Spis treści

1. Co to jest serotonina?
2. Zasada działania
3. Znaczenie serotoniny
4. Funkcje serotoniny
   4.1. Układ sercowo-naczyniowy
   4.2. Przewód pokarmowy
        3.2.1. Kontrola apetytu
   4.3. Temperatura ciała i oddech
   4.4. Układ szkieletowy
   4.5. Układ nerwowy
5. Przyczyny zaburzeń
   5.1. Przyczyny niedoboru serotoniny
   5.2. Przyczyny nadmiaru serotoniny
        5.2.1. Zespół serotoninowy
6. Wpływ suplementów na aktywność serotoniny

 

1. Co to jest serotonina?

Serotonina – (5-hydroksytryptamina, 5-HT) jest jednym z głównych neuroprzekaźników. Ze względu na budowę chemiczną należy do grupy amin biogennych. Jej bezpośrednim prekursorem jest L-tryptofan, aminokwas egzogenny, który jest przyjmowany wraz z posiłkiem, a synteza zachodzi w dwóch etapach. Pierwszy polega na przekształceniu L-tryptofanu w 5-hydroksytryptofan, który katalizuje enzym zwany hydroksylazą tryptofanu. Następnie 5-hydroksytryptofan ulega dekarboksylacji, zachodzącej pod wpływem dekarboksylazy 5-hydroksotryptofanowej, w wyniku czego otrzymywana jest serotonina.

Ciała komórek serotoninergicznych zlokalizowane są głównie w śródmózgowiu lub jądrze szwu w pniu mózgu. Od ciał tych komórek odchodzą aksony, które to z kolei rozgałęziają się w specyficzny, dla tych komórek, sposób. Aksony obejmują swoim zasięgiem istotę szarą znajdującą się w mózgu oraz w w rdzeniu kręgowym.

 

2. Zasada działania serotoniny

Serotonina uwolniona w przestrzeni międzysynaptycznej oddziałuje na siedem różnych receptorów metabotropowych. Można je podzielić na dwa typy: receptor 5-HT1 oraz 5-HT2, które różnią się pod względem farmakologicznym. Jej działanie zostaje zahamowane poprzez ponowny wychwyt do zakończeń nerwowych. Rolę w tym procesie odgrywa swoisty układ powinowactwa. Możliwa jest także dezaktywacja serotoniny poprzez działanie enzymatyczne monoaminooksydazy. Do odtworzenia neuroprzekaźnika dochodzi, gdy organizm zaczyna go potrzebować. Proces ten odbywa się w kolbkach synaptycznych, w których zachodzi ostatni etap syntezy serotoniny. Uwolniona cząsteczka przekaźnika może oddziaływać na autoreceptory presynaptyczne bądź na inne heteroreceptory występujące na sąsiadujących komórkach nerwowych.

 

3. Znaczenie serotoniny

Potocznie serotonina nazywana jest “hormonem szczęścia”, co oznacza, że w dużej mierze przyczynia się do regulacji nastroju. Swoim działaniem obejmuje przede wszystkim ośrodkowy układ nerwowy oraz układ pokarmowy. Z powodu występowania w tym ostatnim odpowiada za apetyt. Za jej pośrednictwem regulowana jest także temperatura ciała oraz ciśnienie krwi. Bardzo ważne jest, że neuroprzekaźnik ten, wraz z melatoniną, reguluje sen, czyli dba o dobrą regenerację organizmu.

Najbardziej niepożądanym skutkiem obniżenia się poziomu serotoniny w ogranizmie jest pojawienie się depresji. Spadek powoduje także bezsenność, co w konsekwencji przejawia się brakiem energii, ospałością a także może być przyczyną agresji. Osoba z niedoborem serotoniny nie potrafi myśleć racjonalnie. Do negatywnych skutków może doprowadzić także nieprawidłowy metabolizm tego neuroprzekaźnika. W tym przypadku pojawiają się zaburzenia behawioralne. Do zaburzeń tych zaliczyć można: zaburzenia obsesyjno-kompulsywne, stany lękowe, a w niektórych przypadkach nawet bulimię.

 

4. Funkcje serotoniny

4.1. Układ sercowo-naczyniowy

Serotonina odpowiada za prawidłowe funkcjonowanie układu sercowo-naczyniowego, w tym przede wszystkim za krzepliwość krwi oraz jej ciśnienie. Funkcja ta realizowana jest poprzez bezpośrednie oddziaływanie na mięśniowe komórki serca (kardiomiocyty) bądź też przez stymulację chemoczułych nerwów występujących w układzie krwionośnym.

Nadmiar serotoniny skutkuje zaburzeniami rytmu serca – arytmią serca – objawiającymi się jego przyspieszoną, zwolnioną bądź też nieregularną pracą, które mogą doprowadzić ostatecznie do zatrzymania akcji serca i śmierci.

 

4.2. Przewód pokarmowy

W jelitach obecnych jest wiele komórek enterochromafinowych. Są to neurony, które wytwarzają i wydzielają serotoninę w odpowiedzi na treść pokarmową obecną w świetle jelita. Neuroprzekaźnik ten w przewodzie pokarmowym odpowiada za aktywację takich reakcji jak nudności, a także reguluje sekrecje wydzielin jelitowych i perystaltykę jelit. Serotonina pełni swoje funkcje w tym przypadku poprzez bezpośrednią stymulację błony śluzowej jelit oraz przez aktywację receptorów 5-HT2A, które to pośredniczą w działaniu odcinka okrężnicy przypominającego kształtem literę S, czyli esicy.

Nadmiar serotoniny prowadzi do nadmiernego pobudzenia receptorów 5-HT2A, co z kolei skutkuje rozwojem zespołu jelita drażliwego.

 

4.2.1. Kontrola apetytu

Uwalnianie serotoniny w mózgu kontrolowane jest przez przyjmowane pokarmy. Neuroprzekaźnik ten odgrywa bardzo ważna rolę w regulacji apetytu, przede wszystkim zapobiega napadom nadmiernego głodu oraz chroni przed wyborem niewłaściwych pokarmów. Gdy aktywność serotoniny w mózgu jest zrównoważona, nie dochodzi do przejadania się. Niedobór tego neuroprzekaźnika skutkuje z kolei nasiloną syntezą substancji MCH (ang. melanin-concentrating hormone) w podwzgórzu, która to odpowiada za niepohamowany apetyt i potrzebę zaspokojenia głodu. W odpowiedzi wybierane są najczęściej węglowodany bądź niezdrowe przekąski (bogate źródło węglowodanów i tłuszczów), których spożycie prowadzi do wzrostu insuliny. Jej nadmiar sprzyja z kolei magazynowaniu tłuszczu w organizmie, a więc i powstawaniu otyłości.

 

4.3. Temperatura ciała i oddech

W badaniu na modelach zwierzęcych wykazano, że serotonina produkowana w ośrodkowym układzie nerwowym (śródmózgowie, rdzeń przedłużony i most zlokalizowany w pniu mózgu) odgrywa kluczową rolę w utrzymywaniu równowagi pomiędzy temperaturą ciała a oddechem. Udowodniono ponadto, że neurony układu serotoninergicznego biorą udział w prawidłowym rozwoju ośrodków kontrolujących te dwa procesy fizjologiczne w okresie prenatalnym.

Nieprawidłowa praca gospodarki serotoninergicznej wiąże się z nierównym oddechem, a także z problemami w termoregulacji ciała.

 

4.4. Układ szkieletowy

Receptory 5-HT obecne są w każdym rodzaju komórek budujacych kości – osteoblasty, osteocyty i osteoklasty. Wyniki badań pokazują, że serotonina aktywuje przezbłonową lipoproteinę LRP5 (LDL receptor-related protein 5), która pełni kluczową rolę w procesach proliferacji, różnicowania, adhezji i migracji osteoblastów. Neuroprzekaźnik ten generuje również transdukcję sygnału szeregu białkowego Wnt. Prawidłowe funkcjonowanie tego białka jest podstawą profilaktyki osteoporozy.

Nadmiar serotoniny wynikający z długotrwałego przyjmowania SSRI prowadzi do redukcji masy kości, ich większej porowatości, a co za tym idzie zwiększonego ryzyka złamań.

 

4.5. Układ nerwowy

Serotonina pełni niezwykle istotną rolę w ośrodkowym układzie nerwowym, dzięki oddziaływaniu na specyficzne dla siebie receptory, wśród których wyróżnić można 7 typów i aż 14 różnych podtypów. Aktywacja każdego z nich generuje inny efekt fizjologiczny, a odzwierciedleniem tej różnorodności jest liczba pełnionych przez serotoninę funkcji. Wśród nich wyróżnić można przede wszystkim kontrolę krążenia krwi, pracy serca, regulację stanów emocjonalnych, snu, pobierania pokarmu, a także powstawanie śladu pamięciowego, uczucia bólu czy też generacja zachowań seksualnych. Wykazano ponadto, że receptory serotoninowe posiadają wiele powiązań z innymi układami neuroprzekaźników. Ze względu na to serotonina odgrywa bardzo ważna rolę w regulacji aktywności biochemicznej mózgu.

Dysfunkcje układu serotoninergicznego są przyczyną powstawania procesów patologicznych, które z kolei są fundamentalną podstawą chorób psychicznych, m.in. depresji, schizofrenii, zaburzeń łaknienia, snu, a także stanów lękowych.

W strukturach limbicznych ośrodkowego układu nerwowego dominują receptory 5-HT. Wśród nich najliczniejszą grupą są receptory 5-HT7. Te obszary mózgu wiążą się z kolei z procesami emocjonalnymi, dlatego serotonina uważana jest za neuroprzekaźnik, który je kontroluje.

Jedna ze struktur limiczbych – hipokamp – zaangażowana jest w regulację procesów poznawczych, pamięć oraz emocje. Aktywność neuronów wchodzących w jej budowę kontrolowana jest przez system serotoninergiczny, dlatego jego nieprawidłowa praca przekłada się na pogorszenie nastroju, problemy z pamięcią i koncentracją, czyli objawy towarzyszące depresji. Niedobór serotoniny jest więc podstawową przyczyną dysfunkcji hipokampa, a co za tym idzie także i rozwoju depresji.

Depresja i stany lękowe objawiają się przede wszystkim w zaburzeniach snu, które występują pod bardzo różnymi postaciami od bezsenności do ciągłego uczucia senności. Symptomy te są oznaką nieprawidłowej pracy struktur mózgowych kontrolujących rytm okołodobowy. Tą nadrzędna rolę zegara biologicznego w kazdym organizmie sprawują jądra nadskrzyżowaniowe (SCN), które zlokalizowane są po obu stronach przedniej części podwzgórza w okolicach nerwów wzrokowych. Neuroprzekaźnikiem kontrolującym wewnętrzny zegar jest serotonina, uwalniana przez neurony jąder szwu. Te komórki nerwowe są najbardziej aktywne w fazie czuwania, ich aktywność spada natomiast w czasie snu NREM i zostaje całkowicie zahamowana w fazie REM. Niedobór serotoniny pojawiający się u osób cierpiących z powodu depresji prowadzi u nich do hipersomnii, czyli uczucia senności pomimo prawidłowo przespanej nocy. Nadmiar serotoniny z kolei zaburza sen pacjentów ze zdiagnozowaną depresją.

 

5. Przyczyny zaburzeń

5.1. Przyczyny niedoboru serotoniny:

  • niski poziom witaminy B6 w organizmie – aktywna forma tej witaminy, czyli fosforan-5-pirydoksalu odgrywa kluczową rolę w przemianie L-tryptofanu w serotoninę;
  • dieta uboga w produkty zawierające L-tryptofan – aminokwas ten jest zwiazkiem prekursorowym w syntezie serotoniny. Nie jest on jednak produkowany w organizmie, dlatego musi być do niego dostarczany wraz z pożywieniem;
  • “konkurencja aminokwasowa” – L-tryptofan jest stosunkowo małym aminokwasem, dlatego przy spożywaniu wysokobiałkowych produktów, pierwszeństwo w przekraczaniu bariery krew-mózg mają większe cząsteczki aminokwasów. Aby konkurencję tę wyeliminować, dobrze jest L-tryptofan przyjmować w towarzystwie węglowodanów;
  • nadmiar teaniny – jest to aminokwas obecny w liściach herbaty. Posiada on zdolność do przekraczania bariery krew-mózg oraz hamowania neuronów wydzielających serotoninę w ośrodkowym układzie nerwowym;

 

5.2. Przyczyny nadmiaru serotoniny:

  • rakowiak – jest to nowotwór neuroendokrynny, przyjmujący postać hormonalnie czynną. Nazwą tą określa się guzy powstające w organizmie, których komórki pobierają znaczną ilość L-tryptofanu i zamieniają go w serotoninę. Produktem rozkładu tego neurotransmitera jest kwas 5-hydroksyindolooctowy wydalany z moczem. Wzrost tego metabolitu w moczu jest więc markerem pozwalającym na diagnozę nowotworu;
  • długotrwałe stosowanie SSRI (selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny, ang. Selective Serotonin Reuptake Inhibitors) lub IMAO (inhibitory monoaminooksydazy)

 

5.2.1. Zespół serotoninowy:

Przyjęcie zbyt dużej dawki substancji (leku lub suplementu diety) podnoszącej poziom serotoniny w ośrodkowym układzie nerwowym może skutkować rozwojem zespołu serotoninowego, który może prowadzić nawet do śmierci (do 1999 roku stwierdzono 23 przypadki śmiertelne). Objawy zespołu serotoninowego to:

  • ból lub zawroty głowy
  • halucynacje
  • sztywność i skurcze mięśni
  • uczucie niepokoju i zagubienia
  • podwyższenie temperatury ciała
  • nadmierne pocenie się
  • przyspieszenie czynności serca
  • nadciśnienie tętnicze
  • bezsenność
  • drgawki
  • rozszerzenie źrenic
  • nudności i wymioty
  • biegunka

