Серотонин

Серотонин – это биогенный моноамин, играющий в организме роль хеморегулятора в качестве гормона, нейромедиатора и нейромодулятора.

Для мозга серотонин является одним из важнейших регуляторов, который отвечает за силу эмоций. Важно отметить, что он воздействует в большей степени не на положительные эмоции, о чём часто пишут в популярной литературе, а на отрицательные. А именно: он тормозит центры отрицательных эмоций. Поэтому действие серотонина на мозг в конечном итоге воспринимается как очень позитивное, ведь он подавляет негативные переживания. В то время как дофамин и норадреналин могут вызывать положительные эмоции, серотонин уменьшает отрицательные. В итоге все три этих регулятора однонаправленно смещают эмоциональное состояние в сторону позитива. Но при избытке этих трёх гормонов появляются вспышки агрессии. В "одиночку" серотонин действует "мягче".

Серотонин на «химическом языке» называется 5-гидрокситриптамин, сокращённо — 5-НТ, более полное и более "химическое" его наименование - 3-(β-аминоэтил)-5-гидроксииндол. Его нельзя назвать в полной мере гормоном, он прямо-таки "гормоноид" какой-то, т.е. "гормоноподобный". Он в организме производится из незаменимой аминокислоты — L-триптофана.

Важно всегда помнить о том, что в разных местах организма серотонин выполняет разные функции, делает разную работу. Так, серотонин в мозге работает как "гормон контроля", помогает справляться со слишком сильными эмоциями, сохранять самообладание, спокойствие, поддерживать ровное хорошее настроение, противодействует стрессу. Серотонин в кровеносной системе улучшает свёртываемость крови, противостоит кортизолу, одному из главных гормонов стресса. В пищеварительной системе тот же серотонин усиливает движения (моторику) кишечника. На тканевом уровне серотонин улучшает обмен веществ в клетках.

В целом, серотонин можно рассматривать в качестве унифицированного триггера для центральной нервной системы, сердца и гладкой мускулатуры у различных видов живых существ [Симоненков А.П., Фёдоров В.Д., Фёдоров А.В. и др. Являются ли серотониновые рецепторы «рецепторами жизни»? // Вестник РАМН. – 1995. – № 6. – С. 27–30.].

Наиболее явно серотонин проявляет себя в регуляции работы гладкой мускулатуры, её мышечных клеток - миоцитов. Было установлено, что независимо от того, чем вызвана недостаточность (дисфункция) гладких мышц, введение серотонина нормализует преобразование в них биохимической энергии в  электрическую и механическую. Восстановление автоматизма и сократительной активности гладкой мускулатуры под действием серотонина свидетельствует о том, что фармако-биохимические процессы, происходящие в миоцитах, в основном связаны с серотониновыми структурами, а не с кислородзависимыми системами [Симоненков А.П., Клюжев В.М. Синдром серотониновой недостаточности. – М.: Бином, 2013. – 96 с. ].

Взаимосвязь между количеством триптофана и количеством серотонина

Итак, серотонин производится организмом из незаменимой аминокислоты — L-триптофана. Незаменимой эта аминокислота называется потому, что входит в группу из 8 аминокислот, которые организм не может изготовить самостоятельно путём переделки из других аминокислот. Поэтому его обязательно надо получать вместе с пищей. Важной чертой триптофана является наличие у него ароматического ядра индола, к которому присоединяется гидроксильный радикал, и с этого в организме начинается синтез из триптофана серотонина.нет смысла оспаривать то, что триптофан организму необходим, - ведь он незаменим. Но не надо думать, что триптофан является какой-то редкостью! Его полным-полно в молочных и мясных продуктах. И лидером среди них является сыр. Напрашивается простое решение: не ленитесь включать в свой рацион питания продукты, богатые триптофаном, а уж ваш организм пускай не ленится перерабатывать часть этого триптофана в серотонин. Разумеется, ему будет легче это сделать, если триптофана будет поступать с пищей много! Так что ищем продукты, богатые триптофаном — и приучаем себя к их регулярному употреблению. Вот вам, казалось бы и простой рецепт "серотонинового счастья"! Но так ли это?

Простая логика подсказывает, что повышение количества триптофана в пище приведет к тому, что увеличится и уровень серотонина.

