Streszczenie: Nowe badania podkreślają kluczową rolę unikalnych bakterii jelitowych u noworodków, produkujących serotoninę, która pobudza komórki odpornościowe i zapobiega reakcjom alergicznym we wczesnym okresie życia.

Badanie pokazuje, że bakterie te stymulują rozwój komórek T regulatorowych, kluczowych dla tłumienia nieprawidłowych odpowiedzi immunologicznych i zapobiegania chorobom autoimmunologicznym. Praca ta sugeruje, że zanim jelita noworodka dojrzeją do produkcji własnych neuroprzekaźników, określone bakterie dostarczają niezbędnej serotoniny, wspierając zrównoważony układ odpornościowy.

Takie odkrycia podkreślają znaczenie wczesnej ekspozycji na pożyteczne bakterie w zapobieganiu alergiom i potencjalnie chorobom autoimmunologicznym w późniejszym życiu.

Kluczowe fakty:

1. Bakterie jelitowe wytwarzające serotoninę: W jelitach nowo narodzonych niemowląt znajdują się specjalne bakterie wytwarzające serotoninę, kluczową dla rozwoju zdrowego układu odpornościowego poprzez wspieranie komórek T-regulacyjnych.
2. Zapobieganie alergiom: Mechanizm ten pomaga zapobiegać niebezpiecznym reakcjom alergicznym na żywność i pożyteczne drobnoustroje, utrzymując wysoki poziom serotoniny, która kontroluje odpowiedź immunologiczną.
3. Krytyczna rola na wczesnym etapie rozwoju: Badanie podkreśla znaczenie właściwej ekspozycji na drobnoustroje po urodzeniu, sugerując potencjalny związek między zmniejszoną różnorodnością bakterii jelitowych wynikającą z nowoczesnego stylu życia a wzrostem alergii pokarmowych wśród dzieci w krajach rozwiniętych.

Źródło: Uniwersytet Weilla Cornella

Badacze z Weill Cornell Medicine odkryli, że wyjątkowe bakterie kolonizują jelita wkrótce po urodzeniu i wytwarzają neuroprzekaźnik serotoninę, który pobudza komórki odpornościowe jelit. Zapobiega to reakcjom alergicznym na żywność i same bakterie już na wczesnym etapie rozwoju.

Badanie przedkliniczne, opublikowane w Nauka Immunologia 15 marca wykazało, że bakterie występujące w jelitach noworodków wytwarzają serotoninę, która wspomaga rozwój komórek odpornościowych zwanych komórkami regulatorowymi T lub Treg.

Komórki te tłumią niewłaściwe odpowiedzi immunologiczne, aby pomóc zapobiegać chorobom autoimmunologicznym i niebezpiecznym reakcjom alergicznym na nieszkodliwe produkty spożywcze lub pożyteczne drobnoustroje jelitowe.

„Jelita są obecnie nazywane drugim ludzkim mózgiem, ponieważ wytwarzają ponad 90 procent neuroprzekaźników w ludzkim organizmie. Podczas gdy neuroprzekaźniki, takie jak serotonina, są najbardziej znane ze swojej roli w zdrowiu mózgu, receptory dla neuroprzekaźników są zlokalizowane w całym organizmie człowieka” – wyjaśnia starsza autorka badania, dr Melody Zeng, adiunkt immunologii w Instytucie Gale’a i Iry Drukierów. Badań Dziecięcych i Wydziału Pediatrii w Weill Cornell Medicine.

Bakterie jelitowe u dzieci stanowią pomocną dłoń

Naukowcy zaobserwowali, że w jelitach noworodków myszy znajdował się znacznie wyższy poziom neuroprzekaźników, w tym serotoniny, niż w jelitach dorosłych.

„Jak dotąd prawie wszystkie badania neuroprzekaźników jelitowych przeprowadzono na dorosłych zwierzętach lub ludziach, gdzie specyficzny typ komórek jelitowych, zwany komórkami enterochromafinowymi, wytwarza neuroprzekaźniki” – powiedział dr Zeng.

„Odkryliśmy jednak, że nie ma to miejsca w jelitach noworodka, gdzie większość serotoniny wytwarzana jest przez bakterie, których jest w jelicie noworodka więcej”.

Zostało to również potwierdzone u niemowląt za pomocą biobanku ludzkiego kału niemowlęcego, który laboratorium Zeng utworzyło we współpracy z Oddziałem Intensywnej Terapii Noworodków nowojorsko-prezbiteriańskiego szpitala Alexandra Cohen dla kobiet i noworodków. Próbki te pobrano za zgodą rodziców i zdeidentyfikowano.

Wyniki badania sugerują, że zanim jelita noworodka będą na tyle dojrzałe, aby wytworzyć własne neuroprzekaźniki, unikalne bakterie jelitowe mogą dostarczać neuroprzekaźniki potrzebne do kluczowych funkcji biologicznych na wczesnym etapie rozwoju.

„Odkryliśmy, że bakterie jelitowe u młodych myszy nie tylko bezpośrednio wytwarzają serotoninę, ale także zmniejszają aktywność enzymu zwanego monoaminooksydazą, który normalnie rozkłada serotoninę, utrzymując w ten sposób wysoki poziom serotoniny w jelitach” – powiedziała główna autorka badania, dr Katherine Sanidad, adiunkt w dziedzinie pediatrii w Weill Cornell Medicine.

