Serotoniin

Allikas: Vikipeedia

Serotoniin ehk 5-hüdroksütrüptamiin (5-HT) on monoamiinne neurotransmitter, mis pärineb trüptofaanist. Serotoniin paikneb peamiselt seedekulglas, kuid umbes 10–20% serotoniini koguhulgast paikneb kesknärvisüsteemis.[1]

Serotoniini struktuur
Serotoniini ruumiline struktruur

Umbes 90% kogu inimkeha serotoniini hulgast paikneb enterokromafiini rakkudes soolestikus, kus seda kasutatakse toidu liikumise reguleerimiseks.[2][3] Ülejäänu sünteesitakse kesknärvisüsteemi serotonergilistes neuronites, kus serotoniinil on palju funktsioone. Sinna alla kuuluvad näiteks tuju, isu ning une reguleerimine. Serotoniin omab ka mõningaid tunnetuslikke funktsioone. Paljude farmakoloogiliste antidepressantide toime põhineb serotoniini moduleerimises sünapsis.

Serotoniin levib peale sünteesi enterokromafiini rakkudest verre, kus selle seovad vereliistakud, mis serotoniini ladustavad. Vereliistakutes paiknevat serotoniini kasutatakse vere hüübimise regulatsioonis. Peale selle on serotoniin teatud rakutüüpide kasvufaktoriks, mille tõttu võib tal olla oma osa ka haava paranemises.

Enamjaolt metaboliseeritakse serotoniin maksas 5-HIAA-ks . Selle esimeseks etapiks on oksüdatsioon monoamiini oksüdaasi (MAO) poolt, mille tulemusel saadakse aldehüüd. Järjekordse oksüdeerimise produktiks, mida viib läbi aldehüüdi dehüdrogenaas, on 5-HIAA, mida ekskreteeritakse neerude poolt. Kasvaja kartsinoid on võimeline verre sekreteerima suuri serotoniinikoguseid, mis võivad põhjustada kõhulahtisust ja südameprobleeme.

Peale loomade ja kalade leidub serotoniini nii seentes kui ka taimedes.[4]

Funktsioonid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Serotoniin on virgatsaine, mida leidub kõigis bilateraalsetes loomades. Ta mängib olulist rolli toidu liigutamises soolestikus ning selles, kuidas loom reageerib toidu rohkusele või vähesusele. Lihtsaimates loomades on ressursid ekvivalentsed toiduga, aga arenenumates, nagu antropoodides ja selgroogsetes, võib ressurside omamine tähendada ka sotsiaalset domineerimist. Toidu rohkuse või vähesuse tajumine võib avalduda looma kasvus, reproduktsioonis ning meeleolus. Viimased uuringud seoses serotoniini transportergeeni 5-HTT-ga on näidanud, et 1 selle geeni alleelidest tõstab sünaptilise serotoniini hulka. Need geneetilised uuringud on tõestanud, et serotoniin ja negatiivse keskkonna pingest põhjustatud stress on omavahel tugevalt seotud.

Toidust tingitud rahulolu toime[muuda | redigeeri lähteteksti]

Toit mõjutab serotoniini taset inimestes. Trüptofaani, fenüülalaniini ning leutsiini sisalduse kasv toidus tõstab serotoniini taset. Madalama tasemega toidud, nagu näiteks täistera- või rukkileib, inhibeerivad serotoniini tootmist.[5] Uuringud on näidanud, et dieedid, mis sisaldavad suures koguses süsivesikuid ning vähesel hulgal proteiini, tõstavad serotoniini taset sekreteerides insuliini.[6] Pikaajaline insuliini hulga tõstmine võib aga esile kutsuda insuliini resistentsuse, ülekaalu ning teist tüüpi diabeedi ja madalama serotoniini taseme. Lihased kasutavad paljusid aminohappeid peale trüptofaani, mistõttu on meestel serotoniini tase kõrgem kui naistel.[7]

Serotoniin seedetraktis[muuda | redigeeri lähteteksti]

Enterokromafiini rakud ümbritsevad soolestikku ning vabastavad serotoniini vastusena toidu olemasolule. Tänu sellele toimub soolestiku kontrakteerumine ümber toidu. Kui toit sisaldab ärritajaid, vabastavad enterokromafiini rakud rohkem serotoniini, et toit liiguks soolestikus kiiremini, ehk põhjustavad kõhulahtisust. Kui serotoniini vabastatakse verre rohkem, kui vereliistakud suudavad seda absorbeerida, siis kasvab vaba serotoniini hulk veres. See aktiveerib 5-HT3 retseptoreid ning kutsub esile oksendamist.[8] Lisaks kehvale toidule on enterokromafiini rakud tundlikud veel ka vähi kemoteraapia ning kiiritamise suhtes. Ravimid, mis blokeerivad 5-HT3 retseptoreid, vähendavad efektiivselt vähi ravist põhjustatud oksendamist ning peapööritust.[9]