К тому же доказано, что при депрессии содержание серотонина в центральной нервной системе снижается. Можно представить такой эксперимент: из рациона человека исключается триптофан. Вследствие этого страдает синтез серотонина, и мы наблюдаем снижение настроения — типичный симптом депрессии. На практике это работает немного по-другому. При уменьшении поступления триптофана с пищей снижение настроения отмечается только у тех людей, которые раньше болели депрессией [3]. Отказ от триптофана не оказывал значимого влияния на испытуемых без депрессивных эпизодов в прошлом. По всей видимости, это связано с изменёнными путями метаболизма серотонина у пациентов с депрессивными расстройствами, которых нет у здоровых людей.

Интересно, что если уровень триптофана в пище будет высоким, это может привести к щедрости. В исследовании голландских психологов [4] была выявлена именно такая связь. Испытуемые, принявшие большую дозу триптофана, жертвовали больше денег, чем те участники эксперимента, которые ее не получили. Сами исследователи объясняют повышенную щедрость связью между серотониновой и окситоциновой системами в головном мозге. Неспецифическое повышение интенсивности сигнала в серотониновой системе приводит к увеличению активности всех связанных с ней структур. Окситоциновые нейроны не становятся исключением, и в мозге появляется больше окситоцина. Такое повышение приводит к тому, что мозг человека становится более предрасположенным к выбору в пользу других людей (https://biomolecula.ru/articles/serotoninovye-seti).

Роль серотонина в организме

В норме концентрация серотонина в крови колеблется в очень широких пределах – от 20 до 300 мкг/л [Меньшиков В.В. Лабораторные методы исследования в клинике. – М.: Медицина, 1987. – 368 c. ]. Поэтому о норме в отношении серотонина вернее можно судить по его физиологическим проявлениям, а не по концетрации в крови.

Если сравнивать деятельность серотонина с игрой артиста, то можно сказать, что в организме он играет не одну, а сразу несколько разных ролей. Это точно так же, как, например, актёр может играть сразу несколько ролей в одном и том же спектакле. Исполняемая серотонином роль будет зависеть от места его применения и объекта воздействия, т. е. от той мишени, на которую будет воздействовать серотонин. Дополнительную сложность в понимании действия серотонина придают молекулярные рецепторы, на которые он воздействует. В зависимости от их вида и количества одна и та же концентрация серотонина может давать разные эффекты.

Но, пожалуй, главная роль серотонина в организме - это регуляция работы гладкой мускулатуры. Наиболее явно действие серотонина проявляется в работе гладких мышц пищеварительной и кровеносной систем, т.е. в работе желудка, кишечника, кровеносных сосудов и сердца.

В частности, серотонин крови регулирует периодические сокращения-расслабления гладких мышц микроциркуляторного русла, необходимые для поддержания нормального тканевого обмена. Это явление в литературе называют по-разному: эндогенная вазомоторика, вазомоция, вазомоторная активность, перистальтика сосудов, миогенная регуляция тонуса микрососудов. Оно происходит без участия нервной регуляции.

При возрастной и патологической деградации, т.е. разрушении, серотониновых рецепторов гладких мышц количество циркулирующего в крови серотонина становится функционально недостаточным для поддержания их работы в рамках физиологических параметров. И это несмотря на то, что концентрация серотонина в крови будет оставаться в пределах нормы. Так что в стареющем организме вследствие естественного или патологического разрушения серотониновых рецепторов развивается относительная серотониновая недостаточность. Это неприятное явление, видимо, можно устранить или ослабить с помощью дополнительного введения в организм серотонина.

Итак, возрастная и/или патологическая деградация серотониновых рецепторов приводит к дисфункции гладких мышц как в целом организме, так и в отдельных его органах и тканях [Симоненков А.П., Фёдоров В.Д., Клюжев В.М., Ардашев В.Н. Применение серотонина адипината для восстановления нарушенной функции гладкой мускулатуры у хирургических и терапевтических больных // Вестник интенсивной терапии. – 2005. – № 1. – С. 53–57. ].

