РНК бактерий стимулирует выработку серотонина в кишечнике

Существуют экспериментальные свидетельства участия кишечной микрофлоры в синтезе серотонина клетками кишечника, однако механизм влияния бактерий на производство серотонина долгое время был неизвестен. Японские ученые смогли установить, что бактерии, населяющие кишечник, продуцируют малую РНК, которая непосредственно взаимодействует с каналом Piezo1 в мембранах клеток кишечника, запуская сигнальный путь, задействованный в синтезе серотонина.

Исследователи продемонстрировали, что катионный канал Piezo1 связан с биосинтезом серотонина: модельные мыши, в кишечном эпителии которых Piezo1 не экспрессировался, отличались серьезными нарушениями перистальтики кишечника и, кроме того, в их плазме крови уровень серотонина был понижен. Из-за системной нехватки серотонина эти мыши имеют повышенную костную массу (факт того, что серотонин является отрицательным регулятором роста костей, был установлен еще в 2008 году). Как показали авторы, Piezo1 работает как негативный регулятор пролиферации остеобластов и потому подавляет чрезмерное разрастание кости.

Поскольку у мышей, не экспрессирующих Piezo1 в кишечнике, костная масса повышена, авторы работы предположили, что у них имеются проблемы в функционировании врожденного иммунитета из-за системного воспаления, сопровождающего разрастание костей. Поскольку системное воспаление и кишечная микробиота тесно связаны, исследователи изучили особенности микробиома, населяющего кишечник мутантных мышей. Хотя существенных отличий от нормы авторы работы не нашли, оказалось, что мутантные мыши демонстрируют устойчивость к колиту, вызванному введением декстрансульфата натрия. Выявленные нарушения моторики кишечника исследователи связали с нарушением образования серотонина в кишечнике мутантных мышей в отсутствие Piezo1.

Но самый неожиданный факт был выявлен при проверке гипотезы о том, что кишечный микробиом каким-то образом стимулирует работу Piezo1. В фекалиях мышей дикого типа присутствует одноцепочечная РНК бактериального происхождения. Ученые показали, что эта РНК служит лигандом Piezo1. Введение в кишечник мышей дикого типа рибонуклеазы A вызывает эффект, схожий с нехваткой Piezo1, а именно замедленную перистальтику кишечника и увеличение костной массы. Кроме того, при введении РНКазы снижается уровень серотонина в плазме крови.

Исследователи предположили, что связывание одноцепочечной РНК с Piezo1 активирует воспалительный ответ, по механизму близкий с иммунным ответом, запускаемым через Toll-подобные рецепторы (TLR). Действительно, оказалось, что для синтеза серотонина необходимы сигнальные белки пути TLR MyD88 и TRIF, которые и проводят сигнал от Piezo1, связавшего бактериальную РНК.