Sérový serotonín

Referenčné hodnoty (norma) pre koncentráciu serotonínu v krvnom sére u dospelých sú 0,22 – 2,05 μmol/l (40 – 80 μg/l); v plnej krvi – 0,28 – 1,14 μmol/l (50 – 200 ng/ml).

Serotonín (oxytryptamín) je biogénny amín, ktorý sa nachádza predovšetkým v krvných doštičkách. V tele cirkuluje v danom čase až 10 mg serotonínu. 80 až 95 % celkového množstva serotonínu v tele sa syntetizuje a ukladá v enterochromafínnych bunkách gastrointestinálneho traktu. Serotonín sa tvorí z tryptofánu v dôsledku dekarboxylácie. V enterochromafínnych bunkách gastrointestinálneho traktu sa väčšina serotonínu adsorbuje krvnými doštičkami a vstupuje do krvného obehu. Tento amín je vo veľkom množstve lokalizovaný v mnohých častiach mozgu , veľa ho je v mastocytoch kože a nachádza sa v mnohých vnútorných orgánoch vrátane rôznych endokrinných žliaz.

Serotonín spôsobuje agregáciu krvných doštičiek a polymerizáciu molekúl fibrínu; pri trombocytopénii môže normalizovať retrakciu krvnej zrazeniny. Má stimulačný účinok na hladké svalstvo ciev, bronchiolov a čriev. Stimuláciou hladkého svalstva serotonín zužuje bronchioly, čo spôsobuje zvýšenú peristaltiku čriev, a vazokonstrikciou renálnej cievnej siete vedie k zníženej diuréze. Nedostatok serotonínu je základom funkčnej črevnej obštrukcie. Mozgový serotonín má tlmivý účinok na funkciu reprodukčného systému zahŕňajúcu epifýzu.

Najštudovanejšou dráhou metabolizmu serotonínu je jeho premena na kyselinu 5-hydroxyindoleoctovú pomocou monoaminooxidázy. Táto dráha metabolizuje 20 – 52 % serotonínu v ľudskom tele.

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

Choroby a stavy, pri ktorých sa mení koncentrácia serotonínu v krvnom sére

Serotonín je zvýšený

• Metastázy brušného karcinómu.
• Medulárny karcinóm štítnej žľazy.
• Dumpingový syndróm.
• Akútna črevná obštrukcia.
• Cystická fibróza.
• Infarkt myokardu.

Karcinoidný syndróm je zriedkavé ochorenie spôsobené zvýšenou sekréciou serotonínu karcinoidom, ktorý je vo viac ako 95 % prípadov lokalizovaný v gastrointestinálnom trakte ( slepé črevo - 45,9 %, ileum - 27,9 %, konečník - 16,7 %), ale môže sa nachádzať aj v pľúcach, močovom mechúre atď. Karcinoid sa vyvíja z argyrofilných buniek črevných krypt. Spolu so serotonínom produkuje karcinoid histamín, bradykinín a ďalšie amíny, ako aj prostaglandíny. Všetky karcinoidy sú potenciálne malígne. Riziko malignity sa zvyšuje so zväčšujúcou sa veľkosťou nádoru.

Koncentrácia serotonínu v krvi pri karcinoidnom syndróme sa zvyšuje 5 až 10-krát. U zdravých ľudí sa na syntézu serotonínu používa iba 1 % tryptofánu, zatiaľ čo u pacientov s karcinoidom až 60 %. Zvýšená syntéza serotonínu v nádore vedie k zníženiu syntézy kyseliny nikotínovej a rozvoju symptómov špecifických pre nedostatok vitamínu PP (pelagra). V moči pacientov s malígnym karcinoidom sa zisťuje veľké množstvo produktov metabolizmu serotonínu - kyselina 5-hydroxyindoloctová a kyselina 5-hydroxyindoloctová. Vylučovanie kyseliny 5-hydroxyindoloctovej močom, ktoré presahuje 785 μmol/deň (norma je 10,5 – 36,6 μmol/deň), sa považuje za prognosticky nepriaznivý znak. Po radikálnom chirurgickom odstránení karcinoidu sa koncentrácia serotonínu v krvi a vylučovanie jeho metabolických produktov močom normalizujú. Absencia normalizácie vylučovania produktov metabolizmu serotonínu naznačuje, že operácia nebola radikálna alebo že boli prítomné metastázy. Určité zvýšenie koncentrácie serotonínu v krvi sa môže vyskytnúť aj pri iných ochoreniach gastrointestinálneho traktu.