Внутренние источники серотонина

В организме основное количество серотонина содержится в тромбоцитах. В крови постоянно циркулирует до 10 мг серотонина. От 80 до 95% его количества синтезируется и хранится в энтерохромаффинных клетках желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). В большом количестве этот амин локализуется в ряде отделов головного мозга, его много в тучных клетках кожи, он обнаружен во многих внутренних органах, в том числе различных эндокринных железах.

В качестве биолиганда-хеморегулятора серотонин проявляет себя в самых разных областях.

В периоде донервного развития зародыша уже начинает работать система серотониновой регуляции работы клеток. В частности, было обнаружено, что серотонин присутствует в зародышах всех исследованных животных различной систематической принадлежности, начиная со стадии яйцеклетки и далее в периоды дроблении и гаструляции. В ряде работ было показано, что серотонинергическая система хеморегуляции участвует в регуляции деления клеток, межклеточных взаимодействий, поляризации клеток, клеточных пластов и эмбриона в целом.

Образование серотонина в организме

Серотонин образуется в организме из аминокислоты триптофана с помощью реакции декарбоксилирования, в результате чего из аминокислоты получается амин. В природе триптофан синтезируют только микроорганизмы, растения и грибы, чтобы использовать его на построение своих белков. Многоклеточные животные не способны самостоятельно синтезировать триптофан de novo. Поэтому для человека, как и для всех Metazoa, триптофан является незаменимой аминокислотой и должен поступать в организм в достаточном количестве в составе белков пищи.

В энтерохромаффинных клетках желудочно-кишечного тракта значительная часть серотонина адсорбируется тромбоцитами и поступает в кровеносное русло.  Серотонин, образуемый перечисленными источниками, влияет на эндокринные системы различными путями:

Непосредственным центральным действием в качестве медиатора, стимулирующего выделение соответствующего рилизинг- (или ингибирующего) фактора а гипоталамус.

Непосредственным действием серотонина в качестве тканевого биологически активного вещества на гормональную функцию железы.

Серотонин вызывает агрегацию тромбоцитов и полимеризацию молекул фибрина, при тромбоцитопении способен нормализовать ретракцию кровяного сгустка. У больных с геморрагическим синдромом количество серотонина снижено, введение же серотонина таким больным способствует уменьшению кровоточивости. Он оказывает стимулирующее действие на гладкую мускулатуру сосудов, бронхиол, кишечника. Оказывая возбуждающее влияние на гладкую мускулатуру, Серотонин суживает бронхиолы, вызывает усиленную перистальтику кишечника, а оказывая сосудосуживающее влияние на сосудистую сеть почек, приводит к снижению диуреза. Недостаточность серотонина лежит в основе функциональной кишечной непроходимости. Серотонин головного мозга действует угнетающее на функции половой системы с участием эпифиза.

Наиболее изученным путем метаболизма серотонина является его превращение в 5-оксииндолуксусную кислоту под действием моноаминооксидазы. Таким путем в организме человека метаболизируется 20-52% серотонина

Функ­ции се­ро­то­ни­на

Од­ной из функ­ций се­ро­то­ни­на яв­ля­ет­ся ауто­ин­ги­би­ро­ва­ние. Пре­си­нап­ти­чес­кие ауто­ре­цеп­то­ры се­ро­то­ни­на 5-НТ 1А обес­пе­чи­ва­ют тор­мо­же­ние сек­ре­ции и вы­бро­са се­ро­то­ни­на.

Се­ро­то­нин об­лег­ча­ет дви­га­тель­ную ак­тив­ность, бла­го­да­ря уси­ле­нию сек­ре­ции суб­стан­ции Р в окон­ча­ни­ях сен­сор­ных ней­ро­нов пу­тем воз­дейст­вия на ионо­троп­ные и ме­та­бо­троп­ные ре­цеп­то­ры.

Се­ро­то­нин на­ря­ду с до­фа­ми­ном иг­ра­ет важ­ную роль в ме­ха­низ­мах ги­по­та­ла­ми­чес­кой ре­гу­ля­ции гор­мо­наль­ной функ­ции ги­по­фи­за. Сти­му­ля­ция се­ро­то­ни­нер­ги­чес­ких пу­тей, свя­зы­ва­ю­щих ги­по­та­ла­мус с ги­по­фи­зом, вы­зы­ва­ет уве­ли­че­ние сек­ре­ции про­лак­ти­на и не­ко­то­рых дру­гих гор­мо­нов пе­ред­ней до­ли ги­по­фи­за — дейст­вие, про­ти­во­по­лож­ное эф­фек­там сти­му­ля­ции до­фа­ми­нер­ги­чес­ких пу­тей.

