Серумен серотонин

Референтните стойности (норма) за концентрацията на серотонин в кръвния серум при възрастни са 0,22-2,05 μmol/l (40-80 μg/l); в пълна кръв - 0,28-1,14 μmol/l (50-200 ng/ml).

Серотонинът (окситриптамин) е биогенен амин, който се намира предимно в тромбоцитите. До 10 мг серотонин циркулира в тялото по всяко време. От 80 до 95% от общото количество серотонин в тялото се синтезира и съхранява в ентерохромафините клетки на стомашно-чревния тракт. Серотонинът се образува от триптофан в резултат на декарбоксилиране. В ентерохромафините клетки на стомашно-чревния тракт по-голямата част от серотонина се адсорбира от тромбоцитите и навлиза в кръвния поток. Този амин е локализиран в големи количества в редица части на мозъка, има го много в мастоцитите на кожата, намира се в много вътрешни органи, включително различни ендокринни жлези.

Серотонинът причинява агрегация на тромбоцитите и полимеризация на фибриновите молекули; при тромбоцитопения може да нормализира ретракцията на кръвния съсирек. Той има стимулиращ ефект върху гладката мускулатура на кръвоносните съдове, бронхиолите и червата. Чрез стимулиране на гладката мускулатура, серотонинът стеснява бронхиолите, причинявайки засилена чревна перисталтика, а чрез вазоконстрикция на бъбречната съдова мрежа води до намалена диуреза. Дефицитът на серотонин е в основата на функционалната чревна непроходимост. Мозъчният серотонин има потискащ ефект върху функцията на репродуктивната система, включваща епифизната жлеза.

Най-изученият път на метаболизма на серотонина е превръщането му в 5-хидроксииндолоцетна киселина чрез моноаминооксидаза. Този път метаболизира 20-52% от серотонина в човешкото тяло.

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

Заболявания и състояния, при които концентрацията на серотонин в кръвния серум се променя

Серотонинът е повишен

• Метастази на коремен карцином.
• Медуларен рак на щитовидната жлеза.
• Синдром на дъмпинг.
• Остра чревна непроходимост.
• Кистозна фиброза.
• Миокарден инфаркт.

Карциноидният синдром е рядко заболяване, причинено от повишена секреция на серотонин от карциноида, който в повече от 95% от случаите е локализиран в стомашно-чревния тракт ( апендикс - 45,9%, илеум - 27,9%, ректум - 16,7%), но може да се локализира в белите дробове, пикочния мехур и др. Карциноидът се развива от аргирофилни клетки на чревните крипти. Наред със серотонина, карциноидът произвежда хистамин, брадикинин и други амини, както и простагландини. Всички карциноиди са потенциално злокачествени. Рискът от злокачествено заболяване се увеличава с увеличаване на размера на тумора.

Концентрацията на серотонин в кръвта при карциноиден синдром се увеличава 5-10 пъти. При здрави хора само 1% от триптофан се използва за синтезиране на серотонин, докато при пациенти с карциноид - до 60%. Повишеният синтез на серотонин в тумор води до намаляване на синтеза на никотинова киселина и развитие на симптоми, специфични за дефицит на витамин PP (пелагра). В урината на пациенти със злокачествен карциноид се откриват голям брой продукти от метаболизма на серотонина - 5-хидроксииндолоцетна и 5-хидроксииндолоцетна киселини. Екскрецията на 5-хидроксииндолоцетна киселина в урината, надвишаваща 785 μmol/ден (нормата е 10,5-36,6 μmol/ден), се счита за прогностично неблагоприятен признак. След радикално хирургично отстраняване на карциноида, концентрацията на серотонин в кръвта и екскрецията на неговите метаболитни продукти с урината се нормализират. Липсата на нормализиране на екскрецията на продукти от метаболизма на серотонина показва, че операцията не е била радикална или че са налице метастази. Известно повишаване на концентрацията на серотонин в кръвта може да се наблюдава и при други стомашно-чревни заболявания.

Серотонинът е намален

• Синдром на Даун
• Нелекувана фенилкетонурия

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

Влиянието на серотонина върху метаболизма

При шок съдържанието на серотонин във всички органи се увеличава значително, докато метаболизмът на амина се нарушава и съдържанието на неговите метаболити се увеличава.

Механизми за повишаване на съдържанието на серотонин и хистамин в тъканите

Механизъм	Фактори, които ги причиняват
Дегранулация на мастоцити, чревни ентерохромафинни клетки; освобождаване на амини	Нискомолекулни (моноамини, диамини, ароматни амини), макромолекулни (отрови, токсини, антиген-антитела комплекс, пептон, анафилактин) вещества
Засилване на катаболизма, протеолизата, автолизата	Промяна, излишък на глюкокортикоиди, тироидни хормони, повишена активност на протеолитичните ензими, хипоксия
Повишена активност на митохондриалния триптофан и хистидин декарбоксилазата в бактериалната тъкан	Излишък на минералкортикоиди, глюкокортикоиден дефицит, излишък на адреналин и дефицит на норадреналин
Намалена активност на митохондриалните моно- и диаминоксидази	Излишък на кортикостероиди, повишена концентрация на биогенни амини (субстратно инхибиране), нарушен киселинно-алкален баланс, хипоксия, хипотермия
Преразпределение от депота	Нарушаване на микроциркулацията в кожата, белите дробове, стомашно-чревния тракт

Серотонинът влияе върху различни видове метаболизъм, но главно върху биоенергийните процеси, които са значително нарушени при шок. Серотонинът причинява следните промени във въглехидратния метаболизъм: повишена активност на фосфорилазите в черния дроб, миокарда и скелетните мускули, намалено съдържание на гликоген в тях, хипергликемия, стимулиране на гликолизата, глюконеогенезата и окислението на глюкозата в пентозофосфатния цикъл.

Серотонинът повишава налягането на кислорода в кръвта и консумацията му от тъканите. В зависимост от концентрацията, той или инхибира дишането и окислителното фосфорилиране в митохондриите на сърцето и мозъка, или ги стимулира. Значителното (2-20 пъти) увеличение на съдържанието на серотонин в тъканите води до намаляване на интензивността на окислителните процеси. В редица органи (бъбреци и черен дроб), биоенергийните процеси в които са най-нарушени при шок, съдържанието на серотонин е особено значително повишено (16-24 пъти). Съдържанието на серотонин в мозъка се увеличава в по-малка степен (2-4 пъти) и енергийните процеси в него остават на високо ниво за дълго време. Ефектът на серотонина върху активността на отделните звена на дихателната верига при шок не е еднакъв в различните органи. Ако в мозъка той повишава активността на NADH2 и намалява активността на сукцинат дехидрогеназата (SDH), то в черния дроб той повишава активността на SDH и цитохром оксидазата. Механизмът на активиране на ензима се обяснява с ефекта на серотонина върху аденилат циклазата с последващо образуване на cAMP от ATP. Смята се, че цАМФ е вътреклетъчен медиатор на действието на серотонина. Съдържанието на серотонин в тъканите корелира с нивото на активност на енергийните ензими (особено с SDH и чернодробната АТФаза). Активирането на SDH от серотонин при шок има компенсаторен характер. Прекомерното натрупване на серотонин обаче води до факта, че характерът на тази връзка става обратен, докато активността на SDH намалява. Ограничаването на използването на янтарна киселина като продукт на окисление значително изчерпва енергийните възможности на бъбреците при шок. С развитието на шока се появява връзка между количеството серотонин в бъбреците и активността на LDH, което показва преминаване в активиращия ефект на серотонина от използването на сукцинат (при физиологични условия) към консумацията на лактат поради инхибиране на SDH, което е адаптивна реакция.

Освен това, серотонинът влияе върху съдържанието и метаболизма на пуриновите нуклеотиди, чието повишаване в митохондриите стимулира скоростта на АТФ оборот. Серотонинът образува обратимо дисоцииращ мицеларен комплекс с АТФ. Намаляването на съдържанието на серотонин в клетките корелира с намаляване на нивото на АТФ в тях.

Натрупването на серотонин по време на шок до известна степен е свързано с промени в съдържанието на АТФ. Същевременно не може да се изключи наличието на други форми на вътреклетъчна връзка на серотонина с протеини, липиди, полизахариди и двувалентни катиони, чието ниво в тъканите също се променя по време на шок.

Участието на серотонина във вътреклетъчните енергийни процеси се състои не само в образуването на енергия, но и в нейното освобождаване с участието на АТФ хидролази. Серотонинът активира Mg-АТФазата. Повишената активност на чернодробната митохондриална АТФаза при шок може също да е резултат от повишени нива на серотонин.

По този начин, натрупването на серотонин в телесните тъкани по време на шок може активно да повлияе на метаболизма на въглехидратите в гликолитичния и пентозния цикъл, дишането и свързаното с него фосфорилиране, натрупването и използването на енергия в клетките. Молекулярният механизъм на действие на серотонина се медиира от движението на йони по мембраната.

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

Влиянието на серотонина върху функциите на органите

Действието на серотонина на системно ниво се състои в специфичното му влияние върху функционалното състояние на много органи. Интравентрикуларното приложение на серотонин в дози, близки до шоковите дози, и интравенозното приложение на b-окситриптофан (лесно проникващ през кръвно-мозъчната бариера и превръщащ се в серотонин в мозъка) причиняват фазови промени в биоелектричната активност на мозъка, характерни за реакцията на активиране в кората, хипоталамуса и мезенцефалната ретикуларна формация. Подобни промени в мозъка са установени и в динамиката на развитието на шока, което косвено показва значителна роля на серотонина в промяната на функцията на централната нервна система по време на шок. Серотонинът участва във възникването на мембранния потенциал и организирането на синаптичното предаване на нервните импулси. Адаптацията на организма към екстремни въздействия е съпроводена с повишаване на съдържанието на серотонин в мозъка поради увеличаване на силата на серотонинергичните неврони. Увеличаването на съдържанието на серотонин в хипоталамуса активира невросекрецията и засилва функцията на хипофизната жлеза. Значителното натрупване на серотонин в мозъка обаче може да играе важна роля в развитието на неговия оток.

Серотонинът има значителен многостранен ефект върху сърдечно-съдовата система. Големи дози (10 mg или повече) причиняват спиране на сърцето при различни видове опитни животни. Директните ефекти на серотонина върху миокарда причиняват системна и коронарна хипертония, както и тежки нарушения на кръвообращението в сърдечния мускул, придружени от неговата некроза ("серотонинов" инфаркт). В този случай промените в оксидативния и въглехидратно-фосфорния метаболизъм на миокарда са близки до тези, които се наблюдават при нарушения на коронарното кръвообращение. ЕКГ при шок показва много значителни промени: повишаване, последвано от забавяне на сърдечната честота, екстрасистолия, постепенно изместване на електрическата ос на сърцето наляво и деформация на камерния комплекс, което може да е резултат от нарушения на коронарното кръвообращение.

Ефектът на серотонина върху кръвното налягане зависи от скоростта, дозата и начина на приложение, както и от вида на експерименталните животни. Така, при котки, зайци и плъхове, интравенозното приложение на серотонин причинява хипотония в повечето случаи. При хора и кучета то инициира фазови промени: кратка хипотония, последвана от хипертония и последваща хипотония. Каротидната артерия е силно чувствителна дори към малки дози серотонин. Предполага се, че има два вида рецептори, чрез които пресорните и депресорните ефекти на серотонина се медиират от парасимпатиковата нервна система и каротидния гломерул. Интравенозното приложение на серотонин в доза, приблизително съответстваща на съдържанието му в циркулиращия кръвен обем при шок, причинява намаляване на системното кръвно налягане, сърдечния дебит и периферното съдово съпротивление. Намаляването на количеството серотонин в чревната стена и белодробните тъкани вероятно е свързано с мобилизирането на този амин от депото. Ефектът на серотонина върху дихателните органи може да бъде както локален, така и рефлекторен, причинявайки бронхиолоспазъм и повишена дихателна честота при плъхове.

Бъбреците съдържат малко количество серотонин, но метаболизмът му се променя значително по време на тяхната исхемия. Големи дози серотонин причиняват персистиращ патологичен съдов спазъм, исхемия, огнища на некроза в кората, запустяване, дегенерация и некроза на тубулния апарат. Такава морфологична картина наподобява микроскопски промени в бъбреците по време на шок. Значително (10-20 пъти) и персистиращо повишаване на нивото на серотонин в бъбречната тъкан по време на шок може да причини дълготраен спазъм на техните съдове. Особено високи нива на серотонин се наблюдават при дизурични разстройства. При остра бъбречна недостатъчност концентрацията на серотонин в кръвта е повишена в стадия на олигурия и анурия, започва да намалява по време на периода на възстановяване на диурезата и се нормализира във фазата на полиурия, като по време на възстановяването пада под физиологичните стойности. Серотонинът намалява бъбречния плазмен поток, скоростта на гломерулна филтрация, диурезата и екскрецията на натрий и хлориди с урината. Механизмът на тези нарушения се дължи на намаляване на интрагломеруларното хидростатично налягане и филтрация, както и на повишаване на осмотичния градиент на съдържанието на натрий в продълговатия мозък и дисталните тубули, което води до повишена реабсорбция. Серотонинът е важен в механизма на бъбречна недостатъчност при шок.

Следователно, умереното натрупване на серотонин в мозъка и неговият централен ефект при шок могат да бъдат полезни, особено по отношение на активирането на HPAS. Активирането на енергийните ензими от серотонин също трябва да се разглежда като положителен, компенсаторен феномен при шок. Прекомерно високото натрупване на серотонин в миокарда и бъбреците обаче създава възможност за директно прекомерно влияние на амина върху коронарното и бъбречното кръвообращение, нарушаване на неговия метаболизъм и поява на сърдечна и бъбречна недостатъчност.

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