Serotonina w surowicy

Wartości referencyjne (normy) stężenia serotoniny w surowicy krwi u osób dorosłych wynoszą 0,22-2,05 μmol/l (40-80 μg/l), we krwi pełnej - 0,28-1,14 μmol/l (50-200 ng/ml).

Serotonina (oksytryptamina) jest aminą biogenną występującą głównie w płytkach krwi. W organizmie krąży do 10 mg serotoniny w dowolnym momencie. Od 80 do 95% całkowitej ilości serotoniny w organizmie jest syntetyzowane i magazynowane w komórkach enterochromafinowych przewodu pokarmowego. Serotonina powstaje z tryptofanu w wyniku dekarboksylacji. W komórkach enterochromafinowych przewodu pokarmowego większość serotoniny jest adsorbowana przez płytki krwi i przedostaje się do krwiobiegu. Ta amina jest zlokalizowana w dużych ilościach w wielu częściach mózgu, jest jej dużo w komórkach tucznych skóry, występuje w wielu narządach wewnętrznych, w tym w różnych gruczołach dokrewnych.

Serotonina powoduje agregację płytek krwi i polimeryzację cząsteczek fibryny; w trombocytopenii może normalizować retrakcję skrzepu krwi. Ma pobudzający wpływ na mięśnie gładkie naczyń krwionośnych, oskrzelików i jelit. Poprzez stymulację mięśni gładkich serotonina zwęża oskrzeliki, powodując zwiększoną perystaltykę jelit, a poprzez zwężenie naczyń krwionośnych sieci naczyń nerkowych prowadzi do zmniejszonej diurezy. Niedobór serotoniny leży u podstaw czynnościowej niedrożności jelit. Serotonina mózgowa ma depresyjny wpływ na funkcjonowanie układu rozrodczego obejmującego szyszynkę.

Najbardziej zbadanym szlakiem metabolizmu serotoniny jest jej konwersja do kwasu 5-hydroksyindolooctowego przez monoaminooksydazę. Ten szlak metabolizuje 20-52% serotoniny w organizmie człowieka.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Choroby i stany, w których dochodzi do zmiany stężenia serotoniny w surowicy krwi

Serotonina jest podwyższona

• Przerzuty raka jamy brzusznej.
• Rak rdzeniasty tarczycy.
• Syndrom dumpingu.
• Ostra niedrożność jelit.
• Mukowiscydoza.
• Zawał mięśnia sercowego.

Zespół rakowiaka to rzadka choroba spowodowana zwiększonym wydzielaniem serotoniny przez rakowiaka, który w ponad 95% przypadków jest zlokalizowany w przewodzie pokarmowym ( wyrostek robaczkowy - 45,9%, jelito kręte - 27,9%, odbytnica - 16,7%), ale może być zlokalizowany w płucach, pęcherzu moczowym itp. Rakowiak rozwija się z komórek argyrofilnych krypt jelitowych. Wraz z serotoniną rakowiak produkuje histaminę, bradykininę i inne aminy, a także prostaglandyny. Wszystkie rakowiaki są potencjalnie złośliwe. Ryzyko złośliwości wzrasta wraz ze wzrostem wielkości guza.

Stężenie serotoniny we krwi w zespole rakowiaka wzrasta 5-10-krotnie. U zdrowych osób do syntezy serotoniny zużywa się zaledwie 1% tryptofanu, podczas gdy u chorych na rakowiaka – nawet 60%. Zwiększona synteza serotoniny w guzie prowadzi do zmniejszenia syntezy kwasu nikotynowego i rozwoju objawów specyficznych dla niedoboru witaminy PP (pelagra). W moczu chorych na złośliwego rakowiaka wykrywa się dużą liczbę produktów metabolizmu serotoniny – kwas 5-hydroksyindolooctowy i 5-hydroksyindoloaceturowy. Wydalanie kwasu 5-hydroksyindolooctowego w moczu, przekraczające 785 μmol/dobę (norma wynosi 10,5-36,6 μmol/dobę), jest uważane za prognostycznie niekorzystny objaw. Po radykalnym chirurgicznym usunięciu rakowiaka stężenie serotoniny we krwi i wydalanie jej produktów metabolicznych z moczem ulegają normalizacji. Brak normalizacji wydalania produktów metabolizmu serotoniny wskazuje, że operacja nie była radykalna lub że występowały przerzuty. Pewien wzrost stężenia serotoniny we krwi może również wystąpić w przypadku innych chorób przewodu pokarmowego.

