Уровень тревожности и депрессии растет во всем мире уже несколько десятилетий, и эта тенденция резко усилилась в последние годы. Новое исследование под руководством Фрэнка Шредера из Института Бойса Томпсона проливает свет на механизмы производства и уничтожения серотонина у круглых червей – простой модели для нейробиологических исследований. Открытие ученых может привести к созданию новых терапевтических средств против расстройств настроения и пищевого поведения, что, возможно, улучшит ментальное здоровье миллионов людей.

Впервые обнаруженный в 1930-х годах серотонин – это нейромедиатор, вырабатываемый многими животными, который участвует в регуляции питания, сна, настроения и познания. Препараты, изменяющие уровень серотонина, являются на данный момент основным оружием для лечения тревожности и депрессии, а также расстройств пищевого поведения.

Микроскопический круглый червь Caenorhabditis elegans широко используется для изучения роли серотонина в регуляции поведения и потребления пищи. В течение многих лет исследователи считали, что серотонин вырабатывается в C. elegans одним конкретным молекулярным путем, после чего гормон быстро разрушается. Команда Шредера и его коллеги из Колумбийского университета продемонстрировали, что это не совсем так.

"Мы обнаружили второй, параллельный биосинтетический путь, на долю которого приходится около половины всего серотонина, производимого в нашей модельной системе", – говорит Шредер.

Работа началась около трех лет назад, когда исследователи неожиданно обнаружили фермент, преобразующий серотонин в производные соединения.

"Большинство ученых думали, что серотонин производится, а затем быстро разрушается, но мы обнаружили, что вместо этого он используется в качестве строительного блока для других соединений, которые отвечают за некоторые виды активности серотонина, –  объясняет Шредер. –  Поэтому мы решили начать с самого начала и посмотреть, как образуется серотонин, и как он преобразуется в эти новые молекулы".

По словам первого автора исследования Джинфанг Ю, новые производные серотонина влияют на пищевое поведение.

"Когда червям не хватает эндогенного серотонина, они склонны быстро перемещаться по пищевому газону из бактерий на агаровой пластине и редко поворачиваются, чтобы исследовать пищу, – сказала Ю. –  Мы обнаружили, что это поведение можно смягчить, обрабатывая червей производными серотонина, что позволяет предположить, что эти недавно идентифицированные соединения способствуют эффектам, которые ранее приписывались серотонину".

Молекулярные сигнальные пути серотонина очень консервативны и проявляются одинаково у разных видов, в том числе и у человека. Например, исследователи показали, что у C. elegans большая часть серотонина вырабатывается в кишечнике, что также характерно и для человека.

По словам Шредера, вполне возможно, что серотонин человека преобразуется в метаболиты, аналогичные тем, которые были обнаружены у C. elegans, что открывает большой простор для новых исследований.

В настоящее время ученые изучают, как новые производные серотонина влияют на поведение у C. elegans и существуют ли аналогичные метаболиты серотонина у человека.

Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology.