Neurotransmitery to substancje chemiczne wykorzystywane przez mózg do przekazywania informacji. W procesie tym biorą udział m.in. monoaminy, powstające w wyniku przemian metabolicznych z aminokwasów pochodzących z pożywienia. Wśród nich znajdują się serotonina (5-HT, 5-hydroksytryptamina), odkryta w 1948 r.

Neurony serotoninergiczne rozmieszczone są w całym pniu mózgu, głównie wzdłuż linii środkowej w jądrach szwu. Część ich aksonów schodzi do rdzenia kręgowego i hamuje wejścia bólowe wchodzące do drogi rdzeniowo-wzgórzowej. Inne aksony serotoninergiczne w rdzeniu kręgowym tworzą synapsy z przedzwojowymi neuronami układu autonomicznego. Pozostałe biegną w pęczku przyśrodkowym przodomózgowia do podwzgórza, ciała migdałowatego, prążkowia, wzgórza, hipokampa i kory nowej.

Aksony serotoninergiczne unerwiają większość struktur mózgowych wraz ze splotem naczyniówkowym i naczyniami krwionośnymi mózgu. Układowi serotoninergicznemu przypisuje się rolę modulującą aktywność innych układów neurotransmisyjnych. Doświadczenia na zwierzętach wykazały, że uszkodzenie synaps serotoninergicznych w mózgu za pomocą swoistych neurotoksyn powoduje upośledzenie wygaszania czynności niecelowych biologicznie.

Serotonina, wytwarzana przez neurony aminergiczne, wpływa na nastrój, łaknienie, ból i sen. Jest także bardzo ważnym neuroprzekaźnikiem w autonomicznym układzie nerwowym, głównie w układzie trzewnym. Przewód pokarmowy jest jedynym narządem, który pozbawiony unerwienia OUN, np. w wyniku eksperymentalnej wagotonii, a nawet wyizolowany in vitro, zachowuje czynność odruchową. Obserwacje te stały się podstawą do wyróżnienia trzewnego układu nerwowego (ang. ENS, enteric nervous system). Na uwagę zasługuje fakt, iż w jelitach zidentyfikowano nie tylko serotoninę, ale wszystkie klasy neurotransmiterów, które występują w OUN. W ścianie przewodu pokarmowego istnieją neurony wstępujące czuciowe, odbierające sygnały z jego światła, neurony pośredniczące, synchronizujące pracę jelit, neurony zstępujące efektorowe oraz glej astrocytarny. Komórki te organizują się w splot nerwowy podśluzówkowy (Meissnera) oraz splot śródmięśniowy (Auerbacha). Odruchy przewodzone są pod wpływem bodźców ze światła przewodu pokarmowego, takich jak wzrost ciśnienia, zmiana pH i obecność składników pokarmowych.

Synteza i katabolizm serotoniny

Serotonina jest indolaminą syntetyzowaną z aminokwasu tryptofanu. Źródłami tryptofanu są następujące produkty: mleko i jego przetwory, białko jaj, mięso – szczególnie drobiowe, nasiona strączkowe, banany, daktyle, figi, czekolada, kawa. W pierwszym etapie syntezy tryptofan pod wpływem hydroksylazy tryptofanu podlega hydroksylacji z wytworzeniem 5-hydroksytryptofanu. Następnie przy współudziale dekarboksylazy 5-hydroksytryptofanowej syntetyzowana jest 5-hydroksytryptamina, czyli serotonina.

Związek ten znajduje się przede wszystkim w przewodzie pokarmowym (ok. 95%), ponadto w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym, płytkach krwi i siatkówce oka. Głównym produktem metabolizmu serotoniny jest kwas 5-hydroksyindolooctowy (5-HIAA). Metabolit ten po usunięciu na zewnątrz neuronu przedostaje się do płynu mózgowo-rdzeniowego oraz krwi. Wydalany jest wraz z moczem. W szyszynce serotonina przekształcana jest do N-acetyloserotoniny, a następnie do N-acetylo-5-netoksytryptaminy (melatoniny). Metabolitami 5-HT są również 5-hydroksytryptofol, 5-metoksytryptofol i kwas 5-metoksyindolowy. Serotonina może oddziaływać z wieloma różnymi receptorami. Głównie są to receptory metabotropowe; tylko receptor 5-HT₃ jest receptorem jonotropowym, ligandozależnym.

Działanie farmakologiczne serotoniny

Serotonina przez wpływ na mięśnie gładkie kurczy żyły, naczynia krwionośne trzewi, nerek, płuc, mózgu, łożyska i naczyń pępowinowych. Pobudza również czynności skurczowe macicy, dzięki czemu bierze udział w zapoczątkowaniu akcji porodowej.

Na naczynia mięśni prążkowanych oraz naczynia skórne działa w sposób rozszerzający. Wpływ serotoniny na ciśnienie tętnicze krwi jest trójfazowy: początkowo następuje spadek ciśnienia krwi, który jest wynikiem odruchowego pobudzenia nerwu błędnego spowodowanego podrażnieniem chemoreceptorów naczyń wieńcowych. Następnie w efekcie krótkotrwałego zwiększenia oporu naczyniowego i zwiększenia objętości wyrzutowej serca obserwowany jest wzrost ciśnienia. Trzecią fazą jest ponowny, dłużej utrzymujący się spadek ciśnienia tętniczego krwi. Pobudzenie chemoreceptorów naczyń wieńcowych powoduje nie tylko spadek ciśnienia w pierwszej fazie, ale także odruchowe zahamowanie układu adrenergicznego i pobudzenie aktywności układu cholinergicznego serca. Działanie to nazywane jest odruchem Bezolda-Jarischa. Objawia się rzadkoskurczem i hipotonią, które mogą prowadzić do zapaści. Serotonina przez receptory 5-HT_2c powoduje agregację płytek krwi (przez szkodliwy wpływ serotoniny na śródbłonek naczyń krwionośnych, który ma znaczenie w patogenezie miażdżycy).

Serotonina a przewód pokarmowy

Duże znaczenie dla organizmu ma wpływ serotoniny na przewód pokarmowy. Efekty działania zależą od typu pobudzanego receptora. Motorykę żołądka, podobnie jak jelita grubego, pobudza aktywacja receptorów 5-HT₂, 5-HT₃ i 5-HT₄, a hamuje pobudzenie receptora 5-HT₁. W szczególności pobudzenie receptora 5-HT_1a powoduje relaksację dna żołądka, natomiast receptory 5-HT_1p uczestniczą w inicjowaniu perystaltyki oraz wydzielania. Czynność motoryczną dwunastnicy oraz jelita cienkiego nasila pobudzenie wszystkich receptorów serotoninowych znajdujących się w przewodzie pokarmowym. Receptory 5-HT₃ rozmieszczone są w przewodzie pokarmowym na włóknach czuciowych nerwu błędnego, przewodzących czucie z układu pokarmowego do ośrodkowego układu nerwowego. Ich pobudzenie odpowiedzialne jest za wystąpienie nadwrażliwości trzewnej, uczucia przesycenia, nudności i wymiotów. Serotonina odgrywa szczególną rolę w mechanizmach czucia trzewnego. Impulsy nerwowe powstające w przewodzie pokarmowym po osiągnięciu mózgowia przekazywane są do układu limbicznego, który odpowiada za afektywną i motywacyjną składową reakcji na ból trzewny, jak lęk, cierpienie, emocje, oraz do korowych ośrodków czucia, w których odbywa się lokalizacja i świadomy odbiór wrażeń bólowych. W patogenezie zaburzeń czynnościowych przewodu pokarmowego duże znaczenie może mieć nie tylko nadmiar krążącej serotoniny, ale także jej niedobór. W piśmiennictwie nie ma doniesień wskazujących na bezpośredni związek przyczynowy tych zjawisk. Pod­kreś­la się jednak, że jedną z przyczyn depresji jest niedobór serotoniny, a więc nie można wykluczyć, że hiposerotoninemia wpływa niekorzystnie nie tylko na funkcje ośrodkowego układu nerwowego, ale także przewodu pokarmowego, w tym jego górnego odcinka. Sugestie takie popierane są przez obserwacje kliniczne – jednym z najczęstszych objawów somatyzacji depresji są dolegliwości dyspeptyczne. W badaniach klinicznych wyniki wskazują na niższe stężenia serotoniny we krwi na czczo u osób z zespołem dolegliwości poposiłkowych. W tej grupie również wydalanie kwasu 5-HIAA jest znamiennie niższe niż u osób zdrowych. Wskazuje to na upośledzenie wydzielania serotoniny w przewodzie pokarmowym u tych chorych, co powinno być uwzględniane przy zaleceniach dietetycznych. U osób z zespołem dolegliwości poposiłkowych celowe może być zalecenie spożywania produktów żywnościowych bogatych w L-tryptofan, który jest substratem dla serotoniny. W przypadkach zespołu bólów w nadbrzuszu kierunek zaleceń dietetycznych raczej powinien być odwrotny. Zmiany homeostazy serotoninowej można uzyskać także na drodze farmakologicznej, zalecając preparaty nasilające zwrotny wychwyt serotoniny lub hamujące ten proces, choć dane z piśmiennictwa są niejednoznaczne i prowadzą do odmiennych wniosków.

