Serumo serotoninas

Suaugusiųjų kraujo serume serotonino koncentracijos pamatinės vertės (norma) yra 0,22–2,05 μmol/l (40–80 μg/l); visame kraujyje – 0,28–1,14 μmol/l (50–200 ng/ml).

Serotoninas (oksitriptaminas) yra biogeninis aminas, daugiausia randamas trombocituose. Bet kuriuo metu organizme cirkuliuoja iki 10 mg serotonino. Nuo 80 iki 95 % viso serotonino kiekio organizme yra sintezuojama ir saugoma virškinamojo trakto enterochromafino ląstelėse. Serotoninas susidaro iš triptofano dekarboksilinimo metu. Virškinimo trakto enterochromafino ląstelėse didžioji dalis serotonino yra adsorbuojama trombocitų ir patenka į kraują. Šis aminas dideliais kiekiais yra lokalizuotas daugelyje smegenų dalių , jo daug yra odos putliosiose ląstelėse, jis randamas daugelyje vidaus organų, įskaitant įvairias endokrinines liaukas.

Serotoninas sukelia trombocitų agregaciją ir fibrino molekulių polimerizaciją; trombocitopenijos atveju jis gali normalizuoti kraujo krešulio susitraukimą. Jis stimuliuoja kraujagyslių, broncholių ir žarnyno lygiuosius raumenis. Stimuliuodamas lygiuosius raumenis, serotoninas siaurina bronchioles, padidindamas žarnyno peristaltiką, o susiaurindamas inkstų kraujagyslių tinklą, sumažina diurezę. Serotonino trūkumas yra funkcinės žarnyno nepraeinamumo priežastis. Smegenų serotoninas slopina reprodukcinės sistemos, įskaitant kankorėžinę liauką, funkciją.

Labiausiai ištirtas serotonino metabolizmo kelias yra jo pavertimas 5-hidroksiindolacto rūgštimi, veikiant monoamino oksidazei. Šis kelias metabolizuoja 20–52 % serotonino žmogaus organizme.

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

Ligos ir būklės, kurioms esant pasikeičia serotonino koncentracija kraujo serume

Serotonino kiekis yra padidėjęs

• Pilvo karcinomos metastazės.
• Medulinis skydliaukės vėžys.
• Dempingo sindromas.
• Ūminis žarnyno nepraeinamumas.
• Cistinė fibrozė.
• Miokardo infarktas.

Karcinoidinis sindromas yra reta liga, kurią sukelia padidėjusi karcinoido išskiriamo serotonino sekrecija. Daugiau nei 95 % atvejų jis lokalizuojasi virškinamajame trakte ( apendiksas – 45,9 %, klubinė žarna – 27,9 %, tiesioji žarna – 16,7 %), tačiau gali būti ir plaučiuose, šlapimo pūslėje ir kt. Karcinoidas išsivysto iš žarnyno kriptų argirofilinių ląstelių. Kartu su serotoninu karcinoidas gamina histaminą, bradikininą ir kitus aminus, taip pat prostaglandinus. Visi karcinoidai yra potencialiai piktybiniai. Piktybiškumo rizika didėja didėjant naviko dydžiui.

Sergant karcinoidiniu sindromu, serotonino koncentracija kraujyje padidėja 5–10 kartų. Sveikiems žmonėms serotoninui sintetinti sunaudojama tik 1 % triptofano, o sergantiems karcinoidu – iki 60 %. Padidėjusi serotonino sintezė navike lemia nikotino rūgšties sintezės sumažėjimą ir vitamino PP trūkumui būdingų simptomų (pelagros) atsiradimą. Sergančiųjų piktybiniu karcinoidu šlapime aptinkama daug serotonino metabolizmo produktų – 5-hidroksiindolacto ir 5-hidroksiindolaceto rūgščių. 5-hidroksiindolacto rūgšties išsiskyrimas su šlapimu, viršijantis 785 μmol/parą (norma yra 10,5–36,6 μmol/parą), laikomas prognostiškai nepalankiu ženklu. Po radikalaus chirurginio karcinoido pašalinimo serotonino koncentracija kraujyje ir jo metabolizmo produktų išsiskyrimas su šlapimu normalizuojasi. Jei serotonino metabolizmo produktų išsiskyrimas nenormalizuojasi, tai rodo, kad operacija nebuvo radikali arba kad yra metastazių. Serotonino koncentracijos kraujyje padidėjimas gali pasireikšti ir sergant kitomis virškinimo trakto ligomis.