Serotonín je znížený

• Downov syndróm
• Neliečená fenylketonúria

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

Vplyv serotonínu na metabolizmus

Pri šoku sa výrazne zvyšuje obsah serotonínu vo všetkých orgánoch, pričom sa narúša metabolizmus amínu a zvyšuje sa obsah jeho metabolitov.

Mechanizmy na zvýšenie obsahu serotonínu a histamínu v tkanivách

Mechanizmus	Faktory, ktoré ich spôsobujú
Degranulácia mastocytov, črevných enterochromafínnych buniek; uvoľňovanie amínov	Nízkomolekulárne (monoamíny, diamíny, aromatické amíny), makromolekulárne (jedy, toxíny, komplex antigén-protilátka, peptón, anafylaktín) látky
Zintenzívnenie katabolizmu, proteolýzy, autolýzy	Zmena, nadbytok glukokortikoidov, hormónov štítnej žľazy, zvýšená aktivita proteolytických enzýmov, hypoxia
Zvýšená aktivita mitochondriálneho tryptofánu a histidíndekarboxylázy v bakteriálnom tkanive	Nadbytok mineralokortikoidov, nedostatok glukokortikoidov, nadbytok adrenalínu a nedostatok noradrenalínu
Znížená aktivita mitochondriálnych mono- a diamínoxidáz	Nadbytok kortikosteroidov, zvýšená koncentrácia biogénnych amínov (inhibícia substrátu), zhoršená acidobázická rovnováha, hypoxia, hypotermia
Prerozdelenie z depných telies	Porušenie mikrocirkulácie v koži, pľúcach, gastrointestinálnom trakte

Serotonín ovplyvňuje rôzne typy metabolizmu, najmä však bioenergetické procesy, ktoré sú pri šoku výrazne narušené. Serotonín spôsobuje nasledujúce zmeny v metabolizme sacharidov: zvýšenú aktivitu fosforyláz pečene, myokardu a kostrového svalstva, znížený obsah glykogénu v nich, hyperglykémiu, stimuláciu glykolýzy, glukoneogenézy a oxidácie glukózy v pentózofosfátovom cykle.

Serotonín zvyšuje tlak kyslíka v krvi a jeho spotrebu tkanivami. V závislosti od koncentrácie buď inhibuje dýchanie a oxidačnú fosforyláciu v mitochondriách srdca a mozgu, alebo ich stimuluje. Významné (2-20-násobné) zvýšenie obsahu serotonínu v tkanivách vedie k zníženiu intenzity oxidačných procesov. V mnohých orgánoch (obličky a pečeň), v ktorých sú bioenergetické procesy pri šoku najviac narušené, je obsah serotonínu obzvlášť výrazne zvýšený (16-24-násobne). Obsah serotonínu v mozgu sa zvyšuje v menšej miere (2-4-násobne) a energetické procesy v ňom zostávajú dlhodobo na vysokej úrovni. Účinok serotonínu na aktivitu jednotlivých článkov systému dýchacieho reťazca pri šoku nie je v rôznych orgánoch rovnaký. Ak v mozgu zvyšuje aktivitu NADH2 a znižuje aktivitu sukcinátdehydrogenázy (SDH), potom v pečeni zvyšuje aktivitu SDH a cytochróm oxidázy. Mechanizmus aktivácie enzýmu sa vysvetľuje účinkom serotonínu na adenylátcyklázu s následnou tvorbou cAMP z ATP. Predpokladá sa, že cAMP je intracelulárny mediátor účinku serotonínu. Obsah serotonínu v tkanivách koreluje s úrovňou aktivity energetických enzýmov (najmä s SDH a pečeňovou ATPázou). Aktivácia SDH serotonínom v šoku má kompenzačný charakter. Nadmerná akumulácia serotonínu však vedie k tomu, že charakter tohto vzťahu sa stáva inverzným, zatiaľ čo aktivita SDH klesá. Obmedzenie použitia kyseliny jantárovej ako oxidačného produktu významne znižuje energetické možnosti obličiek v šoku. S rozvojom šoku sa objavuje vzťah medzi množstvom serotonínu v obličkách a aktivitou LDH, čo naznačuje zmenu aktivačného účinku serotonínu z použitia sukcinátu (za fyziologických podmienok) na spotrebu laktátu v dôsledku inhibície SDH, čo je adaptívna reakcia.