Се­ро­то­нин участ­ву­ет в ре­гу­ля­ции со­су­дис­то­го то­ну­са.

Периферический серотонин улучшает тканевой обмен и способствует регенерации тканей.

Положительное влияние серотонина на тканевой обмен объясняется его непосредственным воздействием на клетки. На периферии он способен индуцировать в клетках синтез эндогенной цистионин-β-синтетазы, обеспечивающей торможение процессов образования активных форм кислорода [Talaei F., Bouma H.R., Van der Graaf A.C. et al. Serotonin and dopamine protect from hypotermia/rewarming damage through the CBS/H2S pathway // Plos. One. – 2011. – Vol. 6, № 7. – P. 56–68.]. Также он может угнетать активность клеточных лизосомальных гидролаз [Кобылянский Л.Н., 1982], ингибировать апоптоз за счёт экспрессии внеклеточной регулируемой киназы ½, киназы пируват-дегидрогеназы. Он увеличивает трансмембранный потенциала митохондрий [Liu Y., Tian H., Yan X. et al. Serotonin inhibits of pulmonary artery smooth muscle cells through 5-HT2A receptors involved in the pulmonary artery remodeling of pulmonary artery hypertension // Exp. Lung Res. – 2013. – Vol. 39, № 2. – P. 70–79. ], нормализует матричную активность хроматина [Блюм Я.Б., Исламова Л.И., Цудзевич Б.А., Кучеренко Н.Е., 1985], увеличивает интенсивность фосфорилирования суммарных гистонов в повреждённых клетках [Остапец Н.Н., Блюм Я.Б., Асламова Л.И. и др., 1986]. Серотонин способен стимулировать синтез РНК [Остапец Н.Н., Блюм Я.Б., Асламова Л.И. и др., 1982] и ДНК в регенерирующих тканях [Balasubramanian S., Paulose C.S. Induction of DNA synthesis in primary cultures of rat hepatocites by serotonin: possible involvement of serotonin S2 receptor // Hepatology. – 1998. Vol. 27, № 1. – Р. 62–66.], а также оказывать и другие цитопротекторные эффекты [Шур В.Ю., Самотруева М.А., Мажитова М.В., Тризно Н.Н., Файзиев Р.М., Петренко Л.В., Шур Ю.В. Серотонин: биологические свойства и перспективы клинического применения // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 7-3. – С. 621-629; URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34498 (дата обращения: 27.03.2020)].

Психологическое действие серотонина

В отличие от наркотических веществ серотонин сам по себе не вызывает приятных или «улётных» ощущений. Его роль заключается совсем в другом: он уменьшает всё то, что «слишком». Так, например, он уменьшает силу и остроту слишком сильных «зашкаливающих» переживаний. Как плохих, так и хороших. Он успокаивает, но при этом не вызывает апатии, потому что апатия — это тоже «слишком» сильное чувство! Серотонин — гормон умеренности и уверенности. Можно сказать, что это вещество направляет организм на достижение «золотой середины».

В целом, серотонин мозга действует как успокоительное средство, помогая вести себя более дружелюбно, «социально ориентированно» (https://www.nkj.ru/news/26590/). В этом направлении его действие сходно с действием окситоцина, который тоже провоцирует состояние дружелюбия и безмятежности.

Он регулирует наше восприятие отношений между людьми: чем выше его уровень, тем в большей степени чужие отношения кажутся нам романтическими и близкими (по оценке отношений на фотографиях пар); и наоборот – при низком уровне серотонина чужие отношения на фотографиях казались испытуемым менее близкими (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006322311000230).

Серотонин усиливает чувство великодушия. Чем его больше, тем большую нечестность мы склнонны прощать (https://www.pnas.org/content/109/11/4281).

Повышение концентрации серотонина коррелирует с повышением щедрости человека. Правда, возможно, что эти эффекты вторичны и обусловливаются повышенным выбросом "гормона дружелюбия и безмятежности" окситоцина под действием серотонина.