Serotonino kiekis sumažėja

• Dauno sindromas
• Negydoma fenilketonurija

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

Serotonino poveikis metabolizmui

Šoko metu serotonino kiekis visuose organuose žymiai padidėja, sutrinka amino metabolizmas ir padidėja jo metabolitų kiekis.

Serotonino ir histamino kiekio audiniuose didinimo mechanizmai

Mechanizmas	Juos sukeliantys veiksniai
Putliųjų ląstelių, žarnyno enterochromafino ląstelių degranuliacija; aminų išsiskyrimas	Mažos molekulinės masės (monoaminai, diaminai, aromatiniai aminai), stambiamolekulinės (nuodai, toksinai, antigenų-antikūnų kompleksai, peptonas, anafilaktinas) medžiagos
Katabolizmo, proteolizės, autolizės intensyvinimas	Gliukokortikoidų, skydliaukės hormonų pokyčiai, perteklius, padidėjęs proteolitinių fermentų aktyvumas, hipoksija
Padidėjęs bakterijų audinių mitochondrijų triptofano ir histidino dekarboksilazės aktyvumas	Mineralokortikoidų perteklius, gliukokortikoidų trūkumas, adrenalino perteklius ir noradrenalino trūkumas
Sumažėjęs mitochondrijų mono- ir diamino oksidazių aktyvumas	Kortikosteroidų perteklius, padidėjusi biogeninių aminų koncentracija (substrato slopinimas), sutrikusi rūgščių ir šarmų pusiausvyra, hipoksija, hipotermija
Perskirstymas iš depo įstaigų	Mikrocirkuliacijos sutrikimas odoje, plaučiuose, virškinimo trakte

Serotoninas veikia įvairius metabolizmo tipus, bet daugiausia bioenergetikos procesus, kurie šoko metu labai sutrinka. Serotoninas sukelia šiuos angliavandenių metabolizmo pokyčius: padidėjusį kepenų, miokardo ir griaučių raumenų fosforilazių aktyvumą, sumažėjusį glikogeno kiekį jose, hiperglikemiją, stimuliuojant glikolizę, gliukoneogenezę ir gliukozės oksidaciją pentozfosfato cikle.

Serotoninas padidina deguonies įtampą kraujyje ir jo suvartojimą audiniuose. Priklausomai nuo koncentracijos, jis arba slopina kvėpavimą ir oksidacinį fosforilinimą širdies ir smegenų mitochondrijose, arba juos stimuliuoja. Reikšmingas (2–20 kartų) serotonino kiekio padidėjimas audiniuose lemia oksidacinių procesų intensyvumo sumažėjimą. Daugelyje organų (inkstų ir kepenų), kurių bioenergetiniai procesai šoko metu yra labiausiai sutrikę, serotonino kiekis ypač padidėja (16–24 kartus). Smegenyse serotonino kiekis padidėja mažiau (2–4 kartus), o jose vykstantys energijos procesai ilgą laiką išlieka aukšto lygio. Serotonino poveikis atskirų kvėpavimo grandinės sistemos grandžių aktyvumui šoko metu skirtinguose organuose nėra vienodas. Jei smegenyse jis padidina NADH2 aktyvumą ir sumažina sukcinato dehidrogenazės (SDH) aktyvumą, tai kepenyse padidina SDH ir citochromo oksidazės aktyvumą. Fermentų aktyvavimo mechanizmas paaiškinamas serotonino poveikiu adenilato ciklazei, vėliau iš ATP susidarant cAMP. Manoma, kad cAMP yra tarpląstelinis serotonino veikimo tarpininkas. Serotonino kiekis audiniuose koreliuoja su energijos fermentų aktyvumo lygiu (ypač SDH ir kepenų ATPazės). SDH aktyvavimas serotoninu šoko metu yra kompensacinio pobūdžio. Tačiau per didelis serotonino kaupimasis lemia tai, kad šio ryšio pobūdis tampa atvirkštinis, o SDH aktyvumas mažėja. Gintaro rūgšties, kaip oksidacijos produkto, naudojimo ribojimas žymiai sumažina inkstų energetines galimybes šoko metu. Vystantis šokui, atsiranda ryšys tarp serotonino kiekio inkstuose ir LDH aktyvumo, o tai rodo serotonino aktyvuojančio poveikio perėjimą nuo sukcinato vartojimo (fiziologinėmis sąlygomis) prie laktato vartojimo dėl SDH slopinimo, o tai yra adaptacinė reakcija.