Serotonina a układ nerwowy

Ponadto serotonina reguluje procesy snu i czuwania, uwagi i pamięci, stanów emocjonalnych oraz wielu innych czynności całego organizmu. Niski poziom tego związku odpowiada za takie objawy, jak niepokój, drażliwość, zaburzenia snu, osłabienie koncentracji uwagi, obniżenie nastroju do depresji włącznie. Natomiast przy nadmiarze serotoniny może dojść do pobudzenia psychicznego, lęków, wzmożonej potliwości, kołatania serca, wzrostu ciśnienia tętniczego. Powyższe objawy często towarzyszą chorobom czynnościowym przewodu pokarmowego, w tym dyspepsji czynnościowej. Mechanizmy działania serotoniny na przewód pokarmowy, zarówno przy jej nadmiarze, jak i niedoborze, nie są dokładnie poznane. Kolejną funkcją jest udział w hamowaniu procesów regulacyjnych w ośrodkowym układzie nerwowym. W procesach snu i czuwania znaczenie ma m.in. równowaga między układami neuronów noradrenergicznych i serotoninergicznych. Badania wykazały też, że podanie 5-HT do krwi tętniczej zaopatrującej mózg wywołuje zmiany w obrazie EEG charakterystyczne dla snu wolnofalowego.

Serotonina ogrywa także rolę w procesach emocjonalnych, pobudzeniu ruchowym i seksualnym oraz łaknieniu (zmniejsza apetyt przez wpływ na receptory 5-HT_2C i 5-HT_1B). Jest neuroprzekaźnikiem, któremu poświęcono najwięcej uwagi w badaniach nad depresją. Wyniki doświadczeń, w których obniżano poziom dostarczanego z pożywieniem tryptofanu i w ten sposób ograniczano syntezę serotoniny, jednoznacznie wskazują na patologiczne osłabienie funkcji ośrodkowego układu serotoninergicznego w patogenezie depresji. Obniżenie poziomu serotoniny w ośrodkowym układzie nerwowym może być także spowodowane zwiększonym metabolizmem tego neuroprzekaźnika w brzuszno‑przyśrodkowej korze przedczołowej oraz w podkorowych strukturach mózgu. Eksperymentalne obniżenie poziomu tego związku zawsze wiąże się z odpowiednimi do nastroju zniekształceniami pamięci, zmianami zachowań związanych z nagrodą oraz zaburzeniem procesów hamowania afektywnego. Istnieją również dane świadczące o nieprawidłowościach receptorów serotoninowych w depresji, przy czym najczęściej wskazywanym receptorem jest 5-HT_1A. Zmniejszenie gęstości tego receptora wykryto także u pacjentów z zespołem lęku panicznego oraz z padaczką skroniową, co być może przyczynia się do jednoczesnego występowania tych jednostek chorobowych u pacjentów.

dr n. med. Kinga Burda-Malarz