სეროტინი

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                           სეროტინი

Საერთოა

სისტემატური

დასახელება 3-​(2-ამინოეთილის)-1H-ინდოლ-5-ოლი

აბრევიატურები 5-HT

ტრადიციული სახელები 5-ჰიდროქსიტრიპტამინი,

სეროტონინი,

ენტერამინი,

თრომბოციტინი,

3-(β-ამინოეთილ)-5-ჰიდროქსიინდოლი,

თრომბოტონინი

ქიმ. ფორმულა C10H12N2O

ფიზიკური თვისებები

მდგომარეობა: მყარი კრისტალური ნივთიერება, თეთრი

მოლური მასა 176,2151 ± 0,0095 გ/მოლი

თერმული თვისებები

ტემპერატურა

  • დნობის წერტილი 167,5 °C

  • დუღილის წერტილი 416 ±30.0 °C

ქიმიური თვისებები

მჟავა დისოციაციის მუდმივი

5-ჰიდროქსიტრიპტამინი, 5-HT, არის ერთ-ერთი მთავარი ნეიროტრანსმიტერი. სეროტონინი არის მონოამინი, ისევე როგორც ნორეპინეფრინი, დოფამინი და ჰისტამინი. მონოამინები არა მხოლოდ ინარჩუნებენ ჰომეოსტაზს, არამედ არეგულირებენ ქცევას .

მისი ქიმიური სტრუქტურის მიხედვით, სეროტონინი მიეკუთვნება ბიოგენურ ამინებს, ტრიპტამინების კლასს.

ძირითადად, ტვინის სეროტონინის სისტემა მხარს უჭერს ტვინის მრავალი უბნის ფუნქციონირებას, ისევე როგორც სხეულის. მოსაზრება, რომ ეს სისტემა ინჰიბიტორულია  მოძველებულია, რადგან სეროტონინი ასევე ინარჩუნებს სენსორული და აღმასრულებელი სისტემების ენერგეტიკულ სტატუსს. უფრო ზუსტად, სეროტონინის ფუნქცია შეიძლება შეფასდეს, როგორც ჰომეოსტაზის ხელშეწყობა მეტაბოლური ციკლების დარღვევის საწინააღმდეგოდ. როდესაც ეს ციკლები ირღვევა ჭარბი აგზნებით, სეროტონინი რეალურად მოქმედებს როგორც ინჰიბიტორული ნეიროტრანსმიტერი, რომელიც თრგუნავს ამ სიჭარბეს. თუმცა, როდესაც ნერვულ სისტემას და სხეულს არ გააჩნია საკმარისი სტიმულაცია სენსორულ და აღმასრულებელ ორგანოებში, სეროტონინის სისტემა იყენებს მჭიდრო კავშირს ჰიპოთალამუსის ნეიროპეპტიდებთან და უზრუნველყოფს ამ ორგანოების ენერგიულ მხარდაჭერას.

სეროტონინი, როგორც ქსოვილის ჰორმონი, იწვევს გლუვი კუნთების შეკუმშვას, აფართოებს ან ავიწროებს სისხლძარღვებს, არეგულირებს ნაწლავებს და მონაწილეობს სხეულის სხვადასხვა ფიზიოლოგიური პარამეტრების ფორმირებასა და რეგულირებაში . სეროტონინის სისტემა მჭიდროდ არის დაკავშირებული განწყობის, ძილის, სექსუალური და კვების ქცევის რეგულირებაში ჩართულ ფუნქციებთან.

სეროტონინის უმეტესობა წარმოიქმნება ცენტრალური ნერვული სისტემის (ცნს) გარეთ, სადაც ის მოქმედებს როგორც მნიშვნელოვანი ნეიროტრანსმიტერი და უჯრედშორისი მესინჯერი, ასევე ჰორმონი.

ორგანიზმში სეროტონინის ძირითადი წყაროა ენტეროქრომაფინის უჯრედები და კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის ინტრამურული ნეირონები. ალერგიული დაავადებების პათოგენეზის გაანალიზებისას აუცილებელია გავითვალისწინოთ, რომ მასტოციტები ასევე წარმოადგენს სეროტონინის წყაროს, რომელიც მათგან გამოიყოფა ანთების დროს.

გამოყოფილი სეროტონინი გროვდება თრომბოციტებში და გამოიყოფა აგრეგაციისას. ეს განსაზღვრავს მის მონაწილეობას დაავადებების პათოგენეზში, რომლებიც დაკავშირებულია ანთებასთან, დისრეგენერაციასთან, მოძრაობის დარღვევასთან და მიკროცირკულაციასთან.

სეროტონინის სინთეზის სუბსტრატი არის ამინომჟავა ტრიპტოფანი. ამინომჟავის კონცენტრაცია შეიძლება შემცირდეს რიგ პათოლოგიურ პირობებში: ტრავმა, რესპირატორული დისტრეს სინდრომი, აუტოიმუნური დაავადებები.

სეროტონინი სინთეზირდება ორი განსხვავებული ტრიპტოფანის ჰიდროქსილაზას, TpH1 და TpH2 გააქტიურების გზით, რომლებიც, შესაბამისად, გვხვდება ენდოკრინულ უჯრედებში და ნეირონებში.

სეროტონინის ეფექტი შეიძლება შეიცვალოს სხვადასხვა ტიპის რეცეპტორების კომბინაციით და მათი დესენსიბილიზაციის გზით

იხ. ვიდეო - Serotonin and Treatments for Depression, Animation.

მოლეკულური სტრუქტურა

ბიოქიმიურად, ინდოლეამინის მოლეკულა წარმოიქმნება ამინომჟავა ტრიპტოფანიდან, რგოლზე მე-5 პოზიციის (სიჩქარის შემზღუდველი) ჰიდროქსილირების გზით (შუალედური 5-ჰიდროქსიტრიპტოფანის წარმოქმნით) და შემდეგ დეკარბოქსილირებით სეროტონინის წარმოქმნით. სასურველი კონფორმაციები განისაზღვრება ეთილამინის ჯაჭვის მეშვეობით, რაც იწვევს ექვს სხვადასხვა კონფორმაციას

კრისტალური სტრუქტურა

სეროტონინი კრისტალიზდება P212121 ქირალურ სივრცის ჯგუფში და ქმნის სხვადასხვა წყალბადის შემაკავშირებელ ურთიერთქმედებებს სეროტონინის მოლეკულებს შორის N-H...O და O-H...N ინტერმოლეკულური ბმების მეშვეობით. სეროტონინი ასევე ქმნის რამდენიმე მარილს, მათ შორის სეროტონინის ადიპატის ფარმაცევტულ ფორმულირებას.

ბიოლოგიური როლი

სეროტონინი ჩართულია მრავალ ფიზიოლოგიურ პროცესში,  მათ შორის ძილს, თერმორეგულაციას, სწავლას და მეხსიერებას, ტკივილს, (სოციალურ) ქცევას,  სექსუალურ აქტივობას, კვებას, საავტომობილო აქტივობას, ნერვულ განვითარებას  და ბიოლოგიურ რიტმს.  ნაკლებად რთულ ცხოველებში, როგორიცაა ზოგიერთი უხერხემლო, სეროტონინი არეგულირებს კვებას და სხვა პროცესებს. მცენარეებში სეროტონინის სინთეზი, როგორც ჩანს, დაკავშირებულია სტრესის სიგნალებთან. ფარმაცევტულ რეკლამაში მისი დიდი ხნის წინსვლის მიუხედავად, მითი იმის შესახებ, რომ სეროტონინის დაბალი დონე იწვევს დეპრესიას, არ არის მხარდაჭერილი სამეცნიერო მტკიცებულებებით.

ფიჭური ეფექტები

სეროტონინი ძირითადად მოქმედებს მისი რეცეპტორების მეშვეობით და მისი ეფექტი დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი უჯრედები და ქსოვილები გამოხატავენ ამ რეცეპტორებს.

მეტაბოლიზმი მოიცავს პირველ დაჟანგვას მონოამინ ოქსიდაზას მიერ შესაბამის ალდეჰიდამდე. სიჩქარის შემზღუდველი ნაბიჯი არის ჰიდრიდის გადატანა სეროტონინიდან ფლავინის კოფაქტორში. მოჰყვება ალდეჰიდდეჰიდროგენაზას დაჟანგვა 5-ჰიდროქსინდოლძმარმჟავას (5-HIAA), ინდოლის ძმარმჟავას წარმოებულად. ეს უკანასკნელი შემდეგ გამოიყოფა თირკმელებით.

რეცეპტორები

მთავარი სტატია: 5-HT რეცეპტორი

5-HT რეცეპტორები, სეროტონინის რეცეპტორები, განლაგებულია ცხოველებში ნერვული უჯრედების და სხვა ტიპის უჯრედების მემბრანაზე და შუამავლობენ სეროტონინის, როგორც ენდოგენური ლიგანდის და ფარმაცევტული და ფსიქოდელიური წამლების ფართო სპექტრის ეფექტს. გარდა 5-HT3 რეცეპტორისა, ლიგანდით შემოსაზღვრული იონური არხისა, ყველა სხვა 5-HT რეცეპტორები არის G-პროტეინთან დაწყვილებული რეცეპტორები (ასევე უწოდებენ შვიდ ტრანსმემბრანულ ან ჰეპტაჰელიკურ რეცეპტორებს), რომლებიც ააქტიურებენ უჯრედშიდა მეორე მესინჯერის კასკადს.

იხ. ვიდეო - Серотонин — Вячеслав Дубынин на ПостНауке

ტრიმტაფანი

სეროტონერგული მოქმედება წყდება ძირითადად სინაფსიდან 5-HT-ის შეწოვით. ეს მიიღწევა 5-HT-სთვის სპეციფიური მონოამინის გადამტანის მეშვეობით, SERT, პრესინაფსურ ნეირონზე. სხვადასხვა აგენტებს შეუძლიათ დათრგუნონ 5-HT უკუმიტაცება, მათ შორის კოკაინი, დექსტრომეტორფანი (ხველის საწინააღმდეგო საშუალება), ტრიციკლური ანტიდეპრესანტები და სეროტონინის უკუმიტაცების შერჩევითი ინჰიბიტორები (SSRIs). 2006 წელს ვაშინგტონის უნივერსიტეტის მიერ ჩატარებულმა კვლევამ აჩვენა, რომ ახლად აღმოჩენილი მონოამინის გადამზიდავი, რომელიც ცნობილია როგორც PMAT, შეიძლება შეიცავდეს "5-HT კლირენსის მნიშვნელოვან პროცენტს".

მაღალი აფინურობის SERT-ისგან განსხვავებით, PMAT იდენტიფიცირებულია, როგორც დაბალი აფინურობის გადამტანი, აშკარა კმ 114 მიკრომოლ/ლ სეროტონინისთვის; დაახლოებით 230-ჯერ აღემატება SERT-ს. თუმცა, PMAT-ს, მიუხედავად მისი შედარებით დაბალი სეროტონერგული აფინურობისა, აქვს გაცილებით მაღალი სატრანსპორტო "ტევადობა", ვიდრე SERT, "რაც იწვევს SERT-თან შედარებით შედარება ეფექტურობას ჰეტეროლოგიურ გამოხატვის სისტემებში." ფლუოქსეტინი და სერტრალინის ანტიდეპრესანტები აინჰიბირებენ PMAT-ს, მაგრამ IC50 მნიშვნელობებით, რომლებიც აღემატება თერაპიულ პლაზმურ კონცენტრაციებს ოთხ ბრძანებამდე სიდიდით. ამიტომ, SSRI მონოთერაპია „არაეფექტურია“ PMAT-ის ინჰიბირებაში. დღეისათვის ცნობილი არ არის ცნობილი ფარმაცევტული საშუალება, რომელიც მნიშვნელოვნად აფერხებს PMAT-ს ნორმალურ თერაპიულ დოზებში. PMAT ასევე მიუთითებს დოფამინისა და ნორეპინეფრინის ტრანსპორტირებაზე, თუმცა კმ მნიშვნელობებზე 5-HT-ზე (330-15000 μmoles/L) უფრო მაღალიც კი.

                                     სეროტონინის სისტემა, განსხვავებით დოფამინური სისტემისგან

რაფის ბირთვების ნეირონები ტვინში 5-HT გამოთავისუფლების ძირითადი წყაროა. არსებობს ცხრა რაფე ბირთვი, სახელწოდებით B1–B9, რომლებიც შეიცავს სეროტონინის შემცველ ნეირონების უმრავლესობას (ზოგიერთმა მეცნიერმა აირჩია რაფის ხაზოვანი ბირთვების დაჯგუფება ერთ ბირთვად), ყველა მათგანი განლაგებულია ტვინის ღეროს შუა ხაზის გასწვრივ და ორიენტირებულია რეტიკულური წარმონაქმნი. რაფის ბირთვების ნეირონების აქსონები ქმნიან ნეიროტრანსმიტერ სისტემას, რომელიც აღწევს ცენტრალური ნერვული სისტემის თითქმის ყველა ნაწილს. ქვედა რაფის ბირთვებში ნეირონების აქსონები მთავრდება ცერებრუმში და ზურგის ტვინში, ხოლო უმაღლესი ბირთვების აქსონები ვრცელდება მთელ ტვინში.