Be to, serotoninas veikia purino nukleotidų kiekį ir metabolizmą, kurių kiekio padidėjimas mitochondrijose stimuliuoja ATP apyvartos greitį. Serotoninas sudaro grįžtamai disocijuojantį micelinį kompleksą su ATP. Serotonino kiekio sumažėjimas ląstelėse koreliuoja su ATP kiekio sumažėjimu jose.

Serotonino kaupimasis šoko metu tam tikru mastu yra susijęs su ATP kiekio pokyčiais. Tuo pačiu metu negalima atmesti ir kitų tarpląstelinio serotonino ryšio su baltymais, lipidais, polisacharidais ir dvivalenčiais katijonais formų, kurių kiekis audiniuose taip pat kinta šoko metu.

Serotonino dalyvavimas ląstelės viduje vykstančiuose energijos procesuose apima ne tik energijos susidarymą, bet ir jos išskyrimą dalyvaujant ATP hidrolazėms. Serotoninas aktyvina Mg-ATPazę. Padidėjęs kepenų mitochondrijų ATPazės aktyvumas šoko metu taip pat gali būti padidėjusio serotonino kiekio pasekmė.

Taigi, serotonino kaupimasis kūno audiniuose šoko metu gali aktyviai paveikti angliavandenių metabolizmą glikolizės ir pentozių cikluose, kvėpavimą ir su juo susijusį fosforilinimą, energijos kaupimą ir panaudojimą ląstelėse. Molekulinis serotonino veikimo mechanizmas yra tarpininkaujamas jonų judėjimu palei membraną.

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

Serotonino poveikis organų funkcijoms

Sisteminis serotonino poveikis pasireiškia specifiniu jo poveikiu daugelio organų funkcinei būklei. Intraventrikulinis serotonino vartojimas dozėmis, artimomis šoko dozėms, ir intraveninis b-oksitriptofano (lengvai prasiskverbiančio pro hematoencefalinį barjerą ir smegenyse paverčiamo serotoninu) vartojimas sukelia fazinius smegenų bioelektrinio aktyvumo pokyčius, būdingus aktyvacijos reakcijai žievėje, pagumburyje ir tarpsmegeniniame tinklelyje. Panašūs smegenų pokyčiai nustatyti ir šoko vystymosi dinamikoje, o tai netiesiogiai rodo reikšmingą serotonino vaidmenį keičiant centrinės nervų sistemos funkciją šoko metu. Serotoninas dalyvauja membraninio potencialo atsiradime ir nervinių impulsų sinapsinio perdavimo organizavime. Organizmo prisitaikymą prie ekstremalių poveikių lydi serotonino kiekio padidėjimas smegenyse dėl serotonerginių neuronų galios padidėjimo. Padidėjęs serotonino kiekis pagumburyje aktyvina neurosekreciją ir sustiprina hipofizės funkciją. Tačiau reikšmingas serotonino kaupimasis smegenyse gali atlikti svarbų vaidmenį jų edemos vystymuisi.

Serotoninas turi didelį daugialypį poveikį širdies ir kraujagyslių sistemai. Didelės dozės (10 mg ar daugiau) sukelia širdies sustojimą įvairiems eksperimentiniams gyvūnams. Tiesioginis serotonino poveikis miokardui sukelia sisteminę ir koronarinę hipertenziją, taip pat sunkius kraujotakos sutrikimus širdies raumenyje, lydimus jo nekrozes („serotonino“ infarktas). Šiuo atveju miokardo oksidacinio ir angliavandenių-fosforo metabolizmo pokyčiai yra artimi tiems, kurie atsiranda sutrikus vainikinei kraujotakai. EKG šoko metu matomi labai reikšmingi pokyčiai: širdies susitraukimų dažnio padidėjimas, po kurio seka sulėtėjimas, ekstrasistolės, laipsniškas širdies elektrinės ašies poslinkis į kairę ir skilvelių komplekso deformacija, kuri gali būti vainikinės kraujotakos sutrikimų pasekmė.

Serotonino poveikis kraujospūdžiui priklauso nuo vartojimo greičio, dozės ir būdo, taip pat nuo eksperimentinių gyvūnų rūšies. Taigi, katėms, triušiams ir žiurkėms į veną suleidus serotonino, daugeliu atvejų atsiranda hipotenzija. Žmonėms ir šunims tai sukelia fazinius pokyčius: trumpalaikę hipotenziją, po kurios seka hipertenzija ir vėlesnė hipotenzija. Miego arterija yra labai jautri net ir mažoms serotonino dozėms. Manoma, kad yra dviejų tipų receptoriai, per kuriuos parasimpatinė nervų sistema ir miego arterijos glomerulai perduoda serotonino kraujospūdį ir depresiją didinantį poveikį. Į veną suleidus serotonino dozę, maždaug atitinkančią jo kiekį cirkuliuojančio kraujo tūryje šoko metu, sumažėja sisteminis kraujospūdis, širdies išstūmis ir periferinių kraujagyslių pasipriešinimas. Serotonino kiekio sumažėjimas žarnyno sienelėje ir plaučių audiniuose tikriausiai susijęs su šio amino mobilizacija iš depo. Serotonino poveikis kvėpavimo organams gali būti tiek vietinis, tiek refleksinis, sukeldamas bronchų spazmą ir padidėjusį kvėpavimo dažnį žiurkėms.

Inkstuose yra nedidelis kiekis serotonino, tačiau jo metabolizmas išemijos metu labai pasikeičia. Didelės serotonino dozės sukelia nuolatinį patologinį kraujagyslių spazmą, išemiją, nekrozės židinius žievėje, kanalėlių aparato nykimą, degeneraciją ir nekrozę. Toks morfologinis vaizdas primena mikroskopinius inkstų pokyčius šoko metu. Reikšmingas (10–20 kartų) ir nuolatinis serotonino kiekio padidėjimas inkstų audinyje šoko metu gali sukelti ilgalaikį jų kraujagyslių spazmą. Ypač didelis serotonino kiekis stebimas esant dizuriniams sutrikimams. Ūminio inkstų nepakankamumo atveju serotonino koncentracija kraujyje padidėja oligurijos ir anurijos stadijoje, pradeda mažėti diurezės atsigavimo laikotarpiu ir normalizuojasi poliurijos fazėje, o atsigavimo metu tampa mažesnė už fiziologines vertes. Serotoninas mažina inkstų plazmos srautą, glomerulų filtracijos greitį, diurezę ir natrio bei chloridų išsiskyrimą su šlapimu. Šių sutrikimų mechanizmas atsiranda dėl intraglomerulinio hidrostatinio slėgio ir filtracijos sumažėjimo, taip pat dėl natrio kiekio osmosinio gradiento padidėjimo meduloje ir distaliniuose kanalėliuose, dėl ko padidėja reabsorbcija. Serotoninas yra svarbus inkstų nepakankamumo šoko mechanizme.

Taigi, vidutinio stiprumo serotonino kaupimasis smegenyse ir jo centrinis poveikis šoko metu gali būti naudingas, ypač HPAS aktyvavimo požiūriu. Energijos fermentų aktyvavimas serotoninu taip pat turėtų būti laikomas teigiamu, kompensaciniu reiškiniu šoko metu. Tačiau per didelis serotonino kaupimasis miokarde ir inkstuose sukuria tiesioginės per didelės amino įtakos vainikinių ir inkstų kraujotakai, jo metabolizmo sutrikimo ir širdies bei inkstų nepakankamumo atsiradimo galimybę.

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