Serotonīna serums

Serotonīna koncentrācijas references vērtības (norma) asins serumā pieaugušajiem ir 0,22–2,05 μmol/l (40–80 μg/l); pilnasinīs — 0,28–1,14 μmol/l (50–200 ng/ml).

Serotonīns (oksitriptamīns) ir biogēns amīns, kas galvenokārt atrodams trombocītos. Jebkurā laikā organismā cirkulē līdz 10 mg serotonīna. No 80 līdz 95% no kopējā serotonīna daudzuma organismā tiek sintezēti un uzglabāti kuņģa-zarnu trakta enterohromafīna šūnās. Serotonīns veidojas no triptofāna dekarboksilēšanas rezultātā. Kuņģa-zarnu trakta enterohromafīna šūnās lielāko daļu serotonīna adsorbē trombocīti un tas nonāk asinsritē. Šis amīns lielā daudzumā ir lokalizēts vairākās smadzeņu daļās , daudz tā ir ādas tuklajās šūnās, tas ir atrodams daudzos iekšējos orgānos, tostarp dažādos endokrīnajos dziedzeros.

Serotonīns izraisa trombocītu agregāciju un fibrīna molekulu polimerizāciju; trombocitopēnijas gadījumā tas var normalizēt asins recekļa retrakciju. Tam ir stimulējoša iedarbība uz asinsvadu, bronhiolu un zarnu gludajiem muskuļiem. Stimulējot gludos muskuļus, serotonīns sašaurina bronhiolas, izraisot palielinātu zarnu peristaltiku, un, sašaurinot nieru asinsvadu tīklu, tas samazina diurēzi. Serotonīna deficīts ir funkcionālas zarnu nosprostojuma pamatā. Smadzeņu serotonīnam ir nomācoša ietekme uz reproduktīvās sistēmas, tostarpčiekurveida dziedzera, darbību.

Visvairāk pētītais serotonīna metabolisma ceļš ir tā pārvēršana 5-hidroksiindoletiķskābē ar monoamīnoksidāzes palīdzību. Šis ceļš metabolizē 20–52% serotonīna cilvēka organismā.

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

Slimības un stāvokļi, kuros mainās serotonīna koncentrācija asins serumā

Serotonīna līmenis ir paaugstināts

• Vēdera dobuma karcinomas metastāzes.
• Medulārs vairogdziedzera vēzis.
• Dempinga sindroms.
• Akūta zarnu nosprostojums.
• Cistiskā fibroze.
• Miokarda infarkts.

Karcinoīdais sindroms ir reta slimība, ko izraisa pastiprināta serotonīna sekrēcija ar karcinoīdu, kas vairāk nekā 95% gadījumu lokalizējas kuņģa-zarnu traktā ( apendikss - 45,9%, ileums - 27,9%, taisnā zarna - 16,7%), bet var lokalizēties arī plaušās, urīnpūslī utt. Karcinoīds attīstās no zarnu kriptu argirofilām šūnām. Līdz ar serotonīnu karcinoīds ražo histamīnu, bradikinīnu un citus amīnus, kā arī prostaglandīnus. Visi karcinoīdi ir potenciāli ļaundabīgi. Ļaundabīgu audzēju risks palielinās, palielinoties audzēja izmēram.

Karcinoīda sindroma gadījumā serotonīna koncentrācija asinīs palielinās 5–10 reizes. Veseliem cilvēkiem serotonīna sintēzei tiek izmantots tikai 1% triptofāna, savukārt pacientiem ar karcinoīdu – līdz pat 60%. Paaugstināta serotonīna sintēze audzējā noved pie nikotīnskābes sintēzes samazināšanās un PP vitamīna deficītam (pelagra) raksturīgu simptomu attīstības. Pacientiem ar ļaundabīgu karcinoīdu urīnā tiek atklāts liels skaits serotonīna metabolisma produktu – 5-hidroksiindoletiķskābes un 5-hidroksiindoleacetiķskābes. 5-hidroksiindoletiķskābes izdalīšanās ar urīnu, kas pārsniedz 785 μmol/dienā (norma ir 10,5–36,6 μmol/dienā), tiek uzskatīta par prognostiski nelabvēlīgu pazīmi. Pēc radikālas ķirurģiskas karcinoīda izņemšanas serotonīna koncentrācija asinīs un tā metabolisma produktu izdalīšanās ar urīnu normalizējas. Serotonīna metabolisma produktu izdalīšanās normalizēšanās neesamība norāda, ka operācija nebija radikāla vai ka bija metastāzes. Serotonīna koncentrācijas palielināšanās asinīs var rasties arī citu kuņģa-zarnu trakta slimību gadījumā.