Okrem toho serotonín ovplyvňuje obsah a metabolizmus purínových nukleotidov, ktorých zvýšenie hladiny v mitochondriách stimuluje rýchlosť obratu ATP. Serotonín tvorí s ATP reverzibilne disociujúci micelárny komplex. Pokles obsahu serotonínu v bunkách koreluje so znížením hladiny ATP v nich.

Akumulácia serotonínu počas šoku je do istej miery spojená so zmenami v obsahu ATP. Zároveň nemožno vylúčiť prítomnosť iných foriem intracelulárneho spojenia serotonínu s proteínmi, lipidmi, polysacharidmi a dvojmocnými katiónmi, ktorých hladina v tkanivách sa počas šoku tiež mení.

Účasť serotonínu na intracelulárnych energetických procesoch spočíva nielen v tvorbe energie, ale aj v jej uvoľňovaní za účasti ATP hydroláz. Serotonín aktivuje Mg-ATPázu. Zvýšená aktivita pečeňovej mitochondriálnej ATPázy pri šoku môže byť tiež dôsledkom zvýšených hladín serotonínu.

Akumulácia serotonínu v telesných tkanivách počas šoku teda môže aktívne ovplyvňovať metabolizmus sacharidov v glykolytických a pentózových cykloch, dýchanie a s tým spojenú fosforyláciu, akumuláciu a využitie energie v bunkách. Molekulárny mechanizmus účinku serotonínu je sprostredkovaný pohybom iónov pozdĺž membrány.

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

Vplyv serotonínu na funkcie orgánov

Pôsobenie serotonínu na systémovej úrovni spočíva v jeho špecifickom vplyve na funkčný stav mnohých orgánov. Intraventrikulárne podanie serotonínu v dávkach blízkych šokovým dávkam a intravenózne podanie b-oxytryptofánu (ľahko prenikajúceho hematoencefalickou bariérou a premieňajúceho sa v mozgu na serotonín) spôsobuje fázové zmeny v bioelektrickej aktivite mozgu, charakteristické pre aktivačnú reakciu v kôre, hypotalame a mezencefalickej retikulárnej formácii. Podobné zmeny v mozgu boli zistené aj v dynamike vývoja šoku, čo nepriamo naznačuje významnú úlohu serotonínu pri zmene funkcie centrálneho nervového systému počas šoku. Serotonín sa podieľa na vzniku membránového potenciálu a organizácii synaptického prenosu nervových impulzov. Adaptácia tela na extrémne účinky je sprevádzaná zvýšením obsahu serotonínu v mozgu v dôsledku zvýšenia výkonu serotonergných neurónov. Zvýšenie obsahu serotonínu v hypotalame aktivuje neurosekréciu a zvyšuje funkciu hypofýzy. Významná akumulácia serotonínu v mozgu však môže zohrávať dôležitú úlohu pri rozvoji jeho edému.