 

6. Wpływ suplementów na aktywność serotoniny

 

SUPLEMENT Synteza i uwalnianie Oddziaływanie na receptory Usuwanie z synapsy Uwagi
5-HTP (Griffonia simplicifolia) + prekursor
Brahmi (Bacopa monnieri) + stymulacja syntezy
Kurkumina (Curcuma longa) + inhibitor MAO
Dziurawiec (Hypericum perforatum) + + zwiększenie stężenia receptorów, inhibitor wychwytu zwrotnego, inhibitor MAO
Eleuthero (Eleutherococcus senticosus) + inhibitor MAO
Garcinia (Garcinia cambogia) + zwiększenie stężenia prekursora w mózgu
Goji (Lycium barbarum) + źródło kofaktora do syntezy
Kofeina + zwiększenie stężenia receptorów
L-teanina (Camellia sinensis) + / – stymulacja syntezy / w nadmiarze – obniża poziom serotoniny
Piperyna (Piper nigrum) + inhibitor MAO
Różeniec (Rhodiola rosea) + inhibitor MAO
SAM-e modulacja aktywności modulacja aktywności modulacja aktywności dokładny mechanizm działania nieznany
Tarczyca bajkalska (Scutellaria baicalensis) + inhibitor MAO
Winpocetyna + stymulacja uwalniania

(+) – zwiększenie aktywności serotoniny

(-) – zmniejszenie aktywności serotoniny

Bibliografia:
Longstaff, A., Neurobiologia. Krótkie wykłady, PWN, 2012
Red. Górska, T. i in., Mózg a zachowanie, PWN, 1997
Red. Moryś, J. I in., Neuroanatomia, Elsevier U&P, 2007
4.1.
Robiolio PA1, Rigolin VH, Wilson JS, Harrison JK, Sanders LL, Bashore TM, Feldman JM., Carcinoid heart disease. Correlation of high serotonin levels with valvular abnormalities detected by cardiac catheterization and echocardiography.Circulation, 1995
Francine Côté, Etienne Thévenot, Cécile Fligny, Yves Fromes, Michèle Darmon, Marie-Anne Ripoche,§ Elisa Bayard,* Naima Hanoun, Françoise Saurini, Philippe Lechat,Luisa Dandolo, Michel Hamon, Jacques Mallet, and Guilan Vodjdani, Disruption of the nonneuronal tph1 gene demonstrates the importance of peripheral serotonin in cardiac function, Proc. Natl. Sci. USA, 2003
4.2.
Kim DY, Camilleri M., Serotonin: a mediator of the brain-gut connection., Am. J. Gastroenterol, 2000
Camilleri M., Serotonin in the Gastrointestinal Tract, Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes., 2010
4.2.1.
Wurtman R.J., Wurtman J.J., Brain serotonin, carbohydrate-craving, obesity and depression, Obes Res, 1995
4.3.
Kaplan K., Echert A.E., Massat B., Puissant M.M., Palygin O., Geurts A.M., Hodges M.R., Chronic central serotonin depletion attenuates ventilation and body temperature in young but not adult Tph2 knockout rats., J Appol Physiol., 2016
Hodges M. and Richerson G., Contributions of 5-HT Neurons to Respiratory Control: Neuromodulatory and Trophic Effects, Respir physiol Neurobiol, 2009
4.4.
Yadav VK, Ryu JH, Suda N, Tanaka KF, Gingrich JA, Schütz G, Glorieux FH, Chiang CY, Zajac JD, Insogna KL, Mann JJ, Hen R, Ducy P, Karsenty G., Lrp5 controls bone formation by inhibiting serotonin synthesis in the duodenum., Cell, 2008
Bliziotes M, Eshleman A, Burt-Pichat B, Zhang XW, Hashimoto J, Wiren K, Chenu C., Serotonin transporter and receptor expression in osteocytic MLO-Y4 cells., Bone, 2006
4.5.
Tokarski K., Kusek M., Sowa J., Bobula B., Receptory 5-HT7 a patofizjologia chorób afektywnych i działanie leków przeciwdepresyjnych, Postępy Hig Med Dosw, 2014
Bojarski A.. Potencjał terapeutyczny receptora serotoninowego 5-HT7. Nowe ligandy i badania modelowania molekularnego, Postępy Polskiej Medycyny i Farmacji, 2012
5.2.
Złośliwy zespół neuroleptyczny i zespół serotoninowy | Wirtualny Magazyn Pielęgniarki i Położnej, www.nursing.com.pl

Dodaj komentarz