Bacteriile intestinale care produc serotonină - rol în inervația colonului și reglarea tranzitului intestinal (posibile implicații în sdr. intestinului iritabil)

Un studiu realizat la University of Gothenburg și publicat în jurnalul Cell Reports la 28 octombrie 2025 a analizat capacitatea bacteriilor intestinale umane de a sintetiza serotonină bioactivă și impactul acesteia asupra sistemului nervos enteric și motilității intestinale. Cercetarea arată că anumite bacterii din microbiota intestinală pot produce serotonină și pot contribui la inervația colonului și reglarea tranzitului intestinal.

Rezumat

Principalele concluzii ale studiului:

• Microbiota intestinală umană poate produce serotonină direct, independent de sinteza realizată de celulele gazdei.

• Două bacterii comensale — Limosilactobacillus mucosae și Ligilactobacillus ruminis — formează un consorțiu microbian capabil să sintetizeze serotonină.

• Serotonina produsă de microbi crește densitatea neuronilor din colon și nivelul serotoninei în sistemul nervos enteric.

• Colonizarea cu aceste bacterii normalizează tranzitul intestinal la șoarecii fără microbiotă.

• La pacienții cu sindrom de intestin iritabil, abundența fecală a L. mucosae este semnificativ redusă.

Context

Serotonina (5-hidroxitriptamina) este unul dintre cei mai importanți mediatori ai funcției gastrointestinale. Aceasta:

• reglează peristaltismul intestinal

• influențează vasodilatația intestinală

• modulează sensibilitatea viscerală

Aproximativ 95% din serotonina organismului este produsă în intestin, în principal de celulele enterochromafine. Sinteza are loc în două etape:

• Triptofanul este convertit în 5-hidroxitriptofan (5-HTP) prin enzimele triptofan-hidroxilază (TPH1 și TPH2).

• 5-HTP este decarboxilat de decarboxilaze ale aminoacizilor aromatici pentru a produce serotonină.

Serotonina intestinală nu are doar rol de neurotransmițător, ci și de factor trofic pentru sistemul nervos enteric, contribuind la dezvoltarea și supraviețuirea neuronilor intestinali.

Studiile anterioare au arătat că microbiota poate stimula sinteza serotoninei de către gazdă, de exemplu prin creșterea expresiei genei Tph1 sau prin metaboliți bacterieni precum:

• acizi grași cu lanț scurt

• acizi biliari secundari

Cu toate acestea, rămânea neclar dacă bacteriile intestinale pot sintetiza serotonină direct și dacă această serotonină este biologic activă.

Despre studiul actual

Modele experimentale

Cercetătorii au utilizat mai multe modele experimentale:

• șoareci germ-free (GF) fără microbiotă

• șoareci convenționalizați cu microbiotă

• șoareci deficienți în Tph1 (Tph1−/−), incapabili să sintetizeze serotonină periferică

Majoritatea experimentelor au fost realizate pe șoareci de 10 săptămâni, crescuți în condiții controlate și colonizați experimental cu bacterii intestinale.

Analiza serotoninei

Nivelurile de serotonină au fost măsurate în:

• fecale

• ser

• țesutul colonului

prin:

• spectrometrie de masă

• ELISA

• analize imunohistochimice

Experimente pe microbiota umană

Microbiota fecală de la 6 voluntari sănătoși a fost cultivată anaerob în mediu nutritiv bogat. Producția de serotonină a fost monitorizată timp de 48 de ore.

Rezultatele au arătat că:

• microbiota de la 3 din 6 donatori a produs serotonină detectabilă

• concentrațiile maxime au ajuns la aproximativ 500 nM în primele 12 ore

Identificarea bacteriilor producătoare de serotonină

Din probele fecale au fost izolate mai multe comunități bacteriene. Doar două dintre ele au produs serotonină detectabilă.

