Η σεροτονίνη, μία χημική ουσία γνωστή για τις δράσεις της στον εγκέφαλο, μπορεί να περιορίσει την ικανότητα ορισμένων εντερικών παθογόνων να προκαλούν απειλητικές για τη ζωή λοιμώξεις, σύμφωνα με τις παρατηρήσεις μίας ομάδας ερευνητών από το UT Southwestern. Η μελέτη των επιστημόνων δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Cell Host & Microbe και προσφέρει ένα νέο τρόπο για την αντιμετώπιση συγκεκριμένων λοιμώξεων για τις οποίες οι διαθέσιμες θεραπείες είναι σήμερα πολύ περιορισμένες.

Αν και οι περισσότερες έρευνες για τη σεροτονίνη έχουν επικεντρωθεί στις επιδράσεις του νευροδιαβιβαστή στον εγκέφαλο, το 90% της ποσότητάς της στον οργανισμό παράγεται στο γαστρεντερικό σωλήνα, όπως εξήγησε η Vanessa Sperandio, PhD, καθηγήτρια μικροβιολογίας και βιοχημείας από το UT Southwestern Medical Center. Το έντερο του ανθρώπου φιλοξενεί τρισεκατομμύρια βακτήρια. Τα περισσότερα από αυτά είναι ωφέλιμα, ωστόσο υπάρχουν και παθογόνα που εγκαθίστανται στον γαστρεντερικό σωλήνα και προκαλούν σοβαρές ή δυνητικά απειλητικές για τη ζωή λοιμώξεις.

Καθώς τα βακτήρια επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από το περιβάλλον τους, η Sperandio, ο Aman Kumar, ο Regan Russell και οι συνεργάτες τους από το ίδιο πανεπιστήμιο, αναρωτήθηκαν αν η σεροτονίνη που παράγεται στο έντερο μπορεί να επηρεάσει τη λοιμογόνο δράση των παθογόνων βακτηρίων που βρίσκονται στο γαστρεντερικό σωλήνα.

Οι επιστήμονες εξέτασαν αρχικά την Escherichia coli O157, ένα είδος βακτηρίου που προκαλεί επιδημίες μίας δυνητικά απειλητικής για τη ζωή λοίμωξης που μεταδίδεται με τα τρόφιμα. Η επιστημονική ομάδα καλλιέργησε τα βακτήρια αυτά στο εργαστήριο και στη συνέχεια εξέθεσε τις αποικίες τους σε σεροτονίνη. Ακολούθως, οι επιστήμονες έκαναν ανάλυση της γονιδιακής έκφρασης και διαπίστωσαν ότι η σεροτονίνη μείωσε σημαντικά την έκφραση μίας ομάδας γονιδίων που ενισχύει την ικανότητα των βακτηρίων να προκαλούν λοιμώξεις. Περαιτέρω πειράματα σε ανθρώπινα κύτταρα έδειξαν ότι μετά την έκθεσή τους σε σεροτονίνη, τα βακτήρια έχασαν την ικανότητα να προκαλούν βλάβες στα κύτταρα.

Στη συνέχεια, οι επιστήμονες θέλησαν να εξετάσουν τις επιδράσεις της σεροτονίνης στη λοιμογόνο δράση των βακτηρίων σε ζωντανούς οργανισμούς. Χρησιμοποιώντας ποντίκια, εξέτασαν αν η σεροτονίνη μπορεί να επηρεάσει τη δράση του Citrobacter rodentium, ενός βακτηρίου που θεωρείται ανάλογο της E. coli για τα ποντίκια. Τα ποντίκια που εξετάστηκαν στην έρευνα είχαν τροποποιηθεί γενετικά έτσι ώστε να παράγουν είτε υπερβολικά υψηλές είτε υπερβολικά χαμηλές ποσότητες σεροτονίνης στο γαστρεντερικό τους σωλήνα. Όταν οι ερευνητές εξέθεσαν τα ποντίκια στο παραπάνω βακτήριο, διαπίστωσαν ότι τα ποντίκια με τις υψηλότερες ποσότητες σεροτονίνης παρουσίαζαν λοίμωξη σπανιότερα σε σχέση με τα ποντίκια της άλλης ομάδας ενώ, ακόμα και όταν τελικά νοσούσαν, είχαν συνήθως ηπιότερα συμπτώματα. Η χορήγηση φλουοξετίνης (Prozac) στα ποντίκια με σκοπό την αύξηση των επιπέδων σεροτονίνης μείωσε ακόμα περισσότερο τον κίνδυνο λοίμωξης με το C. rodentium. Αντιθέτως, τα ποντίκια που παρήγαγαν χαμηλότερες ποσότητες σεροτονίνης παρουσίαζαν σοβαρότερη νόσηση και συχνά κατέληγαν μετά την έκθεση στα παραπάνω βακτήρια.

Διεξάγοντας περαιτέρω πειράματα, οι ερευνητές κατάφεραν να ταυτοποιήσουν τον υποδοχέα της σεροτονίνης στις επιφάνειες των E. coli και C. rodentium, μία πρωτεΐνη γνωστή ως CpxA. Καθώς ο υποδοχέας αυτός βρίσκεται σε αρκετά είδη βακτηρίων, η χορήγηση σεροτονίνης μπορεί να έχει εκτεταμένες επιδράσεις στο εντερικό μικροβίωμα, υποστήριξε η Sperandio.

Στο μέλλον, η ομάδα της θα εξετάσει αν η τροποποίηση των επιπέδων της σεροτονίνης έχει χρησιμότητα στην αντιμετώπιση των βακτηριακών λοιμώξεων του γαστρεντερικού σωλήνα. Σήμερα, υπάρχουν ελάχιστα αντιβιοτικά που μπορούν να αντιμετωπίσουν αποτελεσματικά την E. coli O157. Μάλιστα, σε ορισμένους ασθενείς τα παραπάνω αντιβιοτικά μπορεί να προκαλέσουν επιδείνωση της λοίμωξης, καθώς επάγουν την απελευθέρωση ισχυροτέρων τοξινών.

«Η αντιμετώπιση των βακτηριακών λοιμώξεων, ιδιαίτερα στο έντερο, αποτελεί πρόκληση», είπε η Sperandio. «Αν καταφέρουμε να τροποποιήσουμε τα αντικαταθλιπτικά φάρμακα που ενισχύουν την παραγωγή σεροτονίνης, θα έχουμε ένα νέο όπλο στην αντιμετώπιση των λοιμώξεων αυτών».