Serum serotonine

De referentiewaarden (norm) voor de serotonineconcentratie in het bloedserum bij volwassenen bedragen 0,22-2,05 μmol/l (40-80 μg/l); in volbloed 0,28-1,14 μmol/l (50-200 ng/ml).

Serotonine (oxytryptamine) is een biogene amine die voornamelijk in bloedplaatjes voorkomt. Er circuleert op elk willekeurig moment tot 10 mg serotonine in het lichaam. Van 80 tot 95% van de totale hoeveelheid serotonine in het lichaam wordt gesynthetiseerd en opgeslagen in de enterochromaffine cellen van het maag-darmkanaal. Serotonine wordt gevormd uit tryptofaan als gevolg van decarboxylering. In de enterochromaffine cellen van het maag-darmkanaal wordt het grootste deel van de serotonine geadsorbeerd door bloedplaatjes en komt in de bloedbaan terecht. Deze amine is in grote hoeveelheden gelokaliseerd in een aantal delen van de hersenen, er is veel van in mestcellen van de huid en het wordt aangetroffen in veel inwendige organen, waaronder verschillende endocriene klieren.

Serotonine veroorzaakt bloedplaatjesaggregatie en polymerisatie van fibrinemoleculen; bij trombocytopenie kan het de terugtrekking van bloedstolsels normaliseren. Het heeft een stimulerend effect op de gladde spieren van bloedvaten, bronchioli en darmen. Door de gladde spieren te stimuleren, vernauwt serotonine de bronchioli, wat leidt tot verhoogde darmperistaltiek, en door vasoconstrictie van het niervasculaire netwerk leidt het tot verminderde diurese. Serotoninetekort ligt ten grondslag aan functionele darmobstructie. Hersenserotonine heeft een dempend effect op de functie van het voortplantingssysteem, met inbegrip van de pijnappelklier.

De meest bestudeerde route van serotoninemetabolisme is de omzetting ervan in 5-hydroxyindolazijnzuur door monoamineoxidase. Deze route metaboliseert 20-52% van de serotonine in het menselijk lichaam.

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

Ziekten en aandoeningen waarbij de concentratie serotonine in het bloedserum verandert

Serotonine is verhoogd

• Metastasen van abdominaal carcinoom.
• Medullair schildklierkanker.
• Dumpingsyndroom.
• Acute darmobstructie.
• Cystische fibrose.
• Myocardinfarct.

Carcinoïdsyndroom is een zeldzame ziekte die wordt veroorzaakt door een verhoogde serotonine-secretie door carcinoïden. In meer dan 95% van de gevallen is de ziekte gelokaliseerd in het maag-darmkanaal ( appendix - 45,9%, ileum - 27,9%, rectum - 16,7%), maar kan ook voorkomen in de longen, blaas, enz. Carcinoïden ontwikkelen zich uit argyrofiele cellen in de darmcrypten. Samen met serotonine produceert carcinoïden histamine, bradykinine en andere amines, evenals prostaglandinen. Alle carcinoïden zijn potentieel kwaadaardig. Het risico op maligniteit neemt toe naarmate de tumor groter wordt.

De serotonineconcentratie in het bloed bij carcinoïdsyndroom neemt 5-10 keer toe. Bij gezonde mensen wordt slechts 1% tryptofaan gebruikt voor de synthese van serotonine, terwijl dit bij patiënten met carcinoïdsyndroom tot 60% kan bedragen. Een verhoogde serotoninesynthese in een tumor leidt tot een afname van de nicotinezuursynthese en de ontwikkeling van symptomen die specifiek zijn voor een vitamine PP-tekort (pellagra). Een groot aantal serotoninemetabolismeproducten - 5-hydroxyindoleacetic en 5-hydroxyindoleaceturic acid - wordt aangetroffen in de urine van patiënten met maligne carcinoïd. De uitscheiding van 5-hydroxyindoleacetic zuur in de urine, hoger dan 785 μmol / dag (de norm is 10,5-36,6 μmol / dag), wordt beschouwd als een prognostisch ongunstig teken. Na radicale chirurgische verwijdering van het carcinoïd zijn de serotonineconcentratie in het bloed en de uitscheiding van de metabole producten met de urine genormaliseerd. Het uitblijven van normalisatie van de uitscheiding van serotoninemetabolismeproducten wijst erop dat de operatie niet radicaal was of dat er metastasen aanwezig waren. Een zekere verhoging van de serotonineconcentratie in het bloed kan ook optreden bij andere gastro-intestinale aandoeningen.

Serotonine wordt verminderd

• Downsyndroom
• Onbehandelde fenylketonurie

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

Het effect van serotonine op de stofwisseling

Bij shock stijgt het serotoninegehalte in alle organen aanzienlijk, terwijl de stofwisseling van de amine verstoord raakt en het gehalte aan metabolieten toeneemt.

Mechanismen voor het verhogen van het serotonine- en histaminegehalte in weefsels

Mechanisme	Factoren die ze veroorzaken
Degranulatie van mestcellen, intestinale enterochromaffine cellen; vrijgave van amines	Stoffen met een laag moleculair gewicht (monoaminen, diamines, aromatische aminen), macromoleculaire stoffen (gifstoffen, toxinen, antigeen-antilichaamcomplex, pepton, anafylactine)
Intensivering van katabolisme, proteolyse, autolyse	Verandering, overmaat aan glucocorticoïden, schildklierhormonen, verhoogde activiteit van proteolytische enzymen, hypoxie
Verhoogde activiteit van mitochondriaal tryptofaan en histidinedecarboxylase in bacterieel weefsel	Mineralocorticoïdenoverschot, glucocorticoïdentekort, adrenalineoverschot en noradrenalinetekort
Verminderde activiteit van mitochondriale mono- en diamineoxidases	Overtollige corticosteroïden, verhoogde concentratie biogene aminen (substraatremming), verstoord zuur-base-evenwicht, hypoxie, hypothermie
Herverdeling vanuit depotlichamen	Verstoring van de microcirculatie in de huid, longen, maag-darmkanaal

Serotonine beïnvloedt verschillende soorten metabolisme, maar vooral bio-energetische processen, die bij shock aanzienlijk verstoord raken. Serotonine veroorzaakt de volgende veranderingen in het koolhydraatmetabolisme: verhoogde activiteit van fosforylase in lever, hart en skeletspieren, verlaagd glycogeengehalte daarin, hyperglykemie, stimulatie van glycolyse, gluconeogenese en oxidatie van glucose in de pentosefosfaatcyclus.

Serotonine verhoogt de zuurstofspanning in het bloed en het verbruik ervan door weefsels. Afhankelijk van de concentratie remt het de ademhaling en oxidatieve fosforylering in de mitochondriën van het hart en de hersenen, of stimuleert het deze. Een significante (2-20 keer) toename van het serotoninegehalte in weefsels leidt tot een afname van de intensiteit van oxidatieve processen. In een aantal organen (nieren en lever), waarvan de bio-energetische processen bij shock het meest verstoord zijn, is het serotoninegehalte vooral significant verhoogd (16-24 keer). In de hersenen is het serotoninegehalte in mindere mate verhoogd (2-4 keer) en blijven de energieprocessen daar lange tijd op een hoog niveau. Het effect van serotonine op de activiteit van individuele schakels van de ademhalingsketen bij shock is niet hetzelfde voor verschillende organen. Als het in de hersenen de activiteit van NADH2 verhoogt en de activiteit van succinaatdehydrogenase (SDH) verlaagt, verhoogt het in de lever de activiteit van SDH en cytochroomoxidase. Het mechanisme van enzymactivering wordt verklaard door het effect van serotonine op adenylaatcyclase, met de daaropvolgende vorming van cAMP uit ATP. Aangenomen wordt dat cAMP een intracellulaire bemiddelaar is van de werking van serotonine. Het serotoninegehalte in weefsels correleert met de activiteit van energie-enzymen (met name met SDH en lever-ATPase). Activering van SDH door serotonine bij shock is van compenserende aard. Overmatige accumulatie van serotonine leidt er echter toe dat deze relatie omgekeerd wordt, terwijl de activiteit van SDH afneemt. Beperking van het gebruik van barnsteenzuur als oxidatieproduct put de energiecapaciteit van de nieren bij shock aanzienlijk uit. Naarmate de shock zich ontwikkelt, ontstaat er een relatie tussen de hoeveelheid serotonine in de nieren en de activiteit van LDH. Dit wijst op een omschakeling van het activerende effect van serotonine van het gebruik van succinaat (onder fysiologische omstandigheden) naar de consumptie van lactaat als gevolg van remming van SDH, wat een adaptieve reactie is.

Serotonine beïnvloedt bovendien de hoeveelheid en het metabolisme van purinenucleotiden, waarvan de verhoging in de mitochondriën de ATP-omzetting stimuleert. Serotonine vormt een reversibel dissociërend micellair complex met ATP. Een afname van de serotonineconcentratie in cellen correleert met een afname van de ATP-concentratie in de cellen.

De ophoping van serotonine tijdens shock is tot op zekere hoogte geassocieerd met veranderingen in het ATP-gehalte. Tegelijkertijd kan de aanwezigheid van andere vormen van intracellulaire serotoninebinding met eiwitten, lipiden, polysachariden en tweewaardige kationen, waarvan de concentratie in weefsels eveneens verandert tijdens shock, niet worden uitgesloten.

Serotonine speelt een rol in intracellulaire energieprocessen, niet alleen bij de vorming van energie, maar ook bij de afgifte ervan met behulp van ATP-hydrolasen. Serotonine activeert Mg-ATPase. Een verhoogde activiteit van ATPase in de levermitochondriën bij shock kan ook het gevolg zijn van verhoogde serotoninespiegels.

De ophoping van serotonine in de lichaamsweefsels tijdens een shock kan dus een actieve invloed hebben op het metabolisme van koolhydraten in de glycolytische en pentosecyclus, de ademhaling en de bijbehorende fosforylering, de ophoping en het gebruik van energie in cellen. Het moleculaire werkingsmechanisme van serotonine wordt gemedieerd door de beweging van ionen langs het membraan.

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

Het effect van serotonine op orgaanfuncties

De werking van serotonine op systemisch niveau bestaat uit zijn specifieke invloed op de functionele toestand van vele organen. Intraventriculaire toediening van serotonine in doses die dicht bij shockdoses liggen en intraveneuze toediening van b-oxytryptofaan (dat gemakkelijk de bloed-hersenbarrière passeert en in de hersenen wordt omgezet in serotonine) veroorzaken faseveranderingen in de bio-elektrische activiteit van de hersenen, kenmerkend voor de activeringsreactie in de cortex, hypothalamus en mesencefale reticulaire formatie. Soortgelijke veranderingen in de hersenen zijn vastgesteld in de dynamiek van shockontwikkeling, wat indirect wijst op een significante rol van serotonine bij het veranderen van de functie van het centrale zenuwstelsel tijdens shock. Serotonine is betrokken bij het ontstaan van membraanpotentiaal en de organisatie van synaptische transmissie van zenuwimpulsen. Aanpassing van het lichaam aan extreme effecten gaat gepaard met een toename van het serotoninegehalte in de hersenen als gevolg van een toename van de kracht van serotonerge neuronen. Een toename van het serotoninegehalte in de hypothalamus activeert de neurosecretie en verbetert de functie van de hypofyse. Een aanzienlijke ophoping van serotonine in de hersenen zou echter een belangrijke rol kunnen spelen bij het ontstaan van oedeem.

