die durch die Mischung sporenbildender Bakterien kontrolliert werden und auf EC-Zellen wirken, um die Serotoninproduktion zu verändern.

Als die Forscher diese metabolischen Nebenprodukte in keimfreien Mäusen erhöhten, erhöhte sich ihr Gehalt an peripherem Serotonin.

Andere Untersuchungen haben gezeigt, dass Bakterien allein Serotonin bilden können. Die Forscher sagen, ihre Studie schlägt vor, dass eine Menge des Serotonins im Körper auf der Interaktion zwischen Bakterien und Wirtszellen beruht.

Prof. Hsiao sagt, dass noch viel mehr Forschung betrieben werden muss, bevor Befunde wie diese für den klinischen Gebrauch bereit sind, und gibt ein Wort der Vorsicht:

"Wir haben eine Gruppe von Bakterien identifiziert, die neben der Erhöhung des Serotoninspiegels wahrscheinlich noch andere Wirkungen haben wird. Außerdem gibt es Bedingungen, bei denen ein Überschuss an peripherem Serotonin schädlich zu sein scheint."

Sie und ihr Team planen nun herauszufinden, wie ihre Ergebnisse auf das menschliche Gehirn zutreffen.

Forscher entdecken auch andere überraschende Dinge über Serotonin im Körper. Beispielsweise, Medizinische Nachrichten heute kürzlich gelernt, wie eine bisher unbekannte Serotoninquelle die antidepressive Wirkung beeinflussen könnte.

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