Серотонин и его роль в организме

Содержание

Введение                                                                                                                    стр. 2

1. Структура серотонина и его физические свойства                                       стр. 2
2. Биосинтез серотонина                                                                                      стр. 4
3. Метаболизм и катаболизм серотонина                                                         стр. 5
4. Физиологические функции серотонина                                                        стр. 6

• Классификация серотониновых рецепторов                                                            стр. 6

• Нейроны, являющиеся источником путей серотонинергической системы.         стр. 8
• Участие серотонина в деятельности центральной нервной системы.                  стр.  9
• Согласно современным представлениям, серотонин играет основную роль в регуляции настроения.                                                                                             стр.  9
• Биохимические исследования позволили понять, почему ряд пищевых продуктов может служить своеобразным лекарством от депрессии.                                   стр. 10
• Серотонинергическая система имеет отношение к различным видам социального поведения и эмоциям.                                                                                             стр. 10
• Серотонинергическая система и суицид.                                                              стр. 10
• Серотонинергическая система и боль.                                                                   стр. 11
• Серотонинергическая система и половое поведение.                                           стр.11
• Влияние серотонина на функции некоторых эндокринных желез.                    стр. 12
• Расстройство цикла сон - бодрствование при депрессии..                                   стр. 12
• Серотонинергическая система и алкоголизм.                                                        стр. 12
• Серотонинергическая система и мигрень.                                                             стр. 13
• Серотонинергическая система и эпилепсия.                                                          стр. 14
• Серотонинергическая система и нарушение мозгового кровообращения.      стр. 15
• Серотонинергическая система и иммунная система.                                            стр. 16
• Серотонин играет важную роль в процессах свёртывания крови.                        стр.16
• Большое количество серотонина производится в кишечнике.                             стр. 16
• Большое содержание серотонина также отмечается в матке.                              стр. 17

5. Лечение депрессии серотонинотропными препаратами.                          стр. 17

Вывод                                                                                                             стр. 19

Введение

Серотонин - производное  аминокислоты триптофана, биологически активное вещество из группы биогенных  аминов. Синтезируется главным образом в центральной нервной системе и хромаффинных клетках желудочно-кишечного тракта. Медиатор проведения нервного импульса через синапс. Нейроны головного мозга позвоночных, использующие серотонин в качестве медиатора, участвуют в регуляции многих форм поведения, процессов сна, терморегуляции и др. Как гормон серотонин регулирует также моторику желудочно-кишечного тракта, выделение слизи, вызывает спазм поврежденных сосудов и т.п.

1. Структура серотонина и его физические свойства

Серотонин (5-гидрокси-триптамин) С₁₀Н₁₂N₂O, структурная формула:

 

Серотонин имеет относительную  молекулярную массу 176,2. Кристаллизуется серотонин в виде белых пластинок. Поскольку 5-окситриптамин в виде свободного основания не стабилен, его выделяют и хранят в виде солей пикриновой, соляной, салициловой, адипиновой кислот или комплекса с креатинином, серной кислоты и молекулой кристаллизационной воды. Молекулярная масса серотонин-креатинин-сульфатного комплекса равна 405 и плавится при температуре 212 – 216^о С.

 

 

Cеротонин-креатинин-сульфат хорошо растворим в воде. При 27оС в 1 мл воды можно растворить 20 мг комплекса, при температуре кипения в 1 мл воды растворяется 100 мг вещества. В кипящей воде серотонин через 5 минут начинает разрушаться, при комнатной температуре он остается стабильным более 6 часов. До последнего времени считалось, что криатинин-сульфатный комплекс серотонина превосходит его соли по устойчивости и растворимости в воде. В 1972 году М. Э. Каминка сообщил о том, что адипинат серотонина растворяется в воде в 5 раз лучше, чем креатинин-сульфат, и растворы адипината серотонина более стойки при хранении. Как в виде креатинин-сульфатного комплекса, так и в виде солей серотонин хорошо растворяется в ледяной уксусной кислоте, сравнительно плохо – в метаноле и 96 % этаноле и не растворяется  в абсолютном этиловом спирте, ацетоне, хлороформе, диэтиловом эфире. Серотонин плохо растворяется в жирах и обладает очень низкий коэффициент распределения в системе масло – вода.

рКа аминогруппы боковой цепи серотонина равен 9,8-10,0. Таким образом, в пределах значения рН от 5 до 8, встречающихся в организме, аминогруппа серотонина практически полностью ионизирована (на 99,0-99,9%). Это обуславливает возможность ионного взаимодействия молекулы серотонина с анионными участками рецепторов. Значение рКа оксигруппы, полученное спектрофотометрическим методом, составляет 7,8. В таком случае при рН 7 эта группа ионизирована на 13,7% при рН 8 – на 61,3%. Таким образом, нельзя исключить возможность взаимодействия серотонина и с катионными участками рецепторов.

