Serotonin v séru

Referenční hodnoty (norma) pro koncentraci serotoninu v krevním séru u dospělých jsou 0,22–2,05 μmol/l (40–80 μg/l); v plné krvi 0,28–1,14 μmol/l (50–200 ng/ml).

Serotonin (oxytryptamin) je biogenní amin, který se nachází především v krevních destičkách. V těle cirkuluje v daném okamžiku až 10 mg serotoninu. 80 až 95 % celkového množství serotoninu v těle je syntetizováno a uloženo v enterochromafinních buňkách gastrointestinálního traktu. Serotonin vzniká z tryptofanu v důsledku dekarboxylace. V enterochromafinních buňkách gastrointestinálního traktu je většina serotoninu adsorbována krevními destičkami a vstupuje do krevního oběhu. Tento amin je ve velkém množství lokalizován v řadě částí mozku , hodně ho je v žírných buňkách kůže a nachází se v mnoha vnitřních orgánech, včetně různých endokrinních žláz.

Serotonin způsobuje agregaci krevních destiček a polymeraci molekul fibrinu; při trombocytopenii může normalizovat retrakci krevní sraženiny. Má stimulační účinek na hladké svaly cév, průdušinek a střev. Stimulací hladkých svalů serotonin zužuje průdušinky, což způsobuje zvýšenou střevní peristaltiku, a vazokonstrikcí cévní sítě ledvin vede ke snížené diuréze. Nedostatek serotoninu je základem funkční střevní obstrukce. Mozkový serotonin má tlumící účinek na funkci reprodukčního systému zahrnujícího epifýzu.

Nejvíce studovanou metabolickou cestou serotoninu je jeho přeměna na kyselinu 5-hydroxyindoloctovou pomocí monoaminooxidázy. Tato cesta metabolizuje 20–52 % serotoninu v lidském těle.

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

Nemoci a stavy, při kterých se mění koncentrace serotoninu v krevním séru

Serotonin je zvýšený

• Metastázy břišního karcinomu.
• Medulární karcinom štítné žlázy.
• Dumpingový syndrom.
• Akutní střevní obstrukce.
• Cystická fibróza.
• Infarkt myokardu.

Karcinoidní syndrom je vzácné onemocnění způsobené zvýšenou sekrecí serotoninu karcinoidem, který je ve více než 95 % případů lokalizován v gastrointestinálním traktu (slepé střevo - 45,9 %, ileum - 27,9 %, konečník - 16,7 %), ale může být lokalizován i v plicích, močovém měchýři atd. Karcinoid se vyvíjí z argyrofilních buněk střevních krypt. Spolu se serotoninem produkuje karcinoid histamin, bradykinin a další aminy, stejně jako prostaglandiny. Všechny karcinoidy jsou potenciálně maligní. Riziko malignity se zvyšuje s rostoucí velikostí nádoru.

Koncentrace serotoninu v krvi u karcinoidního syndromu se zvyšuje 5–10krát. U zdravých lidí se k syntéze serotoninu využívá pouze 1 % tryptofanu, zatímco u pacientů s karcinoidem až 60 %. Zvýšená syntéza serotoninu v nádoru vede ke snížení syntézy kyseliny nikotinové a rozvoji symptomů specifických pro nedostatek vitaminu PP (pelagra). V moči pacientů se maligním karcinoidem je detekováno velké množství produktů metabolismu serotoninu – kyseliny 5-hydroxyindoloctové a 5-hydroxyindoloctové. Vylučování kyseliny 5-hydroxyindoloctové močí, přesahující 785 μmol/den (norma je 10,5–36,6 μmol/den), je považováno za prognosticky nepříznivý znak. Po radikálním chirurgickém odstranění karcinoidu se koncentrace serotoninu v krvi a vylučování jeho metabolických produktů močí normalizují. Absence normalizace vylučování produktů metabolismu serotoninu naznačuje, že operace nebyla radikální nebo že byly přítomny metastázy. K určitému zvýšení koncentrace serotoninu v krvi může dojít i u jiných gastrointestinálních onemocnění.

Serotonin je snížen

• Downův syndrom
• Neléčená fenylketonurie

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

Vliv serotoninu na metabolismus

V šoku se výrazně zvyšuje obsah serotoninu ve všech orgánech, zatímco metabolismus aminu je narušen a zvyšuje se obsah jeho metabolitů.