Wysoki poziom serotoniny zmienia równowagę komórek odpornościowych poprzez zwiększenie liczby Treg, co pomaga zapobiegać nadmiernej reakcji układu odpornościowego i atakowaniu bakterii jelitowych lub antygenów pokarmowych. „Jelito noworodka potrzebuje bakterii wytwarzających serotoninę, aby utrzymać układ odpornościowy pod kontrolą” – dodała dr Sanidad.

Zdrowy układ odpornościowy pomaga w późniejszym życiu

Dr Zeng zauważyła, że ​​ta praca podkreśla znaczenie posiadania odpowiedniego rodzaju pożytecznych bakterii wkrótce po urodzeniu. Niemowlęta w krajach rozwiniętych mają lepszy dostęp do antybiotyków, mniejsze narażenie na różnorodne drobnoustroje w czystym środowisku i potencjalnie niezdrową dietę, która może znacząco wpłynąć na liczebność bakterii wytwarzających serotoninę w ich jelitach.

W rezultacie te dzieci mogą mieć mniej Tregów i rozwinąć reakcje immunologiczne na własne bakterie jelitowe lub alergie na żywność. Może to być jeden z powodów, dla których alergie pokarmowe stają się coraz powszechniejsze u dzieci, szczególnie w krajach rozwiniętych.

„Przy odpowiedniej edukacji układ odpornościowy dziecka rozpozna, że ​​takie produkty jak orzeszki ziemne i jajka są w porządku i nie musi ich atakować” – stwierdziła. Może to mieć również wpływ na rozwój chorób autoimmunologicznych – gdy układ odpornościowy atakuje zdrowe komórki organizmu – w późniejszym życiu.

Następnie zespół planuje przyjrzeć się bakteriom w próbkach kału ludzkiego niemowlęcia, aby zmierzyć wytwarzaną przez nie serotoninę, inne neuroprzekaźniki i cząsteczki, które mogą pomóc w wytrenowaniu układu odpornościowego w celu zapobiegania przyszłym chorobom pochodzenia immunologicznego, takim jak alergie, infekcje i nowotwory.

„Zrozumienie, w jaki sposób układ odpornościowy jest trenowany na wczesnym etapie życia, jest niezwykle istotne, ale w przypadku noworodków i dzieci kwestia ta nie jest dostatecznie zbadana. Dalsze badania tych okresów rozwojowych mogą, miejmy nadzieję, doprowadzić nas do opracowania metod łagodzących, które pozwolą zmniejszyć ryzyko chorób zapalnych, takich jak alergie pokarmowe i nieswoiste zapalenie jelit, w późniejszym życiu” – stwierdziła dr Sanidad.

Finansowanie: Laboratorium dr Melody Zeng jest częściowo finansowane z grantów Narodowego Instytutu Zdrowia R01HD110118, R01HL169989, R21CA270998 i K01DK114376; Konsorcjum na rzecz Walki z Rakiem Starr; Fundacja Hartwella; oraz Centrum ds. Nieswoistych Zapaleń Jelita im. Jill Roberts, Radę ds. Zdrowia Dzieci i Instytut Zdrowia Dzieci Drukiera w Weill Cornell Medicine.

O tym newsie z badań nad mikrobiomem

Autor: Krystle Lopez
Źródło: Uniwersytet Weilla Cornella
Kontakt: Krystle Lopez – Uniwersytet Weill Cornell
Obraz: Zdjęcie przypisuje się Neuroscience News

Orginalne badania: Otwarty dostęp.
„Serotonina pochodząca z bakterii jelitowych promuje tolerancję immunologiczną we wczesnym okresie życia” Melody Zeng i in. Nauka Immunologia

Abstrakcyjny

Serotonina pochodząca z bakterii jelitowych promuje tolerancję immunologiczną we wczesnym okresie życia

Mikroflora jelitowa wspomaga rozwój układu odpornościowego we wczesnym okresie życia, ale interakcje między metabolomem jelitowym a komórkami odpornościowymi w jelitach noworodków pozostają w dużej mierze nieokreślone.

Tutaj pokazujemy, że jelita noworodków są wyjątkowo wzbogacone w neuroprzekaźniki, w tym serotoninę, i że specyficzne bakterie jelitowe bezpośrednio wytwarzają serotoninę, jednocześnie regulując poziom oksydazy monoaminowej A, aby ograniczyć rozkład serotoniny.

Odkryliśmy, że serotonina bezpośrednio sygnalizuje komórkom T zwiększenie wewnątrzkomórkowego barwnika indolo-3-acetaldeh i hamuje aktywację mTOR, promując w ten sposób różnicowanie regulatorowych limfocytów T, zarówno ex vivo, jak i in vivo w jelicie noworodka.

Doustne podanie serotoniny noworodkom myszy spowodowało długoterminową tolerancję immunologiczną specyficzną dla antygenu, w której pośredniczą limfocyty T, zarówno w stosunku do antygenów pokarmowych, jak i bakterii komensalnych.

Łącznie nasze badanie odkryło ważną rolę określonych bakterii jelitowych w zwiększaniu dostępności serotoniny w jelitach noworodków i zidentyfikowało funkcję serotoniny jelitowej w kształtowaniu odpowiedzi komórek T na antygeny dietetyczne i bakterie komensalne w celu promowania tolerancji immunologicznej we wczesnym okresie życia.