Serotonine heeft een significant en veelzijdig effect op het cardiovasculaire systeem. Grote doses (10 mg of meer) veroorzaken een hartstilstand bij verschillende soorten proefdieren. Directe effecten van serotonine op de hartspier veroorzaken systemische en coronaire hypertensie, evenals ernstige circulatiestoornissen in de hartspier, gepaard gaande met necrose ("serotonine"-infarct). In dit geval lijken de veranderingen in het oxidatieve en koolhydraat-fosformetabolisme van de hartspier op die welke optreden bij coronaire circulatiestoornissen. Het ECG bij shock laat zeer significante veranderingen zien: een toename gevolgd door een vertraging van de hartslag, extrasystole, een geleidelijke verschuiving van de elektrische as van het hart naar links en vervorming van het ventriculaire complex, wat het gevolg kan zijn van coronaire circulatiestoornissen.

Het effect van serotonine op de bloeddruk hangt af van de snelheid, dosis en toedieningsmethode, evenals van het type proefdier. Zo veroorzaakt intraveneuze toediening van serotonine bij katten, konijnen en ratten in de meeste gevallen hypotensie. Bij mensen en honden initieert het faseveranderingen: kortdurende hypotensie, gevolgd door hypertensie en daaropvolgende hypotensie. De halsslagader is zeer gevoelig, zelfs voor kleine doses serotonine. Aangenomen wordt dat er twee typen receptoren zijn waardoor de bloeddrukverhogende en -verlagende effecten van serotonine worden gemedieerd door het parasympathische zenuwstelsel en de carotisglomerulus. Intraveneuze toediening van serotonine in een dosis die ongeveer overeenkomt met de hoeveelheid serotonine in het circulerende bloedvolume bij shock, veroorzaakt een daling van de systemische bloeddruk, het hartminuutvolume en de perifere vaatweerstand. Een afname van de hoeveelheid serotonine in de darmwand en het longweefsel hangt waarschijnlijk samen met de mobilisatie van dit amine uit het depot. Serotonine kan zowel lokaal als reflexmatig op de ademhalingsorganen inwerken, wat bij ratten bronchiolospasme en een verhoogde ademhalingsfrequentie veroorzaakt.

De nieren bevatten een kleine hoeveelheid serotonine, maar het metabolisme ervan verandert aanzienlijk tijdens hun ischemie. Grote doses serotonine veroorzaken aanhoudende pathologische vasculaire spasmen, ischemie, foci van necrose in de cortex, desolatie, degeneratie en necrose van het tubulaire apparaat. Een dergelijk morfologisch beeld lijkt op microscopische veranderingen in de nieren tijdens shock. Een significante (10-20 keer) en aanhoudende stijging van het serotoninegehalte in het nierweefsel tijdens shock kan een langdurige spasmen van hun bloedvaten veroorzaken. Bijzonder hoge serotoninegehaltes worden waargenomen tijdens dysuriestoornissen. Bij acuut nierfalen is de concentratie van serotonine in het bloed verhoogd in het stadium van oligurie en anurie, begint te dalen tijdens de periode van diureseherstel en normaliseert in de polyuriefase, en daalt onder de fysiologische waarden tijdens herstel. Serotonine vermindert de renale plasmastroom, glomerulaire filtratiesnelheid, diurese en uitscheiding van natrium en chloriden in de urine. Het mechanisme van deze aandoeningen is te wijten aan een afname van de intraglomerulaire hydrostatische druk en filtratie, evenals een toename van de osmotische gradiënt van het natriumgehalte in de medulla en de distale tubuli, wat leidt tot een verhoogde reabsorptie. Serotonine speelt een belangrijke rol in het mechanisme van nierfalen bij shock.

Matige accumulatie van serotonine in de hersenen en het centrale effect ervan bij shock kunnen dus nuttig zijn, met name wat betreft de activering van de HPAS. Activering van energie-enzymen door serotonine moet ook worden beschouwd als een positief, compenserend fenomeen bij shock. Een te hoge accumulatie van serotonine in de hartspier en de nieren kan echter leiden tot een directe overmatige invloed van het amine op de coronaire en renale circulatie, verstoring van de stofwisseling en het optreden van hart- en nierfalen.

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