Analiza genomică a arătat prezența a două specii cheie:

• Limosilactobacillus mucosae

• Ligilactobacillus ruminis

Aceste bacterii pot:

• decarboxila 5-hidroxitriptofanul

• genera serotonină în condiții anaerobe

Interesant, monoculturile nu au produs serotonină, sugerând că procesul depinde de interacțiuni microbiene (cross-feeding).

Colonizarea animalelor

Șoarecii germ-free Tph1−/− au fost colonizați cu consorțiul bacterian timp de 15 zile.

Colonizarea a dus la:

• creșterea serotoninei fecale

• creșterea tripta minei fecale

• creșterea serotoninei detectate în colon

În schimb, serotonina circulantă nu s-a modificat, sugerând că serotonina microbiană acționează predominant local în intestin.

Evaluarea sistemului nervos enteric

Cercetătorii au analizat:

• densitatea neuronală din colon

• imunoreactivitatea serotoninei în plexul mienteric

Markerul neuronal utilizat a fost Tuj1.

Rezultate

Microbiota produce serotonină independent de gazdă

Compararea șoarecilor germ-free cu cei colonizați a arătat:

• niveluri mai mici de serotonină fecală la animalele fără microbiotă

• creșterea serotoninei după transfer de microbiotă intestinală

Acest lucru confirmă că microbiota contribuie direct la pool-ul intestinal de serotonină.

Sinteza serotoninei prin decarboxilarea 5-HTP

Experimentele metabolice au arătat că bacteriile:

• nu convertesc triptofanul direct în serotonină

• utilizează 5-hidroxitriptofanul ca precursor

Consorțiul bacterian a consumat complet 5-HTP în 24 ore și a produs serotonină detectabilă.

Creșterea inervației colonului

Colonizarea cu bacteriile producătoare de serotonină a determinat:

• creșterea zonei imunoreactive Tuj1

• creșterea densității neuronale colonice

Acest lucru indică faptul că serotonina microbiană stimulează dezvoltarea sistemului nervos enteric.

Creșterea serotoninei în plexul mienteric

Analiza plexului mienteric a arătat:

• creșterea imunoreactivității serotoninei

• creșterea semnalului serotoninei în neuronii enterici

Normalizarea tranzitului intestinal

Șoarecii germ-free prezintă de obicei tranzit intestinal lent.

După colonizare cu bacteriile producătoare de serotonină:

• tranzitul intestinal a fost normalizat

• nivelul serotoninei fecale a crescut

• s-a observat o corelație pozitivă între serotonina fecală și viteza tranzitului intestinal

Această corelație a fost semnificativă mai ales la femele.

Relația cu sindromul de intestin iritabil

Cohorta clinică a inclus:

• 147 pacienți cu sindrom de intestin iritabil

• 27 controale sănătoase

Rezultatele au arătat:

• niveluri similare de serotonină fecală și serică între grupuri

• abundență fecală redusă de Limosilactobacillus mucosae la pacienții cu sindrom de intestin iritabil

Mai mult:

• abundența L. mucosae a fost negativ corelată cu scaunele dure (tip Bristol 1–2)

• sugerând un rol în reglarea tranzitului intestinal

Identificarea genei implicate

Analiza transcriptomică a identificat în L. mucosae o genă pentru:

decarboxilază dependentă de piridoxal

Această enzimă:

• converteste triptofanul în triptamină

• participă la producția de serotonină din 5-HTP

Activitatea enzimei a fost confirmată experimental după clonarea și exprimarea genei.

Concluzii

Acest studiu demonstrează că anumite bacterii intestinale umane pot produce serotonină bioactivă și pot influența direct funcțiile intestinale.

Principalele implicații:

• microbiota contribuie la pool-ul local de serotonină din intestin

• serotonina microbiană stimulează dezvoltarea sistemului nervos enteric

• bacteriile producătoare de serotonină reglează motilitatea intestinală

• reducerea unor astfel de bacterii poate fi implicată în sindromul de intestin iritabil

Rezultatele sugerează că bacteriile producătoare de serotonină ar putea deveni ținte pentru terapii microbiomice destinate tulburărilor de motilitate intestinală.