Serotonīna līmenis ir samazināts

• Dauna sindroms
• Neārstēta fenilketonūrija

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

Serotonīna ietekme uz vielmaiņu

Šoka stāvoklī serotonīna saturs visos orgānos ievērojami palielinās, savukārt amīna metabolisms tiek traucēts un tā metabolītu saturs palielinās.

Mehānismi serotonīna un histamīna satura palielināšanai audos

Mehānisms	Faktori, kas tos izraisa
Masto šūnu, zarnu enterohromafīnu šūnu degranulācija; amīnu izdalīšanās	Zemas molekulmasas (monoamīni, diamīni, aromātiskie amīni), makromolekulāras (indes, toksīni, antigēnu-antivielu kompleksi, peptoni, anafilaktīns) vielas
Katabolisma, proteolīzes, autolīzes intensifikācija	Izmaiņas, glikokortikoīdu, vairogdziedzera hormonu pārpalikums, proteolītisko enzīmu aktivitātes palielināšanās, hipoksija
Paaugstināta baktēriju audu mitohondriju triptofāna un histidīna dekarboksilāzes aktivitāte	Mineralokortikoīdu pārpalikums, glikokortikoīdu deficīts, adrenalīna pārpalikums un noradrenalīna deficīts
Mitohondriju mono- un diamīnoksidāžu aktivitātes samazināšanās	Pārmērīga kortikosteroīdu lietošana, paaugstināta biogēno amīnu koncentrācija (substrāta inhibīcija), traucēts skābju-bāzes līdzsvars, hipoksija, hipotermija
Pārdale no depo iestādēm	Mikrocirkulācijas traucējumi ādā, plaušās, kuņģa-zarnu traktā

Serotonīns ietekmē dažādus vielmaiņas veidus, bet galvenokārt bioenerģētiskos procesus, kas šoka gadījumā ir būtiski traucēti. Serotonīns izraisa šādas izmaiņas ogļhidrātu vielmaiņā: aknu, miokarda un skeleta muskuļu fosforilāžu aktivitātes palielināšanos, glikogēna satura samazināšanos tajos, hiperglikēmiju, glikolīzes, glikoneoģenēzes un glikozes oksidācijas stimulēšanu pentozes fosfāta ciklā.

Serotonīns palielina skābekļa spriegumu asinīs un tā patēriņu audos. Atkarībā no koncentrācijas tas vai nu kavē elpošanu un oksidatīvo fosforilēšanu sirds un smadzeņu mitohondrijos, vai arī stimulē tos. Ievērojams (2–20 reizes) serotonīna satura pieaugums audos noved pie oksidatīvo procesu intensitātes samazināšanās. Vairākos orgānos (nierēs un aknās), kuros bioenerģētiskie procesi šoka gadījumā ir visvairāk traucēti, serotonīna saturs ir īpaši ievērojami palielināts (16–24 reizes). Smadzenēs serotonīna saturs palielinās mazākā mērā (2–4 reizes), un enerģijas procesi tajās ilgstoši saglabājas augstā līmenī. Serotonīna ietekme uz atsevišķu elpošanas ķēdes sistēmas posmu aktivitāti šoka gadījumā dažādos orgānos nav vienāda. Ja smadzenēs tas palielina NADH2 aktivitāti un samazina sukcināta dehidrogenāzes (SDH) aktivitāti, tad aknās tas palielina SDH un citohroma oksidāzes aktivitāti. Enzīmu aktivācijas mehānisms tiek izskaidrots ar serotonīna ietekmi uz adenilātciklāzi, kam seko cAMP veidošanās no ATP. Tiek uzskatīts, ka cAMP ir serotonīna darbības intracelulārs mediators. Serotonīna saturs audos korelē ar enerģijas enzīmu aktivitātes līmeni (īpaši ar SDH un aknu ATPāzi). SDH aktivācija ar serotonīnu šoka gadījumā ir kompensējoša rakstura. Tomēr pārmērīga serotonīna uzkrāšanās noved pie tā, ka šīs attiecības raksturs kļūst apgriezts, savukārt SDH aktivitāte samazinās. Dzintarskābes kā oksidācijas produkta lietošanas ierobežošana ievērojami samazina nieru enerģijas spējas šoka gadījumā. Attīstoties šokam, parādās saistība starp serotonīna daudzumu nierēs un LDH aktivitāti, kas norāda uz serotonīna aktivējošās iedarbības pāreju no sukcināta lietošanas (fizioloģiskos apstākļos) uz laktāta patēriņu SDH inhibīcijas dēļ, kas ir adaptīva reakcija.