Serotonina jest zmniejszona

• Zespół Downa
• Nieleczona fenyloketonuria

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

Wpływ serotoniny na metabolizm

W stanie szoku znacząco wzrasta zawartość serotoniny we wszystkich narządach, zaburzony zostaje metabolizm aminy, a zawartość jej metabolitów wzrasta.

Mechanizmy zwiększające zawartość serotoniny i histaminy w tkankach

Mechanizm	Czynniki je powodujące
Degranulacja komórek tucznych, komórek enterochromafinowych jelitowych; uwalnianie amin	Substancje o małej masie cząsteczkowej (monoaminy, diaminy, aminy aromatyczne), substancje makrocząsteczkowe (trucizny, toksyny, kompleksy antygen-przeciwciało, pepton, anafilaktyna)
Nasilenie katabolizmu, proteolizy, autolizy	Zmiana, nadmiar glikokortykoidów, hormonów tarczycy, zwiększona aktywność enzymów proteolitycznych, niedotlenienie
Zwiększona aktywność tryptofanu i dekarboksylazy histydyny w tkance bakteryjnej w mitochondriach	Nadmiar mineralokortykoidów, niedobór glukokortykoidów, nadmiar adrenaliny i niedobór noradrenaliny
Zmniejszona aktywność mitochondrialnych mono- i diaminoksydaz	Nadmiar kortykosteroidów, zwiększone stężenie amin biogennych (hamowanie substratu), zaburzona równowaga kwasowo-zasadowa, niedotlenienie, hipotermia
Redystrybucja z korpusów depozytowych	Zaburzenia mikrokrążenia w skórze, płucach, przewodzie pokarmowym

Serotonina wpływa na różne rodzaje metabolizmu, ale głównie na procesy bioenergetyczne, które w szoku ulegają znacznemu zaburzeniu. Serotonina powoduje następujące zmiany w metabolizmie węglowodanów: zwiększoną aktywność fosforylaz wątroby, mięśnia sercowego i mięśni szkieletowych, zmniejszenie zawartości glikogenu w nich, hiperglikemię, stymulację glikolizy, glukoneogenezy i utleniania glukozy w cyklu pentozofosforanowym.

Serotonina zwiększa napięcie tlenu we krwi i jego zużycie przez tkanki. W zależności od stężenia albo hamuje oddychanie i fosforylację oksydacyjną w mitochondriach serca i mózgu, albo je pobudza. Znaczny (2-20-krotny) wzrost zawartości serotoniny w tkankach prowadzi do zmniejszenia intensywności procesów oksydacyjnych. W szeregu narządów (nerki i wątroba), w których procesy bioenergetyczne są najbardziej upośledzone w stanie szoku, zawartość serotoniny wzrasta szczególnie znacząco (16-24-krotnie). Zawartość serotoniny w mózgu wzrasta w mniejszym stopniu (2-4-krotnie), a procesy energetyczne w nim utrzymują się na wysokim poziomie przez długi czas. Wpływ serotoniny na aktywność poszczególnych ogniw układu łańcucha oddechowego w stanie szoku nie jest taki sam w różnych narządach. Jeśli w mózgu zwiększa aktywność NADH2 i zmniejsza aktywność dehydrogenazy bursztynianowej (SDH), to w wątrobie zwiększa aktywność SDH i oksydazy cytochromowej. Mechanizm aktywacji enzymu jest wyjaśniony wpływem serotoniny na cyklazę adenylową z późniejszym tworzeniem cAMP z ATP. Uważa się, że cAMP jest wewnątrzkomórkowym mediatorem działania serotoniny. Zawartość serotoniny w tkankach koreluje z poziomem aktywności enzymów energetycznych (zwłaszcza z SDH i wątrobową ATPazą). Aktywacja SDH przez serotoninę w szoku ma charakter kompensacyjny. Jednak nadmierne gromadzenie serotoniny prowadzi do tego, że charakter tej zależności staje się odwrotny, podczas gdy aktywność SDH maleje. Ograniczenie wykorzystania kwasu bursztynowego jako produktu utleniania znacznie wyczerpuje możliwości energetyczne nerek w szoku. W miarę rozwoju wstrząsu pojawia się zależność między ilością serotoniny w nerkach a aktywnością LDH, co wskazuje na przełączenie aktywującego działania serotoniny z wykorzystania bursztynianu (w warunkach fizjologicznych) na zużycie mleczanu z powodu hamowania SDH, co jest reakcją adaptacyjną.