Sotsiaalsuse mõju[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kui palju toitu loom saab, sõltub toidu rohkusest ning looma võimest teistega konkureerida. Eriti kehtib see sotsiaalsete loomade puhul. Tugevamad indiviidid võivad nõrgematelt toidu jõuga ära võtta. Kui homaarile süstida serotoniini, siis ta käitub kui dominant.[10] Hirmunud jõevähk lööb sabaga, et põgeneda, ning serotoniini roll sellisel puhul sõltub looma sotsiaalsest staatusest. Serotoniin inhibeerib allaandvat käitumist alandlikes loomades, aga intensiivistab sotsiaalselt domineerivates või isoleeritud indiviidides.[11] Põhjus seisneb selles, et sotsiaalne kogemus muudab koguseid serotoniini retseptorite vahel. 5-HT1 retseptorid on ülekaalus alandlikes loomades, samal ajal kui 5-HT2 retseptorid valitsevad dominantides. Inimestes näitavad 5-HT1A retseptorite tasemed negatiivset korrelatsiooni agressiivsuse suhtes. Mutatsioonid 5-HT2A retseptorit kodeerivates geenides võivad suurendada enesetappude riski säärase genotüübiga indiviidide seas.[12]

Serotoniini vaegus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Väikelaste äkksurma sündroom (SIDS) võib olla põhjustatud defektsest serotoniini signaliseerimisest ajus. Itaalias asuva Euroopa molekulaarbioloogia labori teadlased[13] lõid geneetiliselt muundatud hiire, kes produtseeris serotoniini väga väiksel hulgal. Tulemused näitasid langust hiire südamelöökide arvus ning teisi väikelaste äkksurma sündroomi sümptomeid. Paljud loomad surid noores eas. Teadlased on nüüdseks jõudnud seisukohale, et madalad serotoniini tasemed loomade aju osas, mis kontrollib südamelööke ning hingamist, võivad olla äkksurmade põhjustajateks. Imikutel, kelle serotonergilised neuronid on ebanormaalsed, on suurem tõenäosus haigestuda.[14]

Ajus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Üldanatoomia[muuda | redigeeri lähteteksti]

Raffetuumade neuronid on põhilisteks 5-HT eraldamise kohtadeks ajus.[15] Raffetuumad koosnevad neuronitest, mis on jagatud umbes üheksasse paari ning jaotatud üle aju posterioorse osa. Õmblustuumade neuronite aksonid moodustavad neurotransmittersüsteemi, ulatudes nii peaaegu igasse kesknärvisüsteemi ossa. Alumiste raffetuumade neuronite aksonid ulatuvad väikeajju ning selgroogu, kõrgemal paiknevate õmblustuumade neuronite aksonid levivad aga üle terve aju.

Mikroanatoomia[muuda | redigeeri lähteteksti]

Retseptorid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Serotoniini retseptorid

Serotoniini toime organismis realiseerub serotoniini retseptori kaudu. Aastal 2010 on teada 14 erinevat serotoniini retseptorit, millede stimulatsioonil ilmneb väga palju erinevaid efekte organismi talitluses – 5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT1D, 5-HT1E, 5-HT1F, 5-HT2A, 5-HT2B, 5-HT2C, 5-HT3, 5-HT4, 5-HT5A, 5-HT5B, 5-HT6, 5-HT7.

Biosüntees[muuda | redigeeri lähteteksti]

Loomades, kaasa arvatud inimestes, sünteesitakse serotoniini aminohape L-trüptofaanist lühikeses metaboolses rajas, mis koosneb kahest ensüümist: trüptofaani hüdroksülaas (TPH) ning aminohappe dekarboksülaas (DDC). TPH võib esineda kahes vormis: TPH1, mida on leitud paljudes kudedes, ning TPH2, mis on ajuspetsiifiline isovorm.[16]

Looduses leidub serotoniini peaaegu kõigis taimedes, kuid toiduga seedekulglasse sattununa serotoniin otseselt ajju ei pääse, kuna ta ei läbi hematoentsefaalset barjääri (aju-vere barjäär). Trüptofaan ning selle metaboliit 5-hüdroksütrüptofaan, millest serotoniini sünteesitakse, aga läbivad, mistõttu on neid võimalik manustada.

Ravimid, mille märklauaks on 5-HT-süsteem[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sellisteks ravimiteks võivad olla mõned antidepressandid, antipsühhootikumid, antimigreeni ning psühhedeelsed rohud. Viimasteks on näiteks psilotsiin, psilotsübiin, DMT ehk dimetüültrüptamiin, meskaliin ja LSD. Need on peamiselt 5HT2A/2C retseptori agonistid.[17]

Antidepressandid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Maailma eri paikades on enim väljakirjutatavateks rohtudeks just sellised, mis modifitseerivad serotoniini taset. Neid kasutatakse nii depressiooni, sotsiaalse foobia kui ka ärevuse raviks. Monoamiini oksüdaasi inhibiitorid (MAOI) hoiavad ära monoamiini neurotransmitterite (ka serotoniini) lagunemist, tänu millele nad tõstavad neurotransmitterite kontsentratsiooni ajus. MAOI teraapia on seotud paljude kahjulike kõrvalmõjudega, näiteks võivad mõningad toidud, mis sisaldavad kõrges kontsenratsioonis türamiini, ning teatud ravimid, kutsuda patsientides esile väga kõrge vererõhu. Mõnede ravimite toimel jääb serotoniin kauemaks sünapsi. Tritsüklilised antidepressandid (TCA-d) inhibeerivad nii serotoniini kui ka epinefriini tagasi haaramist. Uuematel selektiivsetel serotoniini absorbeerimise inhibiitoritel (SSRI-d) on vähem kõrvalmõjusid ja nad ei interakteeru nii kergesti teiste ravimitega. Hiljuti on avastatud kõrvaltoimed, mis kutsuvad esile luukoe vähenemist vanematel inimestel ning tõstavad osteoporoosi tekkimise riski. Kuigi veel ei ole päris selge, kas selle põhjuseks on SSRI mõju ajule, soolestikule või perifeersele serotoniini produktsioonile.[18]

Kuigi foobiaid ja depressiooni on võimalik vähendada serotoniini modifitseerivate ravimitega, ei tähenda see seda, et indiviidi situatsioon tervenisti paraneks. Paraneb vaid tema keskkonnatunnetus.

Serotoniini sündroom[muuda | redigeeri lähteteksti]

Väga kõrge serotoniini tase võib põhjustada haiguse, mis kannab nime serotoniini sündroom, millel on toksilised ja suure tõenäosusega fataalsed kõrvalmõjud. Selliseid toksilisi tasemeid on võimatu saavutada vaid ühe antidepressandi ülemanustamisel, kui aga kombineerida mitut serotonergilist ainet, nagu näiteks SSRI ja MAOI, siis on see täiesti võimalik.[19] Serotoniini sündroomi sümptomid varieeruvad laia spektri ulatuses ning kergemad vormid võivad tekkida isegi mittetoksiliste tasmete juures.[20]

Serotoniin üherakulistes organismides[muuda | redigeeri lähteteksti]

Serotoniini kasutatakse suure hulga erinevate üherakuliste organismide poolt mitmetel eesmärkidel. On leitud, et selektiivsed serotoniini tagasihaarde inhibiitorid (SSRI-d) on vetikatele toksilised.[21] Bakter Entamoeba histolytica sekreteerib serotoniini ning võib põhjustada teatud patsientidel kroonilist kõhulahtisust.[22][23] On tehtud kindlaks, et nakatunud patsientidel on väga kõrged serotoniini tasmed, mis normaliseeruvad alles peale bakteri mõju lakkamist.[24] Entamoeba histolytica muutub serotoniini olemasolu korral virulentsemaks kui ta muidu on.[25] Serotoniini sekretsioon mitte ainult ei suurenda mikroobide levikut, vaid koordineerib populatsiooni tihedusest sõltuvalt nende käitumist. Selline fenomen kannab nime quorum sensing (hulga tunnetus). Väljaspool peremeest on kõnealuste bakterite populatsiooni tihedus väike ning serotoniini tase madal. Madal serotoniini tase annab Entamoeba histolytica 'le märku sellest, et ta on väljaspool peremeesorganismi ning bakter muutub energia kokku hoidmiseks vähem virulentseks. Peale peremeesorganismi sisenemist paljunevad kõnealused bakterid soolestikus ning muutuvad serotoniini kontsentratsiooni kasvades järjest virulentsemaks.

