血清素对消化系统至关重要：它调节基本的胃肠道功能（蠕动、血管舒张、内脏敏感性）并促进肠神经系统的发育和维持。尽管血清素的产生主要是内源性的（分两个阶段：色氨酸 → 5-羟色氨酸 → 血清素），但某些人类肠道细菌被认为可能参与其中。科学家最近已鉴定出这些细菌，并评估了这种微生物源血清素对结肠神经支配和肠道蠕动的生理作用。
95% 人体内约95%的血清素来自肠道，由肠嗜铬细胞在此合成、储存和释放。
血清素生成乳杆菌
研究结果证实，肠道微生物群能够合成血清素并有助于提高肠道中这种物质的水平：在体外（厌氧培养）条件下，健康志愿者的人类粪便微生物群可产生血清素；在体内，将微生物群移植给无法合成血清素的基因工程小鼠后，其粪便中可检测到血清素。那么，哪些细菌负责这一过程？研究人员已鉴定出一对血清素生成乳杆菌（命名为Ls），由瘤胃罗伊氏乳杆菌(Ligilactobacillus ruminis)和黏液罗伊氏乳杆菌(Limosilactobacillus mucosae)组成。Ls不能从色氨酸生成5-羟色氨酸或血清素（合成第一步），但在5-羟色氨酸存在时能生成血清素（合成第二步）。这种将5-羟色氨酸脱羧为血清素的第二步反应需要这两种细菌在共生体中同时存在。
细菌对的肠道定植效应
在无法产生内源性血清素的无菌小鼠中，仅由Ls菌株定植即可提高肠血清素水平，促进结肠神经支配，并增加血清素免疫反应性神经元的数量。然而，小鼠的血清血清素水平保持不变，这表明细菌源血清素主要调节局部肠道功能。
分离的Ls群落在体外可产生血清素。然而，在纯菌株（L. mucosae或L. ruminis）或重建的共培养条件下，这种效应无法重现；而这种共培养在体内却能增加粪便血清素。这表明微生物源血清素的产生可能依赖于特定的肠道条件（底物、pH值、氧气、辅因子、微生物相互作用）。
哺乳动物的肠嗜铬细胞通过两个步骤从芳香族氨基酸色氨酸（Trp）合成血清素：
- 色氨酸羟化产生血清素前体5-羟色氨酸（5-HTP）。色氨酸羟化酶（TPH）属于更大的芳香族氨基酸羟化酶（AAAH）家族，负责血清素合成中这第一步限速反应。
- 5-HTP随后被芳香族氨基酸脱羧酶脱羧形成血清素。
恢复患者的肠道蠕动？
最后，Ls可使无菌小鼠的肠道传输时间正常化。然而，在肠易激综合征患者中，L. mucosae（而非L. ruminis）的粪便丰度显著低于健康对照组。而且，该细菌的存在量越少，粪便硬度越高。微生物群相关的机制是否会影响这些患者的局部血清素生物合成和肠道蠕动？作者指出，未来研究可以确定这些血清素生成细菌是否能够恢复肠道蠕动障碍患者的生理血清素水平。
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