Ponadto serotonina wpływa na zawartość i metabolizm nukleotydów purynowych, których wzrost w mitochondriach stymuluje tempo obrotu ATP. Serotonina tworzy odwracalnie dysocjujący kompleks micelarny z ATP. Spadek zawartości serotoniny w komórkach koreluje ze spadkiem poziomu ATP w nich.

Akumulacja serotoniny podczas wstrząsu jest w pewnym stopniu związana ze zmianami zawartości ATP. Jednocześnie nie można wykluczyć obecności innych form wewnątrzkomórkowego połączenia serotoniny z białkami, lipidami, polisacharydami i kationami dwuwartościowymi, których poziom w tkankach również zmienia się podczas wstrząsu.

Udział serotoniny w wewnątrzkomórkowych procesach energetycznych polega nie tylko na tworzeniu energii, ale także na jej uwalnianiu przy udziale hydrolaz ATP. Serotonina aktywuje Mg-ATPazę. Zwiększona aktywność ATP-azy mitochondriów wątrobowych w szoku może być również wynikiem zwiększonego poziomu serotoniny.

Tak więc gromadzenie się serotoniny w tkankach ciała podczas szoku może aktywnie wpływać na metabolizm węglowodanów w cyklach glikolizy i pentozy, oddychanie i związaną z nim fosforylację, gromadzenie i wykorzystanie energii w komórkach. Molekularny mechanizm działania serotoniny jest pośredniczony przez ruch jonów wzdłuż błony.

[ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Wpływ serotoniny na funkcjonowanie narządów

Działanie serotoniny na poziomie układowym polega na jej specyficznym wpływie na stan czynnościowy wielu narządów. Dokomorowe podawanie serotoniny w dawkach zbliżonych do dawek wstrząsowych oraz dożylne podawanie b-oksytryptofanu (łatwo przenikającego przez barierę krew-mózg i przekształcającego się w mózgu w serotoninę) powoduje zmiany fazowe w aktywności bioelektrycznej mózgu, charakterystyczne dla reakcji aktywacji w korze mózgowej, podwzgórzu i siatkowatym tworze śródmózgowia. Podobne zmiany w mózgu stwierdzono w dynamice rozwoju wstrząsu, co pośrednio wskazuje na znaczącą rolę serotoniny w zmianie funkcji ośrodkowego układu nerwowego podczas wstrząsu. Serotonina bierze udział w występowaniu potencjału błonowego i organizacji synaptycznego przekazu impulsów nerwowych. Adaptacji organizmu do ekstremalnych efektów towarzyszy wzrost zawartości serotoniny w mózgu z powodu wzrostu mocy neuronów serotonergicznych. Wzrost zawartości serotoniny w podwzgórzu aktywuje neurosekrecję i wzmacnia funkcję przysadki mózgowej. Jednakże znaczna kumulacja serotoniny w mózgu może odgrywać ważną rolę w rozwoju jego obrzęku.

Serotonina ma istotny wieloaspektowy wpływ na układ sercowo-naczyniowy. Duże dawki (10 mg lub więcej) powodują zatrzymanie akcji serca u różnych typów zwierząt doświadczalnych. Bezpośrednie działanie serotoniny na mięsień sercowy powoduje nadciśnienie układowe i wieńcowe, a także ciężkie zaburzenia krążenia w mięśniu sercowym, którym towarzyszy jego martwica (zawał „serotoninowy”). W tym przypadku zmiany w metabolizmie oksydacyjnym i węglowodanowo-fosforanowym mięśnia sercowego są zbliżone do tych, które występują w zaburzeniach krążenia wieńcowego. EKG we wstrząsie wykazuje bardzo istotne zmiany: wzrost, a następnie zwolnienie częstości akcji serca, skurcze dodatkowe, stopniowe przesunięcie osi elektrycznej serca w lewo i deformację kompleksu komorowego, co może być wynikiem zaburzeń krążenia wieńcowego.