Ajaloost[muuda | redigeeri lähteteksti]

1934. aastal näitas itaalia teadlane Vittorio Erspamer, et enterokromafiini rakkudest eraldatud ekstrakt põhjustab soole kontraktsiooni. Arvati, et tegu võib olla adrenaliiniga, aga Erspamer tõestas paar aastat hiljem, et tegu on tundmatu amiiniga, mille ta nimetas enteramiiniks.[26] 1948. aastal avastasid Maurice M. Rapport, Arda Green ning Irvine Page vereseerumist veresooni ahendava koostisaine, mille nad nimetasid serotoniiniks.[27] 1952. aastal näidati, et serotoniin ning enteramiin on tegelikult üks ja sama asi. Tänu serotoniini laiahaardelisele psühholoogilisele rollile eelistavad farmakoloogiaga kokkupuutuvad inimesed kasutada lühendit 5HT (5-hüdroksütrüptamiin).[28]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Young SN (2007). "How to increase serotonin in the human brain without drugs". Rev. Psychiatr. Neurosci. 32 (6): 394–99. PMID 16373724. 
  2. King MW. "Serotonin". The Medical Biochemistry Page. Indiana University School of Medicine. Vaadatud 1.12.2009.
  3. Berger M, Gray JA, Roth BL (2009). "The expanded biology of serotonin". Annu. Rev. Med. 60: 355–66. doi:10.1146/annurev.med.60.042307.110802. PMID 19630576. 
  4. Kang K, Park S, Kim YS, Lee S, Back K (2009). "Biosynthesis and biotechnological production of serotonin derivatives". Appl. Microbiol. Biotechnol. 83 (1): 27–34. doi:10.1007/s00253-009-1956-1. PMID 19308403. 
  5. Abu-Jayyab A. "Nutritional Pharmacology Of Sleep & Depression". SelfGrowth.com. Vaadatud 2.12.2009.
  6. Young SN (2007). "How to increase serotonin in the human brain without drugs". J Psychiatry Neurosci 32 (6): 394–9. PMID 18043762. 
  7. Grossman, Mary H.; Hart, Cheryle R. (2008). The Feel-Good Diet. New York: McGraw-Hill, 64. ISBN 0-07-154849-1. 
  8. Rang, H. P. (2003). Pharmacology. Edinburgh: Churchill Livingstone, 187. ISBN 0-443-07145-4. 
  9. de Wit R, Aapro M, Blower PR (2005). "Is there a pharmacological basis for differences in 5-HT3-receptor antagonist efficacy in refractory patients?". Cancer Chemother Pharmacol 56 (3): 231–8. doi:10.1007/s00280-005-1033-0. PMID 15838653. 
  10. Kravitz EA (1988). "Hormonal control of behavior: amines and the biasing of behavioral output in lobsters". Science 241 (4874): 1775–81. doi:10.1126/science.2902685. PMID 2902685. 
  11. name="pmid8553075">Yeh SR, Fricke RA, Edwards DH (1996). "The effect of social experience on serotonergic modulation of the escape circuit of crayfish". Science 271 (5247): 366–9. doi:10.1126/science.271.5247.366. PMID 8553075. 
  12. Basky, Greg (May 2, 2000). "Suicide linked to serotonin gene". CMAJ 162 (9). 
  13. Audero, Enrica; Coppi, Elisabetta; Mlinar, Boris; Rossetti, Tiziana; Caprioli, Antonio; Al Banchaabouchi, Mumna; Corradetti, Renato; Gross, Cornelius (2008). "Sporadic Autonomic Dysregulation and Death Associated with Excessive Serotonin Autoinhibition". Science 321 (5885): 130–133. doi:10.1126/science.1157871. PMID 18599790. 
  14. Paterson DS, Trachtenberg FL, Thompson EG, Belliveau RA, Beggs AH, Darnall R, Chadwick AE, Krous HF, Kinney HC (2006). "Multiple serotonergic brainstem abnormalities in sudden infant death syndrome". JAMA 296 (17): 2124–32. doi:10.1001/jama.296.17.2124. PMID 17077377. 
