У новорожденных мышей нейротрансмиттер серотонин мобилизует иммунные клетки, которые способствуют развитию толерантности к антигенам.
Кишечник новорожденного наполнен множеством молекул, которые определяют его развитие в этот важнейший период жизни. Но как эти молекулы взаимодействуют с иммунными клетками и влияют на них в раннем возрасте, до конца не изучено. В исследовании, опубликованном в журнале Science Signaling, группа ученых показала, как одна молекула, вырабатываемая в кишечнике, - нейротрансмиттер серотонин - активирует одну из разновидностей Т-клеток и подавляет иммунную систему. Авторы связали серотонин, вырабатываемый в кишечнике, с формированием толерантности к аллергенам, предположив, что этот механизм может играть определенную роль в развитии таких заболеваний, как астма и пищевая аллергия.
«Организм взаимосвязан и все в нем взаимодействует со всем остальным», - говорит Саркис Мазманян, микробиолог из Калифорнийского технологического института, не принимавший участия в исследовании. «Эта статья устраняет разрывы между различными системами организма и является отличной попыткой понять, как эти системы общаются друг с другом».
Несмотря на свое название, нейротрансмиттеры живут не только в мозге; они также обитают в пищеварительной системе. Фактически, кишечник известен как «второй мозг». Несмотря на это, Мелоди Зенг, иммунолог из Weill Cornell Medicine и соавтор исследования, и ее коллеги предположили, что незрелый кишечник новорожденного, в котором отсутствуют клетки, характерные для кишечника взрослого человека, и имеется другая коллекция микроорганизмов, не сможет вырабатывать нейротрансмиттеры. Однако когда Зенг и ее группа проанализировали метаболиты в кишечнике новорожденных мышей, они обнаружили, что в их кишечнике неожиданно много нейротрансмиттера серотонина. Но серотонин поступал не из энтерохромаффинных клеток, которые вырабатывают серотонин у взрослых, а из бактерий, обитающих в кишечнике. Выделив бактерии как у новорожденных мышей, так и у здоровых новорожденных человека, они обнаружили, что около половины микробов в их образцах вырабатывают серотонин.
Помимо производства серотонина, кишечник также активно работал над поддержанием высокого уровня его концентрации. Тонкий кишечник мышей характеризовался более высоким уровнем фермента, который превращает триптофан в серотонин, и более низким уровнем фермента, который расщепляет серотонин. «Когда мы обнаружили очень высокий уровень серотонина, мы захотели посмотреть, может ли серотонин выполнять какую-то иммунную функцию в кишечнике ребенка», - рассказывает Зенг, которая обращает внимание на то, что нейротрансмиттеры действуют на иммунные клетки. Регуляторные Т-клетки, которые обычно являются противовоспалительными, могут помочь предотвратить чрезмерную реакцию иммунной системы младенца на новые раздражители окружающей среды и продукты питания - процесс, известный как толерантность. Зенг и ее сотрудники обнаружили, что серотонин активирует регуляторные Т-клетки, связывая ослабляющее действие регуляторных Т-клеток с серотонином, вырабатываемым кишечником.
Наконец, чтобы изучить, как нейромедиатор влияет на иммунную толерантность к антигенам, исследователи давали серотонин безмикробным новорожденным мышам, у которых отсутствуют микробы в кишечнике, и подвергали животных воздействию диетических антигенов, вызывающих иммунные реакции, включая белки, выделенные из куриных яиц. У безмикробных мышей, получавших серотонин, регуляторные Т-клетки переносили воздействие антигена лучше, чем у тех, кто его не получал.
По утверждению Зенг, серотонин, по-видимому, играет решающую роль в формировании незрелой иммунной системы новорожденных, что может быть важно для предотвращения развития аллергии. «Возможно, существует очень важная причина, по которой у младенцев есть уникальные бактерии, которых больше нет у взрослых, потому что эти бактерии обеспечивают такие нейротрансмиттеры, как серотонин, до того, как кишечник ребенка станет достаточно зрелым, чтобы вырабатывать свои собственные», - считает Зенг.
Но очень важно проверить, происходит ли это и у людей, полагает Мазманян. Если исследователи воспроизведут полученные результаты на людях, это подчеркнет важность правильного выбора типов бактериальных сигналов во время развития для долгосрочного воздействия на иммунную функцию и восприимчивость к заболеваниям. По мнению Мазманяна, это поднимает важный вопрос: что произойдет, если врачи ненароком избавятся от этих бактерий, вырабатывающих серотонин? Например, изменения в составе кишечника и микробиома в результате таких вмешательств, как применение антибиотиков в раннем возрасте, могут иметь пагубные последствия для иммунной системы в дальнейшем.
В настоящее время, используя биобанк образцов стула, собранных у новорожденных детей, группа Зенг измеряет уровень серотонина, чтобы выяснить, коррелирует ли он с такими показателями здоровья, как развитие аллергии или нейроразвитие. Она также добавляет: «Если мы увидим такие интересные и сильные закономерности, связывающие бактерии, вырабатывающие серотонин в кишечнике, с аллергической реакцией [у людей], это оправдает проведение соответствующих клинических вмешательств».
