“第二大脑”血清素抑制免疫系统发育

婴儿肠道中充满了各种分子，这些分子在新生儿生命的关键时期决定着他们的发育。但是这些分子在生命早期是如何与免疫细胞相互作用并影响免疫细胞的还不完全清楚。现在，在《Science Signaling》杂志上发表的一项研究中，一组科学家揭示了肠道中产生的一种分子，即神经递质血清素，是如何激活T细胞亚群并抑制免疫系统的作者将肠道衍生的血清素与对过敏原的耐受性的产生联系起来，这表明该途径可能在哮喘和食物过敏等疾病的发展中发挥作用。

加州理工学院的微生物学家Sarkis Mazmanian没有参与这项研究，他说：“身体是相互联系的，所有东西都在与其他东西交谈。这篇论文在身体的这些不同系统之间架起了桥梁，是试图理解这些系统如何相互沟通的伟大融合。”

尽管名字叫神经递质，但它并不只存在于大脑中；它们也存在于消化系统中。事实上，肠道被称为“第二大脑”。尽管如此，威尔康奈尔医学院（Weill Cornell Medicine）的免疫学家、该研究的合著者Melody Zeng和她的团队假设，未成熟的新生儿肠道缺乏成人肠道中发现的细胞，微生物的集合也不同，因此无法产生神经递质。

然而，当Zeng和她的团队对新生小鼠肠道中的代谢物进行分析时，他们发现新生小鼠肠道中神经递质血清素的含量出乎意料地高。但血清素不是来自肠色素细胞，而是来自肠道内的细菌。肠色素细胞是成年人体内产生血清素的细胞。当他们从新生小鼠和健康的人类婴儿中分离出细菌时，他们发现样本中大约一半的微生物产生了血清素。

除了产生血清素外，肠道还加班加点地维持高水平的血清素。小鼠的小肠表达了高水平的将色氨酸转化为血清素的酶和低水平的分解血清素的酶。

“当我们发现血清素水平非常高时，我们想看看婴儿肠道中血清素是否有一些免疫功能，”Zeng说，他注意到神经递质作用于免疫细胞。调节性T细胞通常具有抗炎作用，可以帮助防止婴儿免疫系统对新的环境刺激和食物产生过度反应，这一过程被称为耐受性。Zeng和她的团队发现血清素激活了调节性T细胞，将调节性T细胞的抑制作用与肠道来源的血清素联系起来。

最后，为了研究神经递质如何影响对抗原的免疫耐受，研究人员给没有细菌的新生儿注射5 -羟色胺，这些新生儿缺乏肠道微生物，并将动物暴露在诱导免疫反应的饮食抗原中，包括从鸡蛋中分离出来的蛋白质。在接受5 -羟色胺的无菌小鼠中，调节性T细胞比没有接受5 -羟色胺的小鼠更能耐受抗原的攻击。

Zeng教授说，血清素似乎对教育未成熟的新生儿免疫系统至关重要，这可能对预防过敏的发展很重要。她说：“婴儿身上有成人身上没有的独特细菌，这可能是一个非常重要的原因，因为这些细菌会在婴儿的肠道成熟到能够自己制造细菌之前提供神经递质，比如血清素。”

但关键是要看看这是否也会发生在人类身上，Mazmanian说。如果研究人员在人类身上复制这些发现，它将强调在发育过程中拥有正确类型的细菌信号对免疫功能和疾病易感性的长期影响的重要性。Mazmanian说，这带来了一个重要的问题：如果医生无意中清除了这些产生血清素的细菌，会发生什么？例如，通过早期使用抗生素等干预措施改变肠道和微生物组组成，可能会对以后的免疫系统产生不利影响。

现在，Zeng的团队利用从婴儿身上收集的粪便样本的生物样本库，测量血清素水平，看看它是否与过敏发展或神经发育状况等健康结果相关。她补充说：“如果我们看到肠道中产生血清素的细菌与（人类）过敏反应有关的有趣而强烈的模式，那就有理由进行干预。”