Serotonin v serumu

Referenčne vrednosti (norma) za koncentracijo serotonina v krvnem serumu pri odraslih so 0,22–2,05 μmol/l (40–80 μg/l); v polni krvi - 0,28–1,14 μmol/l (50–200 ng/ml).

Serotonin (oksitriptamin) je biogeni amin, ki ga najdemo predvsem v trombocitih. V telesu v danem trenutku kroži do 10 mg serotonina. Od 80 do 95 % celotne količine serotonina v telesu se sintetizira in shrani v enterokromafinih celicah prebavil. Serotonin nastane iz triptofana kot posledica dekarboksilacije. V enterokromafinih celicah prebavil se večina serotonina adsorbira na trombocite in vstopi v krvni obtok. Ta amin je v velikih količinah lokaliziran v številnih delih možganov , veliko ga je v mastocitih kože, najdemo pa ga tudi v številnih notranjih organih, vključno z različnimi endokrinimi žlezami.

Serotonin povzroča agregacijo trombocitov in polimerizacijo molekul fibrina; pri trombocitopeniji lahko normalizira retrakcijo krvnega strdka. Ima stimulativni učinek na gladke mišice krvnih žil, bronhiolov in črevesja. S stimulacijo gladkih mišic serotonin zoži bronhiole, kar povzroči povečano črevesno peristaltiko, z vazokonstrikcijo ledvičnega žilnega omrežja pa zmanjša diurezo. Pomanjkanje serotonina je osnova za funkcionalno črevesno obstrukcijo. Serotonin v možganih ima zaviralni učinek na delovanje reproduktivnega sistema, ki vključuje češariko.

Najbolj preučevana pot presnove serotonina je njegova pretvorba v 5-hidroksiindolocetno kislino z monoaminooksidazo. Ta pot presnovi 20–52 % serotonina v človeškem telesu.

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

Bolezni in stanja, pri katerih se spremeni koncentracija serotonina v krvnem serumu

Serotonin je povišan

• Metastaze abdominalnega karcinoma.
• Medularni rak ščitnice.
• Sindrom dampinga.
• Akutna črevesna obstrukcija.
• Cistična fibroza.
• Miokardni infarkt.

Karcinoidni sindrom je redka bolezen, ki jo povzroča povečano izločanje serotonina s strani karcinoida, ki je v več kot 95 % primerov lokaliziran v prebavilih ( slepič - 45,9 %, ileum - 27,9 %, danka - 16,7 %), lahko pa se nahaja tudi v pljučih, mehurju itd. Karcinoid se razvije iz argirofilnih celic črevesnih kript. Poleg serotonina karcinoid proizvaja histamin, bradikinin in druge amine ter prostaglandine. Vsi karcinoidi so potencialno maligni. Tveganje za malignost se povečuje z naraščajočo velikostjo tumorja.

Koncentracija serotonina v krvi pri karcinoidnem sindromu se poveča za 5-10-krat. Pri zdravih ljudeh se za sintezo serotonina porabi le 1 % triptofana, pri bolnikih s karcinoidom pa do 60 %. Povečana sinteza serotonina v tumorju vodi do zmanjšanja sinteze nikotinske kisline in razvoja simptomov, značilnih za pomanjkanje vitamina PP (pelagra). V urinu bolnikov z malignim karcinoidom odkrijejo veliko število produktov presnove serotonina - 5-hidroksiindolocetne in 5-hidroksiindolocetne kisline. Izločanje 5-hidroksiindolocetne kisline z urinom, ki presega 785 μmol/dan (norma je 10,5-36,6 μmol/dan), velja za prognostično neugoden znak. Po radikalni kirurški odstranitvi karcinoida se koncentracija serotonina v krvi in izločanje njegovih presnovnih produktov z urinom normalizirata. Odsotnost normalizacije izločanja produktov presnove serotonina kaže na to, da operacija ni bila radikalna ali da so bile prisotne metastaze. Do nekaj povečanja koncentracije serotonina v krvi lahko pride tudi pri drugih boleznih prebavil.

Serotonin se zmanjša

• Downov sindrom
• Nezdravljena fenilketonurija

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

Vpliv serotonina na presnovo

Pri šoku se vsebnost serotonina v vseh organih znatno poveča, medtem ko je presnova amina motena in se poveča vsebnost njegovih metabolitov.