2. Биосинтез серотонина

Серотонин образуется из аминокислоты триптофана путём её последовательного 5-гидроксилирования ферментом 5-триптофангидроксилазой в результате чего получается 5-гидрокситриптофан (5-ГТ) и затем декарбоксилированием получившегося 5-гидрокситриптофана ферментом триптофандекарбоксилазой до 5-гидрокситриптамирна. 5-триптофангидроксилаза синтезируется только в соме серотонинергических нейронов, гидроксилирование происходит в присутствии ионов железа и кофактора птеридина.

 

3. Метаболизм и катаболизм серотонина

Под действием фермента моноаминооксидазы (МАО) серотонин превращается в 5-гидроксииндол -3-альдегид, который, в свою очередь, может обратимо превращаться в 5-гидрокси-триптамин под действием алкогольдегидрогеназы. Необратимо 5-гидроксииндол-3-ацетальдегид под действием ацетальдегиддегидрогеназы превращается в 5-гидроксииндол-3-уксусную кислоту, которая затем выводится с мочой и калом.

 

 

                            

                                                         

 

 

 

 

Серотонин является предшественником мелатонина, образующегося под действием  фермента эпифиза ААНАТ (Арилалкиламин-N-ацетилтрансфераза) в эпифизе.

 

 

 

 

Серотонин может принимать  участие в формировании эндогенных опиатов, вступая в реакцию с  ацетальдегидом с образованием гармалола.

4. Физиологические функции серотонина

Классификация серотониновых  рецепторов

 В настоящее время известно около 12 типов центральных серотониновых рецепторов. Экспериментально обнаружено, что нейролептики связываются в основном с серотониновыми (5-HT) рецепторами первых трех типов. На 5-HT1а-рецепторы эти препараты оказывают в основном стимулирующий (агонистический) эффект. Вероятные клинические последствия данного эффекта могут проявляться в усилении антипсихотической активности, уменьшении выраженности когнитивных расстройств, коррекции негативной симптоматики, антидепрессивном действии и снижении числа экстрапирамидных побочных явлений. Важное значение имеет воздействие нейролептиков на серотониновые рецепторы 2-го типа, особенно на подтипы а и с. 5-HT2а-рецеп торы находятся преимущественно в коре мозга и их чувствительность у больных шизофренией повышена. Поэтому с блокадой 5-HT2а-рецепторов связывают способность нейролептиков нового поколения уменьшать выраженность негативной симптоматики, улучшать когнитивные функции, регулировать сон за счет увеличения общей продолжительности медленноволновых (d-волны) стадий сна, уменьшать агрессивность и ослаблять депрессивную симптоматику и мигренеподобные (возникающие вследствие сосудисто-мозговых нарушений) головные боли. С другой стороны, при блокаде 5-HT2а-рецепторов возможны усиление гипотензивных эффектов и нарушение эякуляции у мужчин. Считается, что воздействие нейролептиков на 5-HT2с-рецепторы вызывает седативный (анксиолитический) эффект, усиление аппетита (сопровождающееся увеличением массы тела) и уменьшение выработки пролактина. 5-HT3-рецепторы находятся преимущественно в лимбической области и при их блокаде прежде всего развивается антиэметический эффект, а также усиливается антипсихотическое и анксиолитическое действие.

Рецептор	Центры влияния	Функции
5HT 1A	сосудистой, центральной  нервной системы	агрессия, тревожность, артериальное давление (сужение сосудов), аппетит, память, настроение, тонус сердечно-сосудистой системы, частота сердечных сокращений, дыхания, расширение зрачков, ноцицепции (болевые ощущения), сексуальное поведение, эректильная функция, рвота (рвота), терморегуляции, сна, аддиктивного поведения
5HT 1B	сосудистой, центральной  нервной системы	передвижения, агрессии, тревожности, артериальное давление (сужение сосудов), память, настроение, обучение, сексуальное  поведение, эректильная функция, аддиктивного поведения
5HT 1D	сосудистой, центральной  нервной системы	артериальное давление (сужение  сосудов), передвижение, тревога
5HT 1F	ЦНС	участвует в головных болей  мигрени
5HT 2A	желудочно-кишечного тракта, гладкие мышцы, сосуды, ЦНС, ПНС, тромбоциты	тревога, артериальное давление (сужение сосудов), терморегуляции, аппетита, обучение, память, настроение, когнитивные способности, сексуальное  поведение, сон, аддиктивного поведения
5HT 2B	желудочно-кишечного тракта, гладкие мышцы, сосуды, ЦНС, ПНС, тромбоциты	желудочно-кишечного тракта, подвижность, артериальное давление (сужение  сосудов), аппетита, беспокойство, спать
5HT 2C	желудочно-кишечного тракта, гладкие мышцы, сосуды, ЦНС, ПНС, тромбоциты	тревога, движение, желудочно-кишечного  тракта, артериальное давление (сужение  сосудов), аппетит, настроение, сексуальное  поведение, эректильной функции, терморегуляции, сна, аддиктивного поведения
5НТ 3	желудочно-кишечного тракта, ЦНС, ПНС	тревога, желудочно-кишечного  тракта, рвота (рвота), обучение, память, аддиктивного поведения
5НТ 4	желудочно-кишечного тракта, ЦНС, ПНС	дыхание, аппетит, желудочно-кишечного  тракта, обучение, память, настроение, тревога
5HT 5A	ЦНС	передвижение, сон
5НТ 6	ЦНС	познавательных способностей, обучения, памяти, тревожности, настроения
5HT 7	желудочно-кишечного тракта, сосудов, центральной нервной системы	артериальное давление (сужение  сосудов), дыхания, терморегуляции, сон, память, настроение, тревога

 

Нейроны, являющиеся источником путей серотонинергической системы, находятся рассеянно в коре головного мозга и в агломерированном виде в переднем (ростральном) и заднем (каудальном) ядрах шва мозгового ствола (по данным A. Dahlstrom и K. Fuxe клетки серотонинергической системы сгруппированы в стволе мозга в 9 ядрах, обозначенных авторами В1-В9 в соответствии с их расположением; большинство из них совпадают с медиально расположенным ядром шва; нервные волокна, выходящие из ядер шва, могут быть условно разделены на восходящие и нисходящие). Эти ядра относятся к филогенетически древним, вероятно очень важным для выживания структурам. Они образуют группы клеток, расположенные от передней части мезенцефалона до нижних отделов продолговатого мозга. Отростки этих клеток широко разветвлены и проецируются на большие области коры переднего мозга, его желудочковую поверхность, мозжечок, спинной мозг и образования лимбической системы. Помимо коры и ствола головного мозга нейроны серотонинергической системы концентрируется в некоторых подкорковых образованиях: хвостатое ядро, скорлупа чечевичного ядра, переднее и медиальное ядра зрительного бугра, промежуточном мозге, обонятельном мозге и ряде структур, связанных с ретикулярной активирующей системой, в коре больших полушарий, амигдале и гипоталамусе. В коре лимбической области серотонина значительно больше, чем в неокортексе.

В ядрах шва серотонинергические нейроны локализуются вместе с нейронами другой химической принадлежности (ГАМКергическими, выделяющими субстанцию P, энкефалиновыми и др.). Клеточные эффекты серотонина разнообразны, но в основном имеют ингибиторный, тормозной характер. Функция рецепторов включает как прямую регуляцию ионных каналов, так и многоступенчатую, связанную с G-белками и ферментами, их регуляцию. Фактически в мозге содержится 1-2% всего серотонина, имеющегося в организме млекопитающих, а подавляющая его часть обнаруживается в экстраневральных структурах, что затрудняет использование показателей метаболизма серотонина для оценки состояния нервной системы. Весь метаболический оборот серотонина в нервной ткани существенно зависит от активного транспорта в мозг триптофана и связан с функциями триптофангидроксилазы, декарбоксилазы ароматических аминокислот и моноаминоксидазы (МАО), основным конечным метаболитом серотонина является 5-гидроксииндолуксусная кислота (5-ГИУК).

Участие серотонина в деятельности центральной нервной  системы многообразно. Это прежде всего обусловлено тем, что оно сопровождается изменениями метаболизма в сторону снижения потребления мозгом глюкозы, поглощения кислорода, лактатов и неорганических фосфатов, а также нарушением соотношения натрия и калия. Установлено возбуждающее действие серотонина на парасимпатический отдел ствола головного мозга и лимбической зоны коры. Он активирует бульбарный отдел ретикулярной формации, но тормозит передачу импульсов через зрительный бугор, мозолистое тело и синапсы коры больших полушарий головного мозга. Кроме того, имеются свидетельства влияния серотонинергической системы мозга на возбудимость вазомоторных и терморегулирующих центров, а также рвотного центра.