Serotonín má významný mnohostranný účinok na kardiovaskulárny systém. Veľké dávky (10 mg alebo viac) spôsobujú zástavu srdca u rôznych typov experimentálnych zvierat. Priame účinky serotonínu na myokard spôsobujú systémovú a koronárnu hypertenziu, ako aj závažné poruchy krvného obehu v srdcovom svale, sprevádzané jeho nekrózou ("serotonínový" infarkt). V tomto prípade sú zmeny v oxidačnom a sacharidovo-fosforovom metabolizme myokardu blízke zmenám, ktoré sa vyskytujú pri poruchách koronárneho obehu. EKG pri šoku vykazuje veľmi významné zmeny: zvýšenie a následné spomalenie srdcovej frekvencie, extrasystoly, postupný posun elektrickej osi srdca doľava a deformáciu ventrikulárneho komplexu, čo môže byť dôsledkom porúch koronárneho obehu.

Účinok serotonínu na krvný tlak závisí od rýchlosti, dávky a spôsobu podávania, ako aj od typu pokusných zvierat. U mačiek, králikov a potkanov intravenózne podanie serotonínu vo väčšine prípadov spôsobuje hypotenziu. U ľudí a psov iniciuje fázové zmeny: krátkodobú hypotenziu, po ktorej nasleduje hypertenzia a následná hypotenzia. Karotická tepna je vysoko citlivá aj na malé dávky serotonínu. Predpokladá sa, že existujú dva typy receptorov, prostredníctvom ktorých sú presorické a depresorické účinky serotonínu sprostredkované parasympatickým nervovým systémom a karotickým glomerulom. Intravenózne podanie serotonínu v dávke približne zodpovedajúcej jeho obsahu v objeme cirkulujúcej krvi pri šoku spôsobuje zníženie systémového krvného tlaku, srdcového výdaja a periférneho cievneho odporu. Pokles množstva serotonínu v črevnej stene a pľúcnych tkanivách pravdepodobne súvisí s mobilizáciou tohto amínu z depa. Účinok serotonínu na dýchacie orgány môže byť lokálny aj reflexný, čo u potkanov spôsobuje bronchiolospazmus a zvýšenú frekvenciu dýchania.

Obličky obsahujú malé množstvo serotonínu, ale jeho metabolizmus sa počas ich ischémie významne mení. Veľké dávky serotonínu spôsobujú pretrvávajúci patologický cievny spazmus, ischémiu, ložiská nekrózy v kôre, degeneráciu, degeneráciu a nekrózu tubulárneho aparátu. Takýto morfologický obraz pripomína mikroskopické zmeny v obličkách počas šoku. Významné (10-20-násobné) a pretrvávajúce zvýšenie hladiny serotonínu v tkanive obličiek počas šoku môže spôsobiť dlhodobý spazmus ich ciev. Obzvlášť vysoké hladiny serotonínu sa pozorujú pri dysurických poruchách. Pri akútnom zlyhaní obličiek je koncentrácia serotonínu v krvi zvýšená v štádiu oligúrie a anúrie, začína klesať počas obdobia zotavenia z diurézy a normalizuje sa vo fáze polyúrie a počas zotavenia klesá pod fyziologické hodnoty. Serotonín znižuje prietok plazmy obličkami, rýchlosť glomerulárnej filtrácie, diurézu a vylučovanie sodíka a chloridov močom. Mechanizmus týchto porúch je spôsobený znížením intraglomerulárneho hydrostatického tlaku a filtrácie, ako aj zvýšením osmotického gradientu obsahu sodíka v mieche a distálnych tubuloch, čo vedie k zvýšenej reabsorpcii. Serotonín je dôležitý v mechanizme zlyhania obličiek pri šoku.

Mierna akumulácia serotonínu v mozgu a jeho centrálny účinok pri šoku môžu byť teda užitočné, najmä z hľadiska aktivácie HPAS. Aktivácia energetických enzýmov serotonínom by sa mala tiež považovať za pozitívny, kompenzačný jav pri šoku. Nadmerne vysoká akumulácia serotonínu v myokarde a obličkách však vytvára možnosť priameho nadmerného vplyvu amínu na koronárny a renálny obeh, narušenia jeho metabolizmu a vzniku srdcového a renálneho zlyhania.

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