Turklāt serotonīns ietekmē purīna nukleotīdu saturu un metabolismu, kuru līmeņa paaugstināšanās mitohondrijos stimulē ATP aprites ātrumu. Serotonīns veido atgriezeniski disociējošu micelāru kompleksu ar ATP. Serotonīna satura samazināšanās šūnās korelē ar ATP līmeņa samazināšanos tajās.

Serotonīna uzkrāšanās šoka laikā zināmā mērā ir saistīta ar ATP satura izmaiņām. Tajā pašā laikā nevar izslēgt arī citu intracelulāras serotonīna saiknes formu klātbūtni ar olbaltumvielām, lipīdiem, polisaharīdiem un divvērtīgiem katjoniem, kuru līmenis audos arī mainās šoka laikā.

Serotonīna līdzdalība intracelulārajos enerģijas procesos izpaužas ne tikai enerģijas veidošanā, bet arī tās atbrīvošanā, piedaloties ATP hidrolāzēm. Serotonīns aktivizē Mg-ATPāzi. Paaugstināta aknu mitohondriju ATPāzes aktivitāte šoka gadījumā var būt arī paaugstināta serotonīna līmeņa rezultāts.

Tādējādi serotonīna uzkrāšanās ķermeņa audos šoka laikā var aktīvi ietekmēt ogļhidrātu metabolismu glikolītiskajā un pentožu ciklos, elpošanu un ar to saistīto fosforilēšanu, enerģijas uzkrāšanos un izmantošanu šūnās. Serotonīna darbības molekulāro mehānismu nodrošina jonu kustība pa membrānu.

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

Serotonīna ietekme uz orgānu funkcijām

Serotonīna iedarbība sistēmiskā līmenī izpaužas tā specifiskajā ietekmē uz daudzu orgānu funkcionālo stāvokli. Serotonīna intraventrikulāra ievadīšana devās, kas ir tuvas šoka devām, un b-oksitriptofāna intravenoza ievadīšana (viegli iekļūstot hematoencefāliskajā barjerā un smadzenēs pārvēršoties par serotonīnu) izraisa fāžu izmaiņas smadzeņu bioelektriskajā aktivitātē, kas raksturīgas aktivācijas reakcijai garozā, hipotalāmā un mezencefāliskā retikulārā formācijā. Līdzīgas smadzeņu izmaiņas ir konstatētas šoka attīstības dinamikā, kas netieši norāda uz serotonīna nozīmīgu lomu centrālās nervu sistēmas funkcijas izmaiņās šoka laikā. Serotonīns ir iesaistīts membrānas potenciāla rašanās procesā un nervu impulsu sinaptiskās pārraides organizēšanā. Organisma adaptāciju ekstremālām ietekmēm pavada serotonīna satura palielināšanās smadzenēs, pateicoties serotonīnerģisko neironu jaudas palielināšanās. Serotonīna satura palielināšanās hipotalāmā aktivizē neirosekrēciju un uzlabo hipofīzes darbību. Tomēr ievērojama serotonīna uzkrāšanās smadzenēs var būt nozīmīga to tūskas attīstībā.