Wpływ serotoniny na ciśnienie krwi zależy od szybkości, dawki i sposobu podawania, a także od rodzaju zwierząt doświadczalnych. Tak więc u kotów, królików i szczurów dożylne podanie serotoniny powoduje w większości przypadków niedociśnienie. U ludzi i psów inicjuje zmiany fazowe: krótkotrwałe niedociśnienie, po którym następuje nadciśnienie i kolejne niedociśnienie. Tętnica szyjna jest bardzo wrażliwa nawet na małe dawki serotoniny. Zakłada się, że istnieją dwa rodzaje receptorów, za pośrednictwem których działanie presyjne i depresyjne serotoniny jest pośredniczone przez układ nerwowy przywspółczulny i kłębuszek nerkowy tętnicy szyjnej. Dożylne podanie serotoniny w dawce w przybliżeniu odpowiadającej jej zawartości w objętości krwi krążącej w stanie wstrząsu powoduje spadek ciśnienia krwi układowej, rzutu serca i obwodowego oporu naczyniowego. Spadek ilości serotoniny w ścianie jelit i tkankach płuc jest prawdopodobnie związany z mobilizacją tej aminy z depotu. Działanie serotoniny na narządy oddechowe może mieć charakter miejscowy lub odruchowy, powodując skurcz oskrzelików i zwiększoną częstość oddechów u szczurów.

Nerki zawierają niewielką ilość serotoniny, ale jej metabolizm zmienia się znacząco podczas ich niedokrwienia. Duże dawki serotoniny powodują uporczywy patologiczny skurcz naczyń, niedokrwienie, ogniska martwicy w korze, spustoszenie, zwyrodnienie i martwicę aparatu cewkowego. Taki obraz morfologiczny przypomina mikroskopowe zmiany w nerkach w czasie wstrząsu. Znaczny (10-20-krotny) i uporczywy wzrost poziomu serotoniny w tkance nerkowej w czasie wstrząsu może powodować długotrwały skurcz ich naczyń. Szczególnie wysokie poziomy serotoniny obserwuje się w zaburzeniach dysurycznych. W ostrej niewydolności nerek stężenie serotoniny we krwi jest podwyższone w stadium skąpomoczu i bezmoczu, zaczyna się zmniejszać w okresie powrotu diurezy i normalizuje się w fazie wielomoczu, a w czasie powrotu do zdrowia spada poniżej wartości fizjologicznych. Serotonina zmniejsza przepływ osocza przez nerki, współczynnik filtracji kłębuszkowej, diurezę oraz wydalanie sodu i chlorków z moczem. Mechanizm tych zaburzeń wynika ze zmniejszenia wewnątrzkłębuszkowego ciśnienia hydrostatycznego i filtracji, a także ze wzrostu gradientu osmotycznego zawartości sodu w rdzeniu przedłużonym i kanalikach dystalnych, co prowadzi do zwiększonego wchłaniania zwrotnego. Serotonina jest ważna w mechanizmie niewydolności nerek we wstrząsie.

Tak więc umiarkowane gromadzenie się serotoniny w mózgu i jej ośrodkowy wpływ w szoku może być przydatny, zwłaszcza pod względem aktywacji osi HPAS. Aktywację enzymów energetycznych przez serotoninę należy również uznać za pozytywne, kompensacyjne zjawisko w szoku. Jednakże nadmiernie wysokie gromadzenie się serotoniny w mięśniu sercowym i nerkach stwarza możliwość bezpośredniego nadmiernego wpływu aminy na krążenie wieńcowe i nerkowe, zaburzenia jej metabolizmu i wystąpienia niewydolności serca i nerek.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ]