Serotonin | |
![]() |
|
Identifikasjon | |
---|---|
IUPAC-navn | 3- (2-aminoetyl) -1 H-indol-5-ol |
N o CAS | |
N o ECHA | 100.000.054 |
N o EC | 200-058-9 |
PubChem | 5202 |
SMIL |
C1 = CC2 = C (C = C1O) C (= CN2) CCN , |
InChI |
InChI: InChI = 1 / C10H12N2O / c11-4-3-7-6-12-10-2-1-8 (13) 5-9 (7) 10 / h1-2.5-6.12- 13H, 3- 4.11H2 |
Kjemiske egenskaper | |
Brute formel |
C 10 H 12 N 2 O [isomerer] |
Molarmasse | 176,2115 ± 0,0095 g / mol C 68,16%, H 6,86%, N 15,9%, O 9,08%, |
pKa | 9,97 ( 25 ° C ) |
Fysiske egenskaper | |
T ° fusjon | 167,5 ° C |
Løselighet | 20 g · L -1 (vann, 27 ° C ) |
Forholdsregler | |
Direktiv 67/548 / EØF | |
![]() Xn Symboler : Xn : Farlig R-setninger : R20 / 21/22 : Farlig ved innånding, hudkontakt og svelging. R36 / 37/38 : Irriterer øynene, luftveiene og huden. S-setninger : S26 : I tilfelle kontakt med øynene, skyll umiddelbart med mye vann og kontakt lege. R-setninger : 20/21/22, 36/37/38, S-setninger : 26, |
|
Økotoksikologi | |
DL 50 |
60 mg · kg -1 (mus, oral ) 81 mg · kg -1 (mus, iv ) 601 mg · kg -1 (mus, sc ) 160 mg · kg -1 (mus, ip ) |
Enheter av SI og STP med mindre annet er oppgitt. | |
Den Serotonin , også kalt 5-hydroksytryptamin ( 5-HT ) er et monoamin av den familie av indolaminer . Det er en nevrotransmitter i sentralnervesystemet og i de intramurale pleksusene i fordøyelseskanalen, samt et autacoid ( lokalt hormon ) frigitt av enterokromaffinceller og trombocytter . Serotoninproduksjon har også blitt observert i morkaken hos mus og mennesker.
Det er overveiende til stede i kroppen som en autacoid . Aktiviteten begynner i hjernen der den spiller rollen som nevrotransmitter, og representerer bare 1% av den totale tilstedeværelsen i kroppen, men den spiller en viktig rolle der. Det er spesielt involvert i styring av stemninger og er forbundet med tilstanden av lykke når det er i en balansert hastighet, reduserer risikotaking og dermed presser personen til å opprettholde en situasjon som er gunstig for ham. Det er derfor viktig for overlevelse av pattedyr, inkludert mennesker, og har en antagonistisk effekt mot dopamin, som tvert imot fremmer risikotaking og utløsende belønningssystem .
Det er dessuten også involvert i reguleringen av sirkadian syklus i suprachiasmatic nucleus (sete for circadian clock ), i hemostase , i fordøyelsesmobilitet og "i forskjellige psykiatriske lidelser som stress, angst, fobier, depresjon" . Det er således målet for visse terapeutiske verktøy, spesielt antidepressiva , som brukes til å behandle disse sykdommene, men dets aktivitet er også modifisert av visse psykotrope medikamenter som ecstasy .
Serotonin ble identifisert i 1946 , under navnet enteramine , av den italienske farmakolog Vittorio Erspamer (1909-1999) i Enterochromaffin celler i fordøyelseskanalen. Rundt samme tid i Cleveland isolerte Maurice M. Rapport, som var interessert i hypertensive stoffer i blodet, i 1948 et vasokonstriktor-stoff som dukket opp da blodet koagulerte. Han kalte det "serotonin" ved sammentrekning av "serum", dets kilde og "tonic", dets virkning på blodkarene. Året etter analyserte han det som 5-hydroksytryptamin . Like etter identifiserte Erspamer enteramin som 5-hydroksytryptamin. Tilstedeværelsen av serotonin i sentralnervesystemet ble deretter preget av BM Twarog og IH Page, kort tid etter at Gaddum viste at LSD (lyserginsyre dietylamid), et kraftig psykotrop hallusinogen, oppfører seg som serotonin på visse reseptorer. Perifert vev.
Serotonin er identifisert i mage-tarmslimhinnen, i blodplater og i sentralnervesystemet. Serotonin som finnes i mage-tarmslimhinnen utgjør omtrent 80% av kroppens totale serotonin. Den syntetiseres og lagres i kromaffinceller . Disse lagrer også peptidformidlere ( kolecystokinin , neurotensin , PYY-peptid ). Frigjøring av serotonin ved eksocytose spiller en rolle i tarmmotilitet. En del av serotonin fra fordøyelseskanalen passerer inn i blodet der det lagres i blodplater. Serotonin syntetiseres ikke der fordi det bare produseres i kromaffinceller, serotonerge nevroner og osteoklaster i beinvev. I den første fasen av blodpropp, når blodplater samler seg, frigjør de serotonin som via 5-HT1-reseptorer i vaskulære glatte muskler forårsaker vasokonstriksjon. Den samlede vaskulære effekten er hypertensiv.
I sentralnervesystemet er cellelegemene til serotonerge nevroner lokalisert i raphe-kjernene i hjernestammen der de projiserer gjennom hele hjernen og ryggmargen . Vi kan si det, generelt: de serotoninerge nevronene i mesencephalon- prosjektet rostralt inn i hjernehalvkule; de fra broen forgrener seg ut i hjernestammen og lillehjernen; og de av den langstrakte medulla går til ryggmargen. Effekten av serotonin på andre nevroner kan være eksitatorisk eller hemmende avhengig av reseptorens natur.
95% av serotonin (i kroppen) produseres i tarmen.
Serotonin-biosyntese finner sted i nevroner eller enterokromaffinceller. Den er laget av tryptofan (Trp), en aminosyre som blant annet føres til hjernen av blodet . Tryptofan tas opp av nevroner ved hjelp av en ikke-selektiv membrantransportør. Enkelte nevroner i raphe-kjernen , lokalisert i hjernestammen, omdanner tryptofan til 5-hydroksytryptofan (5-HTP) takket være et enzym , tryptofan-hydroksylase. Aktiviteten til tryptofanhydroksylase avhenger i hovedsak av tilgjengeligheten av substrat. 5-hydroksytryptofan blir deretter omdannet til serotonin (5-HT) av et annet enzym, en dekarboxylase , 5-hydroksytryptofandekarboxylase ( L-aminosyre dekarboxylase , AADC). Dette enzymet er ikke selektivt fordi det også sørger for dekarboksylering av L-dopa. Serotonin syntetisert i cytoplasma lagres deretter i granulatene via vesikulære transportører, kalt VMAT -1 og -2, felles for de forskjellige monoaminer.
Ankomsten av et handlingspotensial ved den synaptiske avslutningen forårsaker frigjøring av serotonin ved eksocytose i den synaptiske spalten. Deretter kan den følge fire veier:
MAO nedbryter også katekolaminer. Det dannede aldehydet blir deretter oksidert til 5-hydroksy-indoleddiksyre (5-HIAA), som elimineres gjennom urinen ved bruk av aldehyddehydrogenase.
Serotonin spilt i den synaptiske spalten kan fanges opp igjen av det presynaptiske nevronet gjennom en transportør (SERT) som dermed reduserer den synaptiske serotoninkonsentrasjonen. Dette gjenopptaket er hemmet av flere antidepressiva, særlig IRSS ( selektive serotonin-gjenopptakshemmere ) som er: fluoksetin , citalopram og dets enantiomer , escitalopram , fluvoxamin , paroksetin og sertralin .
Den polymorfisme av SLC6A4 genet som koder for serotonintransportøren er meget muligens relatert til demonstrasjon av psykopatiske trekk . De såkalte lange allelene er assosiert med økt transkripsjon av transportøren, og homozygotene til denne allelen viser viktige likheter med psykopater.
De neuroner i rafe dorsal er koblet til de fleste deler av sentralnervesystemet ( hjernen , hjernestammen, ryggmarg ). Serotonin frigjøres i synapser og binder seg til reseptorer som ligger på membranen til det postsynaptiske elementet . Gjennom axonene deres frigjør nevroner i raphe-kjernen serotonin på andre nevroner i sentralnervesystemet, og ved å binde seg til spesifikke reseptorer, modulere deres elektriske egenskaper. Serotonin virker ved å binde til spesifikke reseptorer i membranen av mål- celler . Det er kjent minst 14 gener som koder for disse serotoninerge 5-HT-reseptorene, som er i stand til å gi (ved alternativ spleising ) minst 30 forskjellige reseptorproteiner.
De forskjellige typer av reseptorer er blitt konvensjonelt delt inn i syv forskjellige grupper, betegnet 5-HT Anmeldelse for 1. til 5-HT 7 , i henhold til de strukturelle analogier til genene.
Vi kan også skille mellom:
5-HT- 1 familien av reseptorer har fem medlemmer, kalt 5-HT 1A , 5-HT 1B , 5-HT- 1D , 5-HT 1E , 5-HT 1F . De kunne identifiseres takket være spiperon , et molekyl med høy affinitet for 5-HT 1A- reseptorer og lav affinitet for 5-HT 1D .
Bindingen av serotonin til en 5-HT 1A (eller 5-HT 1B ) reseptor forårsaker en modifisering av dens romlige konfigurasjon, som aktiverer Gi-proteinet som det er koblet til. Det følger en kaskade av reaksjoner:
5-HT 1A → Gi → AC-inhibert → cAMP ↓ → PKA inaktiv → K + -utgang → hyperpolarisering → PA ↓Inhibering av adenylatsyklase (AC) resulterer i en reduksjon i syklisk AMP og inaktivering av proteinkinase A (PKA). Dette tillater en økning i åpningen av en kaliumkanal og en betydelig produksjon av K + -ioner fra cellen som forårsaker en økning i den intracellulære negative ladningen. Til slutt blir nevronet som bærer reseptoren hyperpolarisert, noe som hindrer forplantningen av nerveimpulsen ( PA ↓). Serotonin ved å aktivere disse 5-HT 1A- reseptorene spiller således en hemmende rolle. Cellelegemene og dendrittene til serotonerge nevroner, lokalisert i raphe-kjerner, hippocampus, amygdala og basiskjerner, uttrykker en stor mengde 5-HT 1A autoreseptorer og kaliumkanaler. Jo mer serotonin det slippes ut av nevronet, jo mer vil det bli gjenopptatt av autoreseptorene for å bremse enhver ny utgivelse. Så vi har en negativ tilbakemeldingsmekanisme.
5-HT 1A- reseptorer er også vidt distribuert i det limbiske systemet hvor de er det foretrukne målet for mange angstdrepende midler og antidepressiva . 5-HT 1B- og 5-HT 1D- reseptorene er hovedsakelig tilstede presynaptisk i basalganglier der de danner en negativ tilbakemeldingssløyfe. Den 5-HT- 2 -reseptorer som bare har en moderat affinitet for serotonin er bare stimulert når den 5-HT- 1 -reseptorer er mettet. 5-HT 2B / C- reseptorene , koblet til et Gq-protein, forårsaker produksjon av nitrogenoksid NO og avslapping av glatte muskler og dermed vasodilatasjon. På den annen side, stimulering av 5-HT 4 , 5-HT- 6 , 5-HT- 7 -reseptorer fører til en økning i aktiviteten av adenylatsyklase (AC), og reaksjons kaskade:
5-HT4 → Gs → AC → cAMP ↑ → PKA aktivert → blokkerer utgangene til K + → depolarisering → PA ↑Nedgangen i kaliumkonduktans gir en langsom depolarisering som er i stand til å forsterke handlingspotensialet (AP). 5-HT 4- reseptorer uttrykkes (sammen med 5-HT 3- reseptorer ) i tarmkanalen der de kontrollerer peristaltikken i fordøyelseskanalen. I hjernen blir de funnet i en presynaptisk posisjon i striatum der de utøver en tilretteleggende effekt på frigjøringen av acetylkolin og dermed forsterker kognitiv ytelse.
Serotonin finnes i hjernen (hvor det fungerer som en nevrotransmitter og nevromodulator ) og i fordøyelsessystemet . Det er involvert i regulering av funksjoner som termoregulering , spising og seksuell atferd, søvn - våknesyklus , smerte , angst eller motorisk kontroll . Morens serotonin spiller en viktig rolle i utviklingen av embryoet. En ubalanse i serotonin vil forklare 50% av tilfellene av plutselig spedbarnsdødssyndrom .
Aktiviteten til raphe-neuroner er knyttet til søvn-våknesyklusen. Under søvn er raphe nevroner stille og frigjør derfor ikke serotonin. Når motivet er våken, produserer raphe-neuroner handlingspotensialer med veldig jevne mellomrom. Hyppigheten av nerveimpulser korrelerer med motoraktivitet, noe som tyder på at mengden serotonin som frigjøres i sentralnervesystemet økes med motorisk aktivitet. Fordi serotonin spiller en viktig rolle i endringer i følelsesmessig tilstand, antas det at visse serotoninlignende molekyler kan endre disse emosjonelle tilstandene. De selektive hemmere av serotoninopptak (stoffer som hemmer serotoninopptak, f.eks. Fluoksetin ), brukes i medisin til å behandle symptomer assosiert med depresjon eller tvangslidelse og også til bulimi.
Serotonin er involvert på forskjellige nivåer av smertetransmisjon og kontrollveier.
Inflammasjon etter vevsskade frigjør et stort antall mediatorer som aktiverer avslutninger av primære afferente fibere (FAP) type C og Aδ (hvis cellelegemene er lokalisert i den dorsale rotganglier ) ansvarlig for overføring av skadelig informasjon til hjernen via spinale og thalamiske sti . Avslutningene av disse nociceptive FAPene inkluderer et bredt utvalg av reseptorer og kanaler. Den C-fiber utladning når serotonin binder seg til reseptorer ionotrope 5-HT 3 de uttrykker. Disse termineringene inkluderer også reseptorer koblet til et G-protein , slik som serotoninreseptorer 5-HT 2A og i mindre grad 5-HT 1A , og reseptorer for andre algogene molekyler slik som bradykinin , histamin , etc.
Serotonin kommer hovedsakelig fra blodplater, men også fra mastceller , lymfocytter og makrofager . Det tillater ( via disse reseptorene koblet til et G-protein ) sensibilisering av nociceptorer til algogene stoffer som bradykinin , ATP eller H + -ioner som genererer tilstrømningen i FAPs. Når C-fibrene i seg selv blir skadet, øker deres serotonininnhold og forårsaker en sterk aktivering og sensibilisering som kan forklare den perifere hypersensibilisering av nevropatisk smerte .
Nevronene til raphe magnus , ved opphavet til flertallet av serotoninerge projeksjoner, har en rolle som kan være pronociceptive, eller antinociceptive, avhengig av den fysiologiske og farmakologiske konteksten (Millan 2001). Forklaringen ligger i tilstedeværelsen på forskjellige steder av forskjellige serotoninerge reseptorer som kan aktivere eller bremse neuronal aktivitet. Millan foreslår de to stiene som er illustrert motsatt.
Under intens nociceptiv stimulering forårsaker den hemmende tilbakemeldingsveien undertrykkelse av nociceptor-meldinger på margnivået. Det kan observeres hos rotter at den elektriske stimuleringen av raphe forårsaker frigjøring av serotonin på medullært nivå med inhibering av C-fibre, stimulering av GABAergiske og enkefalinerge interneuroner som fullstendig blokkerer overføringen av nociceptor-meldingen på nivået med den andre nevronen i spinotalamisk vei. Den nedoverrettende veien vil hovedsakelig spilles av vedvarende stimulering ved periferien av de primære afferente fibrene som rager ut i rygghornet på celler som uttrykker NK1-reseptoren for stoffet P. Disse cellene aktiverer indirekte kjernene til raphe magnus. Tilrettelegging innebærer tilstedeværelse av 5-HT 3 og 5-HT 2A -reseptorer .
Serotonin er en formidler av tarmperistaltikk . Når serotonin synker, er transitt av tynntarmen og tykktarmen langsommere, men gastrisk tømming går raskere og det er mindre betennelse i tarmen. Når serotonin øker, blir transitt av tynntarmen og tykktarmen raskere, men gastrisk tømming er tregere og tarmbetennelse økes.
Serotonin (i forbindelse med dopamin ) ser ut til å være involvert i visse selvmord , visse former for depresjon og dannelsen av aggressiv atferd . Lave nivåer av serotonin i cerebrospinalvæske , og enda mer 5-HIAA (dens viktigste metabolitt ) er assosiert med økt impulsiv aggresjon. Hos voksne er dårlig serotonerg funksjon tydelig forbundet med økt aggressivitet, men studier på barn virker mer motstridende, den psykososiale og familiehistorien (mer eller mindre rik på motgang og konflikter) modulerer denne effekten. Noen ganger ser det ut til at genetiske årsaker eller risikofaktorer er involvert.
Motsatt vil produksjonen av serotonin skape en form for atferdshemming, like mye i jakten på sensasjon som i nevrotisme . Mennesker med overproduksjon av serotonin er derfor ofte mennesker som ikke er på jakt etter opplevelser og som ikke er veldig engstelige.
Atferdseffektene av hallusinogener som LSD , psilocybin eller meskalin er knyttet til aktivering av 5-HT 2A- reseptorer . Imidlertid vil 5- HT1A- og 5- HT2C- reseptorene og dopaminreseptorene også spille en viss rolle. De første hypotesene om forholdet mellom LSD og serotoninreseptorer stammer fra arbeidet til Gaddum (1953). Imidlertid er den presise virkningsmekanismen fortsatt ikke fullstendig etablert. Den nåværende enighet om at alle hallusinogener stimulerer 5-HT- 2 -reseptorer og særlig 5-HT 2A . God støtte for denne hypotesen kommer fra mange studier gjort på gnagere og flere kliniske studier på mennesker. I en studie på tre grupper av frivillige, Vollenweider et al. (1998) har vist at selektive 5-HT 2A- antagonister ( ketanserin , ritanserin ) blokkerer de hallusinogene effektene av psilocybin. Hypotesen om at visse psykiske forstyrrelser indusert av LSD og psilocybin er nær schizofreni har fått ny støtte de siste årene. Erfaringen har vist at de psykomimetiske effektene av psilocybin oppnås ved overaktivering av 5-HT 2A- reseptorer . På den annen side har schizofrene pasienter en redusert tetthet av disse reseptorene i prefrontal cortex.
Maten påvirker serotoninnivået. Serotonin krysser imidlertid ikke blodhjernebarrieren , bare tryptofan kan. Bananer, for eksempel, selv om de inneholder serotonin, har ingen effekt på humøret på grunn av denne nevrotransmitteren. Tyrkia har heller ingen innvirkning på humøret (i det minste ved denne mekanismen), i motsetning til hva mange tror. Α-laktalbumin, som finnes i små mengder i melk, inneholder relativt mer tryptofan enn de fleste proteiner.
Den produksjon av serotonin i hjernen er avhengig av transporthastigheten for tryptofan på tvers av blod-hjerne-barrieren . Denne transporthastigheten er omvendt proporsjonal med konsentrasjonene av de andre store nøytrale aminosyrene ( leucin , isoleucin , valin , tyrosin , fenylalanin ) som den konkurrerer med når den kommer inn i hjernen. Konsentrasjonen av sistnevnte varierer til slutt i henhold til den relative andelen forbrukte karbohydrater og proteiner. Dermed vil inntak av sukker eller sukkerholdige matvarer ha den effekten at det indirekte (og øyeblikkelig ) øker konsentrasjonen av tryptofan i hjernen, mens et mer proteinmåltid (paradoksalt rikere på aminosyrer, inkludert tryptofan) vil redusere nivået av tryptofan og muligens serotonin.
Serotonin antas å være knyttet til humør i begge retninger. Det vil si at nivået av serotonin vil påvirke humøret, og at positive eller negative tanker igjen vil påvirke nivået av serotonin. Når det gjelder den mentale tilstanden, har det blitt observert en nedgang i aktiviteten til biogene aminer, hovedsakelig serotonin, hos deprimerte individer.
Regelmessig fysisk aktivitet øker den naturlige utskillelsen av serotonin.
Eksponering for dagslys eller lysterapi forhindrer transformasjon av serotonin til melatonin .
Det ser ut til at ecstasy i betydelig grad øker serotoninproduksjonen midlertidig, og forårsaker en mangel i området 50 til 80% av det normale nivået av serotonin hos en vanlig bruker etterpå. Å konsumere en formel som inneholder alle aminosyrer unntatt tryptofan, fører til et raskt og plutselig fall i serotonin i hjernen. Denne protokollen, kalt Acute Tryptophan Depletion , brukes til diagnostiske formål.
En sølvrev domestisering eksperiment viste at husdyr har mer serotonin enn ville dyr.