Се­ро­то­ни­но­вый син­дром

Из­бы­ток се­ро­то­ни­на мо­жет быть по­тен­ци­аль­но опа­сен, вы­зы­вая по­следст­вия из­вест­ные как се­ро­то­ни­но­вый син­дром. Та­кая кри­ти­чес­кая кон­цент­ра­ция се­ро­то­ни­на за­час­тую яв­ля­ет­ся следст­ви­ем па­рал­лель­но­го при­ме­не­ния ан­ти­деп­рес­сан­тов клас­сов ин­ги­би­то­ров мо­но­ами­но­ок­си­да­зы и се­лек­тив­ных ин­ги­би­то­ров об­рат­но­го за­хва­та се­ро­то­ни­на.

Се­ро­то­нин как гор­моноид

Се­ро­то­нин иг­ра­ет важ­ную роль в про­цес­сах свёр­ты­ва­ния кро­ви. Тром­бо­ци­ты кро­ви со­дер­жат зна­чи­тель­ные ко­ли­чест­ва се­ро­то­ни­на и об­ла­да­ют спо­соб­ностью за­хва­ты­вать и на­кап­ли­вать се­ро­то­нин из плаз­мы кро­ви. Се­ро­то­нин по­вы­ша­ет функ­ци­о­наль­ную ак­тив­ность тром­бо­ци­тов и их склон­ность к аг­ре­га­ции и об­ра­зо­ва­нию тром­бов. Сти­му­ли­руя спе­ци­фи­чес­кие се­ро­то­ни­но­вые ре­цеп­то­ры в пе­че­ни, се­ро­то­нин вы­зы­ва­ет уве­ли­че­ние син­те­за пе­ченью фак­то­ров свёр­ты­ва­ния кро­ви. Вы­де­ле­ние се­ро­то­ни­на из по­вреж­дён­ных тка­ней яв­ля­ет­ся од­ним из ме­ха­низ­мов обес­пе­че­ния свёр­ты­ва­ния кро­ви по мес­ту по­вреж­де­ния.

Се­ро­то­нин участ­ву­ет в про­цес­сах ал­лер­гии и вос­па­ле­ния. Он по­вы­ша­ет про­ни­ца­е­мость со­су­дов, уси­ли­ва­ет хе­мо­так­сис и миг­ра­цию лей­ко­ци­тов в очаг вос­па­ле­ния, уве­ли­чи­ва­ет со­дер­жа­ние эози­но­фи­лов в кро­ви, уси­ли­ва­ет де­гра­ну­ля­цию туч­ных кле­ток и вы­сво­бож­де­ние дру­гих ме­диа­то­ров ал­лер­гии и вос­па­ле­ния. Мест­ное (на­при­мер, внут­ри­мы­шеч­ное) вве­де­ние эк­зо­ген­но­го се­ро­то­ни­на вы­зы­ва­ет силь­ную боль в мес­те вве­де­ния. Пред­по­ло­жи­тель­но се­ро­то­нин на­ря­ду с гис­та­ми­ном и прос­таг­лан­ди­на­ми, раз­дра­жая ре­цеп­то­ры в тка­нях, иг­ра­ет роль в воз­ник­но­ве­нии бо­ле­вой им­пуль­са­ции из ме­с­та по­вреж­де­ния или вос­па­ле­ния.

Так­же боль­шое ко­ли­чест­во се­ро­то­ни­на про­из­во­дит­ся в ки­шеч­ни­ке. Се­ро­то­нин иг­ра­ет важ­ную роль в ре­гу­ля­ции мо­то­ри­ки и сек­ре­ции в же­лу­доч­но-ки­шеч­ном трак­те, уси­ли­вая его пе­рис­таль­ти­ку и сек­ре­тор­ную ак­тив­ность. Кро­ме то­го, се­ро­то­нин иг­ра­ет роль фак­то­ра рос­та для не­ко­то­рых ви­дов сим­био­ти­чес­ких мик­ро­ор­га­низ­мов, уси­ли­ва­ет бак­те­ри­аль­ный ме­та­бо­лизм в толс­той киш­ке. Са­ми бак­те­рии толс­той киш­ки так­же вно­сят не­ко­то­рый вклад в сек­ре­цию се­ро­то­ни­на ки­шеч­ни­ком, по­сколь­ку мно­гие ви­ды сим­био­ти­чес­ких бак­те­рий об­ла­да­ют спо­соб­ностью де­кар­бок­си­ли­ро­вать три­пто­фан. При дис­бак­те­ри­о­зе и ря­де дру­гих за­бо­ле­ва­ний толс­той киш­ки про­дук­ция се­ро­то­ни­на ки­шеч­ни­ком зна­чи­тель­но сни­жа­ет­ся.

