Τα ποσοστά άγχους και κατάθλιψης αυξάνονται σε όλο τον κόσμο εδώ και δεκαετίες, μια τάση που έχει επιδεινωθεί από την πανδημία COVID-19. Νέα έρευνα με επικεφαλής τον Frank Schroeder του Ινστιτούτου Boyce Thompson θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεραπείες που θα βοηθήσουν στην ανακούφιση αυτού του παγκόσμιου φόρτου ψυχικής υγείας.
Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1930 ότι η σεροτονίνη είναι ένας νευροδιαβιβαστής που παράγεται σε πολλά ζώα και μεσολαβεί σε μυριάδες συμπεριφορές, όπως η σίτιση, ο ύπνος, η ψυχική διάθεση και η γνωστική λειτουργία. Τα φάρμακα που μεταβάλλουν τα επίπεδα σεροτονίνης είναι ένα βασικό όπλο για τη θεραπεία ψυχολογικών καταστάσεων όπως το άγχος και η κατάθλιψη, καθώς και οι διατροφικές διαταραχές.
Ως απλό μοντέλο για τη νευροβιολογική έρευνα, ο μικροσκοπικός στρογγυλός σκώληκας Caenorhabditis elegans έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς για τη μελέτη του ρόλου της σεροτονίνης στη ρύθμιση της συμπεριφοράς και της πρόσληψης τροφής.
Για πολλά χρόνια, οι ερευνητές πίστευαν ότι η σεροτονίνη παρασκευαζόταν στο C. elegans από ένα συγκεκριμένο μοριακό μονοπάτι και ότι στη συνέχεια αποικοδομείται γρήγορα. Η ομάδα του Schroeder και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια απέδειξαν τώρα ότι και οι δύο αυτές υποθέσεις δεν ήταν εντελώς σωστές.
«Ανακαλύψαμε ένα δεύτερο, παράλληλο βιοσυνθετικό μονοπάτι που αντιπροσωπεύει περίπου το ήμισυ της συνολικής σεροτονίνης που παράγεται στο σύστημα του μοντέλου μας», είπε ο Schroeder. Τα ευρήματα περιγράφονται σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Nature Chemical Biology.
Η εργασία ξεκίνησε πριν από περίπου τρία χρόνια, όταν οι ερευνητές ανακάλυψαν απροσδόκητα ένα ένζυμο που μετατρέπει τη σεροτονίνη σε παράγωγες ενώσεις.
«Οι περισσότεροι άνθρωποι στο πεδίο νόμιζαν ότι η σεροτονίνη παράγεται και στη συνέχεια διασπάται γρήγορα, αλλά διαπιστώσαμε ότι, αντ’ αυτού, χρησιμοποιείται ως δομικό στοιχείο για άλλες ενώσεις που είναι υπεύθυνες για μέρος της δραστηριότητας της σεροτονίνης», εξήγησε ο Schroeder. «Λοιπόν, αποφασίσαμε να ξεκινήσουμε από την αρχή και να δούμε πώς παράγεται η σεροτονίνη, και αφού παραχθεί πώς μετατρέπεται σε αυτά τα νέα μόρια».
Η Jingfang Yu, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο εργαστήριο του Schroeder και πρώτη συγγραφέας της εργασίας, έδειξε περαιτέρω ότι τα νέα παράγωγα σεροτονίνης επηρεάζουν τη συμπεριφορά σίτισης. «Όταν τα σκουλήκια στερούνται ενδογενούς σεροτονίνης, τείνουν να μετακινούνται γρήγορα σε ένα πιάτο άγαρ και μερικές φορές γυρίζουν για να εξερευνήσουν την τροφή», είπε η Yu. «Βρήκαμε ότι αυτή η συμπεριφορά μπορεί να ανακουφιστεί με θεραπεία των σκουληκιών με παράγωγα σεροτονίνης, υποδεικνύοντας ότι αυτές οι πρόσφατα ταυτοποιημένες ενώσεις συμβάλλουν σε επιδράσεις που αποδίδονταν προηγουμένως στη σεροτονίνη».
Το σκουλήκι C. elegans είναι ένα εξαιρετικό μοντέλο για τη μελέτη της σεροτονίνης επειδή οι μοριακές οδοί σηματοδότησης της ένωσης διατηρούνται σε μεγάλο βαθμό σε όλα τα είδη, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Για παράδειγμα, οι ερευνητές έδειξαν ότι στο C. elegans μια μεγάλη ποσότητα σεροτονίνης παράγεται στο έντερο, κάτι που συμβαίνει και στους ανθρώπους. Ο Schroeder είπε ότι υπάρχουν ενδείξεις ότι η ανθρώπινη σεροτονίνη μετατρέπεται σε μεταβολίτες παρόμοιους με αυτούς που εντοπίστηκαν στο C. elegans.
«Αυτή η έρευνα ανοίγει την πόρτα για πολλές ακόμη οδούς έρευνας στον άνθρωπο», είπε ο Schroeder, ο οποίος είναι επίσης καθηγητής στο Τμήμα Χημείας και Χημικής Βιολογίας στο κολέγιο Τεχνών και Επιστημών του Πανεπιστημίου Κορνέλ. «Είναι σημαντικοί οι ανάλογοι μεταβολίτες στον άνθρωπο; Ποιος είναι ο ρόλος του ενός μονοπατιού παραγωγής έναντι του άλλου; Πώς είναι αυτές οι οδοί παραγωγής και οι μεταβολίτες σημαντικοί για τις ανθρώπινες συμπεριφορές, όπως η ψυχική υγεία και οι συμπεριφορές διατροφής;».
Οι ερευνητές διερευνούν επί του παρόντος πώς τα νέα παράγωγα σεροτονίνης επηρεάζουν τη συμπεριφορά στο C. elegans και εάν υπάρχουν παρόμοιοι μεταβολίτες σεροτονίνης στον άνθρωπο.