Mechanismy pro zvýšení obsahu serotoninu a histaminu v tkáních

Mechanismus	Faktory, které je způsobují
Degranulace žírných buněk, střevních enterochromafinních buněk; uvolňování aminů	Nízkomolekulární (monoaminy, diaminy, aromatické aminy), makromolekulární (jedy, toxiny, komplex antigen-protilátka, pepton, anafylaktin) látky
Zintenzivnění katabolismu, proteolýzy, autolýzy	Změna, nadbytek glukokortikoidů, hormonů štítné žlázy, zvýšená aktivita proteolytických enzymů, hypoxie
Zvýšená aktivita mitochondriálního tryptofanu a histidin dekarboxylázy v bakteriální tkáni	Nadbytek mineralokortikoidů, nedostatek glukokortikoidů, nadbytek adrenalinu a nedostatek noradrenalinu
Snížená aktivita mitochondriálních mono- a diaminoxidáz	Nadbytek kortikosteroidů, zvýšená koncentrace biogenních aminů (inhibice substrátu), porucha acidobazické rovnováhy, hypoxie, hypotermie
Přerozdělení z depních těles	Porušení mikrocirkulace v kůži, plicích, gastrointestinálním traktu

Serotonin ovlivňuje různé typy metabolismu, zejména však bioenergetické procesy, které jsou při šoku významně narušeny. Serotonin způsobuje následující změny v metabolismu sacharidů: zvýšenou aktivitu fosforyláz v játrech, myokardu a kosterním svalstvu, snížený obsah glykogenu v nich, hyperglykémii, stimulaci glykolýzy, glukoneogeneze a oxidaci glukózy v pentózofosfátovém cyklu.

Serotonin zvyšuje tlak kyslíku v krvi a jeho spotřebu tkáněmi. V závislosti na koncentraci buď inhibuje dýchání a oxidativní fosforylaci v mitochondriích srdce a mozku, nebo je stimuluje. Významné (2-20násobné) zvýšení obsahu serotoninu v tkáních vede ke snížení intenzity oxidačních procesů. V řadě orgánů (ledviny a játra), jejichž bioenergetické procesy jsou při šoku nejvíce narušeny, je obsah serotoninu obzvláště výrazně zvýšen (16-24násobně). Obsah serotoninu v mozku je zvýšen v menší míře (2-4násobně) a energetické procesy v něm zůstávají dlouhodobě na vysoké úrovni. Vliv serotoninu na aktivitu jednotlivých článků dýchacího řetězce při šoku není v různých orgánech stejný. Pokud v mozku zvyšuje aktivitu NADH2 a snižuje aktivitu sukcinátdehydrogenázy (SDH), pak v játrech zvyšuje aktivitu SDH a cytochromoxidázy. Mechanismus aktivace enzymu je vysvětlen účinkem serotoninu na adenylátcyklázu s následnou tvorbou cAMP z ATP. Předpokládá se, že cAMP je intracelulární mediátor účinku serotoninu. Obsah serotoninu v tkáních koreluje s hladinou aktivity energetických enzymů (zejména s SDH a jaterní ATPázou). Aktivace SDH serotoninem v šoku má kompenzační charakter. Nadměrná akumulace serotoninu však vede k tomu, že se tento vztah stává inverzním, zatímco aktivita SDH klesá. Omezení využití kyseliny jantarové jako oxidačního produktu významně snižuje energetické schopnosti ledvin v šoku. S rozvojem šoku se objevuje vztah mezi množstvím serotoninu v ledvinách a aktivitou LDH, což naznačuje změnu aktivačního účinku serotoninu z využití sukcinátu (za fyziologických podmínek) na spotřebu laktátu v důsledku inhibice SDH, což je adaptivní reakce.

Serotonin navíc ovlivňuje obsah a metabolismus purinových nukleotidů, jejichž zvýšení hladiny v mitochondriích stimuluje rychlost obratu ATP. Serotonin tvoří s ATP reverzibilně disociující micelární komplex. Pokles obsahu serotoninu v buňkách koreluje se snížením hladiny ATP v nich.

Akumulace serotoninu během šoku je do jisté míry spojena se změnami v obsahu ATP. Zároveň nelze vyloučit přítomnost dalších forem intracelulárního propojení serotoninu s proteiny, lipidy, polysacharidy a dvojmocnými kationty, jejichž hladina v tkáních se během šoku také mění.

Účast serotoninu v intracelulárních energetických procesech spočívá nejen v tvorbě energie, ale také v jejím uvolňování za účasti ATP hydroláz. Serotonin aktivuje Mg-ATPázu. Zvýšená aktivita jaterní mitochondriální ATPázy při šoku může být také důsledkem zvýšených hladin serotoninu.

Akumulace serotoninu v tělesných tkáních během šoku tak může aktivně ovlivňovat metabolismus sacharidů v glykolytickém a pentózovém cyklu, dýchání a s ním spojenou fosforylaci, akumulaci a využití energie v buňkách. Molekulární mechanismus účinku serotoninu je zprostředkován pohybem iontů podél membrány.