Serotonīnam ir ievērojama daudzpusīga ietekme uz sirds un asinsvadu sistēmu. Lielas devas (10 mg vai vairāk) izraisa sirdsdarbības apstāšanos dažādiem eksperimentālo dzīvnieku veidiem. Tieša serotonīna ietekme uz miokardu izraisa sistēmisku un koronāru hipertensiju, kā arī smagus asinsrites traucējumus sirds muskulī, ko pavada tā nekroze ("serotonīna" infarkts). Šajā gadījumā miokarda oksidatīvā un ogļhidrātu-fosfora metabolisma izmaiņas ir tuvas tām, kas rodas koronārās asinsrites traucējumu gadījumā. EKG šoka stāvoklī novēro ļoti būtiskas izmaiņas: sirdsdarbības ātruma palielināšanos, kam seko sirdsdarbības ātruma palēnināšanās, ekstrasistoles, pakāpeniska sirds elektriskās ass nobīde pa kreisi un kambaru kompleksa deformācija, kas var būt koronārās asinsrites traucējumu rezultāts.

Serotonīna ietekme uz asinsspiedienu ir atkarīga no ievadīšanas ātruma, devas un metodes, kā arī no eksperimentālo dzīvnieku veida. Tādējādi kaķiem, trušiem un žurkām serotonīna intravenoza ievadīšana vairumā gadījumu izraisa hipotensiju. Cilvēkiem un suņiem tā ierosina fāžu izmaiņas: īslaicīgu hipotensiju, kam seko hipertensija un sekojoša hipotensija. Miega artērija ir ļoti jutīga pat pret nelielām serotonīna devām. Tiek pieņemts, ka pastāv divu veidu receptori, caur kuriem serotonīna presorā un nomācošā iedarbība tiek mediēta ar parasimpātisko nervu sistēmu un miega artērijas glomerulu. Serotonīna intravenoza ievadīšana devā, kas aptuveni atbilst tā saturam cirkulējošā asins tilpumā šoka gadījumā, izraisa sistēmiskā asinsspiediena, sirds izsviedes un perifēro asinsvadu pretestības samazināšanos. Serotonīna daudzuma samazināšanās zarnu sienā un plaušu audos, iespējams, ir saistīta ar šī amīna mobilizāciju no depo. Serotonīna ietekme uz elpošanas orgāniem var būt gan lokāla, gan refleksīva, izraisot bronhiolospazmu un paaugstinātu elpošanas ātrumu žurkām.

Nieres satur nelielu daudzumu serotonīna, bet tā metabolisms išēmijas laikā būtiski mainās. Lielas serotonīna devas izraisa pastāvīgu patoloģisku asinsvadu spazmu, išēmiju, nekrozes perēkļus nieru garozā, kanāliņu aparāta dezolāciju, deģenerāciju un nekrozi. Šāda morfoloģiska aina atgādina mikroskopiskas izmaiņas nierēs šoka laikā. Ievērojama (10-20 reizes) un pastāvīga serotonīna līmeņa paaugstināšanās nieru audos šoka laikā var izraisīt ilgstošu to asinsvadu spazmu. Īpaši augsts serotonīna līmenis tiek novērots dizūrisku traucējumu laikā. Akūtas nieru mazspējas gadījumā serotonīna koncentrācija asinīs ir paaugstināta oligūrijas un anūrijas stadijā, sāk samazināties diurēzes atjaunošanās periodā un normalizējas poliūrijas fāzē, un atveseļošanās laikā kļūst zem fizioloģiskajām vērtībām. Serotonīns samazina nieru plazmas plūsmu, glomerulārās filtrācijas ātrumu, diurēzi un nātrija un hlorīdu izdalīšanos ar urīnu. Šo traucējumu mehānisms ir saistīts ar intraglomerulārā hidrostatiskā spiediena un filtrācijas samazināšanos, kā arī nātrija satura osmotiskā gradienta palielināšanos serdē un distālajās kanāliņās, kas noved pie palielinātas reabsorbcijas. Serotonīnam ir svarīga loma nieru mazspējas mehānismā šoka gadījumā.

Tādējādi mērena serotonīna uzkrāšanās smadzenēs un tā centrālā ietekme šoka gadījumā var būt noderīga, īpaši HPAS aktivācijas ziņā. Enerģijas enzīmu aktivācija ar serotonīnu arī jāuzskata par pozitīvu, kompensējošu parādību šoka gadījumā. Tomēr pārmērīgi augsta serotonīna uzkrāšanās miokardā un nierēs rada iespēju amīna tiešai pārmērīgai ietekmei uz koronāro un nieru asinsriti, tā metabolisma traucējumiem un sirds un nieru mazspējas rašanās iespējamībai.

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