Мас­сив­ное вы­сво­бож­де­ние се­ро­то­ни­на из по­ги­ба­ю­щих кле­ток сли­зис­той же­луд­ка и ки­шеч­ни­ка при воз­дейст­вии цито­ток­си­чес­ких хи­миоп­ре­па­ра­тов яв­ля­ет­ся од­ной из при­чин воз­ник­но­ве­ния тош­но­ты и рво­ты, диа­реи при хи­мио­те­ра­пии зло­ка­чест­вен­ных опу­хо­лей. Ана­ло­гич­ное со­сто­я­ние бы­ва­ет при не­ко­то­рых зло­ка­чест­вен­ных опу­хо­лях, эк­то­пи­чес­ки про­ду­ци­ру­ю­щих се­ро­то­нин.

Боль­шое со­дер­жа­ние се­ро­то­ни­на так­же от­ме­ча­ет­ся в мат­ке. Се­ро­то­нин иг­ра­ет роль в па­рак­рин­ной ре­гу­ля­ции со­кра­ти­мос­ти мат­ки и ма­точ­ных труб и в ко­ор­ди­на­ции ро­дов. Про­дук­ция се­ро­то­ни­на в ми­омет­рии воз­рас­та­ет за не­сколь­ко ча­сов или дней до ро­дов и ещё боль­ше уве­ли­чи­ва­ет­ся не­по­средст­вен­но в про­цес­се ро­дов. Так­же се­ро­то­нин во­вле­чён в про­цесс ову­ля­ции — со­дер­жа­ние се­ро­то­ни­на (и ря­да дру­гих био­ло­ги­чес­ки ак­тив­ных ве­ществ) в фол­ли­ку­ляр­ной жид­кос­ти уве­ли­чи­ва­ет­ся не­по­средст­вен­но пе­ред раз­ры­вом фол­ли­ку­ла, что, по-ви­ди­мо­му, при­во­дит к уве­ли­че­нию внут­ри­фол­ли­ку­ляр­но­го дав­ле­ния.

Се­ро­то­нин ока­зы­ва­ет зна­чи­тель­ное вли­я­ние на про­цес­сы воз­буж­де­ния и тор­мо­же­ния в сис­те­ме по­ло­вых ор­га­нов. На­при­мер, уве­ли­че­ние кон­цент­ра­ции се­ро­то­ни­на у муж­чин за­дер­жи­ва­ет на­ступ­ле­ние эяку­ля­ции.

Па­то­ло­гии, свя­зан­ные с се­ро­то­ни­ном

Де­фи­цит или ин­ги­би­ро­ва­ние се­ро­то­ни­нер­ги­чес­кой пе­ре­да­чи, то есть сни­же­ние уров­ня се­ро­то­ни­на в моз­гу при­во­дит к де­прес­сив­ным со­сто­я­ни­ям и к тя­же­лым фор­мам миг­ре­ни.

Ги­пе­рак­ти­ва­ция не­ко­то­рых ти­пов 5-HT ре­цеп­то­ров при­во­дит к гал­лю­ци­на­ци­ям, раз­ви­тию не­сколь­ких форм ши­зо­фре­нии.

Источники:

http://www.dytyna.info/encyclopedia/3385

Шур В.Ю., Самотруева М.А., Мажитова М.В., Тризно Н.Н., Файзиев Р.М., Петренко Л.В., Шур Ю.В. Серотонин: биологические свойства и перспективы клинического применения // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 7-3. – С. 621-629; URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34498 (дата обращения: 27.03.2020)

Видеолекция: Серотонин. В.А. Дубынин