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

Vliv serotoninu na funkce orgánů

Působení serotoninu na systémové úrovni spočívá v jeho specifickém vlivu na funkční stav mnoha orgánů. Intraventrikulární podání serotoninu v dávkách blízkých šokovým dávkám a intravenózní podání b-oxytryptofanu (snadno pronikající hematoencefalickou bariérou a přeměňující se v mozku na serotonin) způsobuje fázové změny v bioelektrické aktivitě mozku, charakteristické pro aktivační reakci v kůře, hypotalamu a mesencefalické retikulární formaci. Podobné změny v mozku byly zjištěny i v dynamice vývoje šoku, což nepřímo naznačuje významnou roli serotoninu ve změně funkce centrálního nervového systému během šoku. Serotonin se podílí na vzniku membránového potenciálu a organizaci synaptického přenosu nervových impulsů. Adaptace organismu na extrémní účinky je doprovázena zvýšením obsahu serotoninu v mozku v důsledku zvýšení výkonu serotonergních neuronů. Zvýšení obsahu serotoninu v hypotalamu aktivuje neurosekreci a zvyšuje funkci hypofýzy. Významná akumulace serotoninu v mozku však může hrát důležitou roli ve vzniku jeho edému.

Serotonin má významný mnohostranný vliv na kardiovaskulární systém. Velké dávky (10 mg a více) způsobují u různých typů experimentálních zvířat zástavu srdce. Přímé účinky serotoninu na myokard způsobují systémovou a koronární hypertenzi, stejně jako závažné poruchy krevního oběhu v srdečním svalu, doprovázené jeho nekrózou ("serotoninový" infarkt). V tomto případě se změny v oxidačním a sacharido-fosforovém metabolismu myokardu blíží těm, které se vyskytují při poruchách koronárního oběhu. EKG v šoku vykazuje velmi významné změny: zvýšení následované zpomalením srdeční frekvence, extrasystoly, postupný posun elektrické osy srdce doleva a deformaci ventrikulárního komplexu, což může být důsledkem poruch koronárního oběhu.

Vliv serotoninu na krevní tlak závisí na rychlosti, dávce a způsobu podání, stejně jako na typu pokusných zvířat. U koček, králíků a potkanů intravenózní podání serotoninu ve většině případů způsobuje hypotenzi. U lidí a psů iniciuje fázové změny: krátkodobou hypotenzi, následovanou hypertenzí a následnou hypotenzí. Karotická tepna je vysoce citlivá i na malé dávky serotoninu. Předpokládá se, že existují dva typy receptorů, jejichž prostřednictvím jsou presorické a depresorické účinky serotoninu zprostředkovány parasympatickým nervovým systémem a karotickým glomerulem. Intravenózní podání serotoninu v dávce přibližně odpovídající jeho obsahu v objemu cirkulující krve při šoku způsobuje snížení systémového krevního tlaku, srdečního výdeje a periferního cévního odporu. Snížení množství serotoninu ve střevní stěně a plicních tkáních je pravděpodobně spojeno s mobilizací tohoto aminu z depa. Vliv serotoninu na dýchací orgány může být lokální i reflexní, u potkanů způsobuje bronchiolospasmus a zvýšenou dechovou frekvenci.

Ledviny obsahují malé množství serotoninu, ale jeho metabolismus se během jejich ischemie významně mění. Velké dávky serotoninu způsobují přetrvávající patologický cévní spasmus, ischemii, ložiska nekrózy v kůře, degeneraci, degeneraci a nekrózu tubulárního aparátu. Takový morfologický obraz připomíná mikroskopické změny v ledvinách během šoku. Významné (10-20násobné) a přetrvávající zvýšení hladiny serotoninu v tkáni ledvin během šoku může způsobit dlouhodobý spasmus jejich cév. Obzvláště vysoké hladiny serotoninu jsou pozorovány při dysurických poruchách. Při akutním selhání ledvin je koncentrace serotoninu v krvi zvýšena ve stádiu oligurie a anurie, začíná klesat během období zotavení z diurézy a normalizuje se ve fázi polyurie a během zotavení klesá pod fyziologické hodnoty. Serotonin snižuje průtok plazmy ledvinami, rychlost glomerulární filtrace, diurézu a vylučování sodíku a chloridů močí. Mechanismus těchto poruch je dán snížením intraglomerulárního hydrostatického tlaku a filtrace, stejně jako zvýšením osmotického gradientu obsahu sodíku v dřeni a distálních tubulech, což vede ke zvýšené reabsorpci. Serotonin hraje důležitou roli v mechanismu selhání ledvin při šoku.

Mírná akumulace serotoninu v mozku a jeho centrální účinek v šoku tedy mohou být užitečné, zejména z hlediska aktivace HPAS. Aktivace energetických enzymů serotoninem by měla být také považována za pozitivní, kompenzační jev v šoku. Nadměrně vysoká akumulace serotoninu v myokardu a ledvinách však vytváří možnost přímého nadměrného vlivu aminu na koronární a renální oběh, narušení jeho metabolismu a vzniku srdečního a renálního selhání.

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