虽然血清素被广泛认知为一个大脑的神经递质，其被预估90百分比的体内血清素在化道内生成。其实，改变水平的外围血清素和像肠易激综合征，心血管疾病和骨质疏松症等疾病有关联。加州理工的新研究，于4月9日刊载在《细胞》Cell，显示某些在肠道的细菌对外围血清素的生成很重要。

“越来越多的研究显示老鼠或其他生物模型体现不同的行为，当他们的肠道菌群改变后，”Elain Hsiao解释，她是生物及生物工程研究助理教授和研究的资深作者。“我们对微生物如何和神经系统沟通感到兴趣。作为开始，我们探索了正常肠道微生物能影响它们宿主神经递质的水平。”

外围血清素是在消化道里的肠嗜铬细胞，和特定的免疫细胞和神经元所生成的。Hsiao 和同事想知道肠道菌群是否和肠道血清素生成是否有影响，若有的话，在哪种细胞。她们先在拥有正常群组的肠道菌群的老鼠中测量外围血清素的水平，也在没细菌的老鼠中测量。研究员们发现来自没细菌老鼠的肠嗜铬细胞生成60百分比少于拥有正常菌群的老鼠。当这些无细菌老鼠被正常肠道菌群殖民后，血清素的水平恢复-显示血清素缺少可被逆转。

“肠嗜铬细胞在肠道中是富集血清素的细胞。我们在实验中看到的是它们依赖菌群来生成血清素-或至少一大部分，”Jesicca Yano，论文的第一作者及和Hsiao工作的研究技术员说道。

研究员们下一步是找出是否一些特异的细菌（在肠道内富集的菌群中）和肠嗜铬细胞互动以生成血清素。在测试了几株和组别的肠道菌群, Yano, Hsiao和同事们观察到一个情况 – 在无细菌小鼠中升高的血清素 和存在着一组大约20株的产芽孢菌相关。拥有这组的老鼠显示增加的胃肠蠕动，相较于他们无细菌的朋友，还有改变的血小板活化，其是用血清素作为血液凝结的因子。

想要揭露这个有趣的微生物和宿主合作机制,研究员们开始探查关键的分子。他们鉴定了几个特异的代谢物，也是微生物代谢的产物，其受产芽孢菌调控 和在肠嗜铬细胞内升高的血清素的影响。更进一步的是在无细菌老鼠中增加这些代谢物也提升了血清素的水平。在行内，从前的工作显示一些细菌能自主的生成血清素。可是，这项新研究建议机体多数的血清素依赖于某些特异的细菌和宿主互动后才生成，Yano说道。“我们的工作显示通常在肠道的细菌刺激宿主的肠细胞以生成血清素，”她解释。

“当肠道菌群和免疫和代谢系统的联系被鉴赏，深入肠道菌群在影响神经细胞所扮演的角色的研究是令人振奋的生物科学前线，”Sarkis K. Mazmanian, Luis B.和Nelly Soux, 微生物教授和该研究的副作者说道。“这些工作优美的展延加州理工以往在这前沿领域的研究。”

附加的副作者Rustem Ismagilov, Ethel Wilson Bowles 和Robert Bowles化学和化学工程博士添加，“此项工作展现了宿主和其微生物群组富集的化学互动，还有Dr.Hsiao在领军此工作时的科学广度和敏锐度。”

血清素对人类健康的多个层面都很重要，可是Hsiao警示需要更多的研究，让这些成果能被应用到临床上时。

“我们鉴定了一组的菌群，除了在增加血清素外，还有其他效果有待探索，”她说。“另外，额外的外围血清素也被认为是有害的。”

虽然这项研究受限于在肠道的血清素，Hsiao和其团队也在侦查此机制如何对脑部发育有其重要性。“血清素是重要的神经递质和激素，涉及许多生物过程。这些发现，即肠道菌群调节血清素水平标注了如何用它们来改造生物的有趣面，”Hsiao说道。