Mehanizmi za povečanje vsebnosti serotonina in histamina v tkivih

Mehanizem	Dejavniki, ki jih povzročajo
Degranulacija mastocitov, črevesnih enterokromafinskih celic; sproščanje aminov	Nizkomolekularne (monoamini, diamini, aromatski amini), makromolekularne (strupi, toksini, kompleks antigen-protitelo, pepton, anafilaktin) snovi
Intenzifikacija katabolizma, proteolize, avtolize	Sprememba, presežek glukokortikoidov, ščitničnih hormonov, povečana aktivnost proteolitičnih encimov, hipoksija
Povečana aktivnost mitohondrijskega triptofana in histidin dekarboksilaze v bakterijskem tkivu	Presežek mineralokortikoidov, pomanjkanje glukokortikoidov, presežek adrenalina in pomanjkanje noradrenalina
Zmanjšana aktivnost mitohondrijskih mono- in diamin oksidaz	Presežek kortikosteroidov, povečana koncentracija biogenih aminov (zaviranje substrata), moteno kislinsko-bazično ravnovesje, hipoksija, hipotermija
Prerazporeditev iz skladiščnih teles	Motnje mikrocirkulacije v koži, pljučih, prebavilih

Serotonin vpliva na različne vrste presnove, predvsem pa na bioenergetske procese, ki so pri šoku bistveno moteni. Serotonin povzroča naslednje spremembe v presnovi ogljikovih hidratov: povečano aktivnost fosforilaz v jetrih, miokardu in skeletnih mišicah, zmanjšano vsebnost glikogena v njih, hiperglikemijo, stimulacijo glikolize, glukoneogeneze in oksidacije glukoze v pentozno-fosfatnem ciklu.

Serotonin poveča napetost kisika v krvi in njegovo porabo v tkivih. Glede na koncentracijo bodisi zavira dihanje in oksidativno fosforilacijo v mitohondrijih srca in možganov bodisi ju stimulira. Znatno (2-20-kratno) povečanje vsebnosti serotonina v tkivih povzroči zmanjšanje intenzivnosti oksidativnih procesov. V številnih organih (ledvicah in jetrih), kjer so bioenergetski procesi pri šoku najbolj oslabljeni, se vsebnost serotonina še posebej znatno poveča (16-24-krat). Vsebnost serotonina v možganih se poveča v manjši meri (2-4-krat) in energijski procesi v njih ostanejo dolgo časa na visoki ravni. Učinek serotonina na aktivnost posameznih členov dihalne verige pri šoku ni enak v različnih organih. Če v možganih poveča aktivnost NADH2 in zmanjša aktivnost sukcinat dehidrogenaze (SDH), potem v jetrih poveča aktivnost SDH in citokrom oksidaze. Mehanizem aktivacije encima je razložen z učinkom serotonina na adenilat ciklazo s posledično tvorbo cAMP iz ATP. Domneva se, da je cAMP znotrajcelični mediator delovanja serotonina. Vsebnost serotonina v tkivih je povezana z ravnjo aktivnosti energijskih encimov (zlasti SDH in jetrne ATPaze). Aktivacija SDH s serotoninom v šoku je kompenzacijske narave. Vendar pa prekomerno kopičenje serotonina vodi do tega, da narava tega razmerja postane obratna, medtem ko se aktivnost SDH zmanjša. Omejitev uporabe jantarne kisline kot produkta oksidacije znatno izčrpa energijske zmogljivosti ledvic v šoku. Z razvojem šoka se pojavi razmerje med količino serotonina v ledvicah in aktivnostjo LDH, kar kaže na preklop aktivacijskega učinka serotonina z uporabe sukcinata (v fizioloških pogojih) na porabo laktata zaradi zaviranja SDH, kar je prilagoditvena reakcija.

Poleg tega serotonin vpliva na vsebnost in presnovo purinskih nukleotidov, katerih povečanje ravni v mitohondrijih spodbuja hitrost presnove ATP. Serotonin tvori reverzibilno disociirajoči micelarni kompleks z ATP. Zmanjšanje vsebnosti serotonina v celicah je povezano z zmanjšanjem ravni ATP v njih.

Kopičenje serotonina med šokom je do neke mere povezano s spremembami v vsebnosti ATP. Hkrati ni mogoče izključiti prisotnosti drugih oblik znotrajcelične povezave serotonina z beljakovinami, lipidi, polisaharidi in dvovalentnimi kationi, katerih raven v tkivih se med šokom prav tako spreminja.

Sodelovanje serotonina v znotrajceličnih energijskih procesih ni le v tvorbi energije, temveč tudi v njenem sproščanju s sodelovanjem ATP hidrolaz. Serotonin aktivira Mg-ATPaze. Povečana aktivnost ATPaze v jetrnih mitohondrijih pri šoku je lahko tudi posledica povečane ravni serotonina.

Tako lahko kopičenje serotonina v telesnih tkivih med šokom aktivno vpliva na presnovo ogljikovih hidratov v glikolitičnem in pentoznem ciklu, dihanje in z njim povezano fosforilacijo, kopičenje in uporabo energije v celicah. Molekularni mehanizem delovanja serotonina posreduje gibanje ionov vzdolž membrane.

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

Vpliv serotonina na delovanje organov

Delovanje serotonina na sistemski ravni je v njegovem specifičnem vplivu na funkcionalno stanje številnih organov. Intraventrikularno dajanje serotonina v odmerkih, ki so blizu šokovnim odmerkom, in intravensko dajanje b-oksitriptofana (ki zlahka prodre skozi krvno-možgansko pregrado in se v možganih pretvori v serotonin) povzročata fazne spremembe v bioelektrični aktivnosti možganov, značilne za aktivacijsko reakcijo v skorji, hipotalamusu in mezencefalni retikularni formaciji. Podobne spremembe v možganih so bile ugotovljene tudi v dinamiki razvoja šoka, kar posredno kaže na pomembno vlogo serotonina pri spreminjanju delovanja centralnega živčnega sistema med šokom. Serotonin sodeluje pri nastanku membranskega potenciala in organizaciji sinaptičnega prenosa živčnih impulzov. Prilagajanje telesa ekstremnim učinkom spremlja povečanje vsebnosti serotonina v možganih zaradi povečane moči serotonergičnih nevronov. Povečanje vsebnosti serotonina v hipotalamusu aktivira nevrosekrecijo in izboljša delovanje hipofize. Vendar pa lahko znatno kopičenje serotonina v možganih igra pomembno vlogo pri razvoju njihovega edema.

Serotonin ima pomemben večplasten učinek na srčno-žilni sistem. Veliki odmerki (10 mg ali več) povzročijo srčni zastoj pri različnih vrstah poskusnih živali. Neposredni učinki serotonina na miokard povzročajo sistemsko in koronarno hipertenzijo, pa tudi hude motnje krvnega obtoka v srčni mišici, ki jih spremlja njena nekroza ("serotoninski" infarkt). V tem primeru so spremembe v oksidativnem in ogljikovohidratno-fosforjevem metabolizmu miokarda podobne tistim, ki se pojavljajo pri motnjah koronarnega krvnega obtoka. EKG v šoku kaže zelo pomembne spremembe: povečanje, ki mu sledi upočasnitev srčnega utripa, ekstrasistole, postopen premik električne osi srca v levo in deformacija ventrikularnega kompleksa, kar je lahko posledica motenj koronarnega krvnega obtoka.

Učinek serotonina na krvni tlak je odvisen od hitrosti, odmerka in načina dajanja, pa tudi od vrste poskusnih živali. Tako pri mačkah, kuncih in podganah intravensko dajanje serotonina v večini primerov povzroči hipotenzijo. Pri ljudeh in psih sproži fazne spremembe: kratkotrajno hipotenzijo, ki ji sledi hipertenzija in posledična hipotenzija. Karotidna arterija je zelo občutljiva že na majhne odmerke serotonina. Domneva se, da obstajata dve vrsti receptorjev, prek katerih parasimpatični živčni sistem in karotidni glomeruli posredujejo presorske in depresorske učinke serotonina. Intravensko dajanje serotonina v odmerku, ki približno ustreza njegovi vsebnosti v volumnu krvi v krvnem obtoku pri šoku, povzroči znižanje sistemskega krvnega tlaka, srčnega iztisa in perifernega žilnega upora. Zmanjšanje količine serotonina v črevesni steni in pljučnem tkivu je verjetno povezano z mobilizacijo tega amina iz depoja. Učinek serotonina na dihala je lahko lokalni in refleksni, kar pri podganah povzroča bronhiolospazem in povečano dihalno hitrost.

Ledvice vsebujejo majhno količino serotonina, vendar se njegov metabolizem med njihovo ishemijo bistveno spremeni. Veliki odmerki serotonina povzročajo vztrajen patološki žilni krč, ishemijo, žarišča nekroze v skorji, opustošenje, degeneracijo in nekrozo tubularnega aparata. Takšna morfološka slika spominja na mikroskopske spremembe v ledvicah med šokom. Znatno (10-20-kratno) in vztrajno povečanje ravni serotonina v ledvičnem tkivu med šokom lahko povzroči dolgotrajen krč njihovih žil. Še posebej visoke ravni serotonina opazimo med dizuričnimi motnjami. Pri akutni odpovedi ledvic se koncentracija serotonina v krvi poviša v fazi oligurije in anurije, začne se zmanjševati v obdobju okrevanja diureze in se normalizira v fazi poliurije, med okrevanjem pa pade pod fiziološke vrednosti. Serotonin zmanjša ledvični plazemski pretok, hitrost glomerularne filtracije, diurezo ter izločanje natrija in kloridov z urinom. Mehanizem teh motenj je posledica zmanjšanja intraglomerularnega hidrostatskega tlaka in filtracije ter povečanja osmotskega gradienta vsebnosti natrija v meduli in distalnih tubulih, kar vodi do povečane reabsorpcije. Serotonin je pomemben v mehanizmu odpovedi ledvic pri šoku.

Zmerno kopičenje serotonina v možganih in njegov osrednji učinek pri šoku sta lahko koristna, zlasti v smislu aktivacije HPAS. Aktivacijo energijskih encimov s serotoninom je treba prav tako obravnavati kot pozitiven, kompenzacijski pojav pri šoku. Vendar pa pretirano veliko kopičenje serotonina v miokardu in ledvicah ustvarja možnost neposrednega prekomernega vpliva amina na koronarni in ledvični krvni obtok, motnje v njegovem metabolizmu in nastanek srčne in ledvične odpovedi.

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