  15. Frazer, A.; and Hensler, J. G. (1999). "Understanding the neuroanatomical organization of serotonergic cells in the brain provides insight into the functions of this neurotransmitter", in Siegel, G. J.: Basic Neurochemistry, Agranoff, Bernard W.; Fisher, Stephen K.; Albers, R. Wayne; Uhler, Michael D., Sixth, Lippincott Williams and Wilkins. ISBN 0-397-51820-X. “In 1964, Dahlstrom and Fuxe (discussed in [2]), using the Falck-Hillarp technique of histofluorescence, observed that the majority of serotonergic soma are found in cell body groups, which previously had been designated as the raphe nuclei.” 
  16. Walther DJ, Peter JU, Bashammakh S, Hörtnagl H, Voits M, Fink H, Bader M (2003). "Synthesis of serotonin by a second tryptophan hydroxylase isoform". Science 299 (5603). doi:10.1126/science.1078197. PMID 12511643. 
  17. Titeler M, Lyon RA, Glennon RA (1988). "Radioligand binding evidence implicates the brain 5-HT2 receptor as a site of action for LSD and phenylisopropylamine hallucinogens". Psychopharmacology (Berl.) 94 (2): 213–6. PMID 3127847.][Nichols DE (2000). "Role of serotonergic neurons and 5-HT receptors in the action of hallucinogens". In Baumgarten HG, Gothert M. Serotoninergic Neurons and 5-HT Receptors in the CNS. Santa Clara, CA: Springer-Verlag TELOS. ISBN 3-540-66715-6.]
  18. Yadav VK, Ryu JH, Suda N, Tanaka KF, Gingrich JA, Schütz G, Glorieux FH, Chiang CY, Zajac JD, Insogna KL, Mann JJ, Hen R, Ducy P, Karsenty G (2008). "Lrp5 controls bone formation by inhibiting serotonin synthesis in the duodenum". Cell 135 (5): 825–37. doi:10.1016/j.cell.2008.09.059. PMID 19041748. 
  19. Isbister, G. K.; Bowe, S. J.; Dawson, A.; Whyte, I. M. (2004). "Relative toxicity of selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) in overdose". J. Toxicol. Clin. Toxicol. 42 (3): 277–85. doi:10.1081/CLT-120037428. PMID 15362595. 
  20. Dunkley EJ, Isbister GK, Sibbritt D, Dawson AH, Whyte IM (2003). "The Hunter Serotonin Toxicity Criteria: simple and accurate diagnostic decision rules for serotonin toxicity". QJM 96 (9): 635–42. doi:10.1093/qjmed/hcg109. PMID 12925718. 
  21. Johnson DJ, Sanderson H, Brain RA, Wilson CJ, Solomon KR (2007). "Toxicity and hazard of selective serotonin reuptake inhibitor antidepressants fluoxetine, fluvoxamine, and sertraline to algae". Ecotoxicol. Environ. Saf. 67 (1): 128–39. doi:10.1016/j.ecoenv.2006.03.016. PMID 16753215. 
  22. McGowan K, Kane A, Asarkof N, Wicks J, Guerina V, Kellum J, Baron S, Gintzler AR, Donowitz M (1983). "Entamoeba histolytica causes intestinal secretion: role of serotonin". Science 221 (4612): 762–4. doi:10.1126/science.6308760. PMID 6308760. 
  23. McGowan K, Guerina V, Wicks J, Donowitz M (1985). "Secretory hormones of Entamoeba histolytica". Ciba Found. Symp. 112: 139–54. PMID 2861068. 
  24. Banu N, Zaidi KR, Mehdi G, Mansoor T (2005). "Neurohumoral alterations and their role in amoebiasis" (PDF). Indian J. Clin Biochem 20 (2): 142–5. doi:10.1007/BF02867414. 
  25. Acharya DP, Sen MR, Sen PC (1989). "Effect of exogenous 5-hydroxytryptamine on pathogenicity of Entamoeba histolytica in experimental animals". Indian J. Exp. Biol. 27 (8): 718–20. PMID 2561282. 
  26. Negri L (2006). "[Vittorio Erspamer (1909–1999)]" (in Italian). Med Secoli 18 (1): 97–113. PMID 17526278. 
  27. Rapport MM, Green AA, Page IH (1948). "Serum vasoconstrictor, serotonin; isolation and characterization". J. Biol. Chem. 176 (3): 1243–51. PMID 18100415. 
  28. Feldberg W, Toh CC (1953). "Distribution of 5-hydroxytryptamine (serotonin, enteramine) in the wall of the digestive tract". J. Physiol. (Lond.) 119 (2–3): 352–62. PMID 13035756.