ულტრასტრუქტურა და ფუნქცია

სეროტონინის ბირთვები ასევე შეიძლება დაიყოს ორ ძირითად ჯგუფად, როსტრული და კუდი, რომლებიც შეიცავს შესაბამისად სამ და ოთხ ბირთვს. როსტრული ჯგუფი შედგება კუდალური ხაზოვანი ბირთვებისგან (B8), დორსალური რაფის ბირთვებისგან (B6 და B7) და მედიანური რაფის ბირთვებისაგან (B5, B8 და B9), რომლებიც წარმოიქმნება მრავალ კორტიკალურ და სუბკორტიკალურ სტრუქტურაში. კუდალური ჯგუფი შედგება რაფე მაგნუსის ბირთვი (B3), რაფე ობსკურუსის ბირთვი (B2), რაფე პალიდუს ბირთვი (B1) და გვერდითი მედულარული რეტიკულური წარმონაქმნი, რომელიც გადადის ტვინის ღეროში.

სეროტონერგული გზა ჩართულია სენსომოტორულ ფუნქციაში, გზებით, რომლებიც პროეცირდება როგორც კორტიკალურ (დორსალური და შუა რაფის ბირთვები), ასევე სუბკორტიკალურ და ზურგის უბნებში, რომლებიც მონაწილეობენ საავტომობილო აქტივობაში. ფარმაკოლოგიური მანიპულირება ვარაუდობს, რომ სეროტონერგული აქტივობა იზრდება საავტომობილო აქტივობით, ხოლო სეროტონერგული ნეირონების გასროლის სიჩქარე იზრდება ინტენსიური ვიზუალური სტიმულით. ცხოველური მოდელები ვარაუდობენ, რომ კაინატის სიგნალი უარყოფითად არეგულირებს სეროტონინის მოქმედებას ბადურაზე, რაც შესაძლო გავლენას ახდენს ვიზუალური სისტემის კონტროლზე. დაღმავალი პროექციები ქმნიან გზას, რომელიც თრგუნავს ტკივილს, რომელსაც ეწოდება "დაღმავალი ინჰიბიტორული გზა", რომელიც შეიძლება დაკავშირებული იყოს ისეთი აშლილობით, როგორიცაა ფიბრომიალგია, შაკიკი და სხვა ტკივილის დარღვევები და მათში ანტიდეპრესანტების ეფექტურობა.

სეროტონერგული პროგნოზები კუდის ბირთვებიდან მონაწილეობს განწყობისა და ემოციების რეგულირებაში, ხოლო ჰიპო- ან ჰიპერ-სეროტონერგული მდგომარეობა შეიძლება ჩართული იყოს დეპრესიასა და ავადმყოფურ ქცევაში.

მიკროანატომია

სეროტონინი გამოიყოფა სინაფსში, ან ნეირონებს შორის სივრცეში და ვრცელდება შედარებით ფართო უფსკრულით (>20 ნმ) 5-HT რეცეპტორების გასააქტიურებლად, რომლებიც განლაგებულია დენდრიტებზე, უჯრედულ სხეულებზე და მიმდებარე ნეირონების პრესინაფსურ ტერმინალებზე.

როდესაც ადამიანი საკვების სუნს იგრძნობს, დოფამინი გამოიყოფა მადის ასამაღლებლად. მაგრამ, ჭიებისგან განსხვავებით, სეროტონინი არ ზრდის ადამიანებში მოლოდინის ქცევას; სამაგიეროდ, მოხმარებისას გამოთავისუფლებული სეროტონინი ააქტიურებს 5-HT2C რეცეპტორებს დოფამინის წარმომქმნელ უჯრედებზე. ეს აჩერებს მათ დოფამინის გამოყოფას და ამით სეროტონინი ამცირებს მადას. წამლები, რომლებიც ბლოკავს 5-HT2C რეცეპტორებს, სხეულს არ შეუძლია აღიაროს, როდის აღარ არის მშიერი ან სხვაგვარად საჭიროებს საკვებ ნივთიერებებს და ასოცირდება წონის მატებასთან,  განსაკუთრებით რეცეპტორების დაბალი რაოდენობის მქონე ადამიანებში. ჰიპოკამპში 5-HT2C რეცეპტორების გამოხატვა მიჰყვება დღის რიტმს , ისევე როგორც სეროტონინის გამოყოფას ვენტრომედიალურ ბირთვში, რომელიც ხასიათდება პიკით დილით, როდესაც ჭამის მოტივაცია ყველაზე ძლიერია.

მაკაკებში, ალფა მამაკაცებს აქვთ ორჯერ მეტი სეროტონინის დონე ტვინში, ვიდრე დაქვემდებარებულ მამაკაცებსა და მდედრებში (იზომება 5-HIAA კონცენტრაციით ცერებროსპინალურ სითხეში (CSF)). დომინანტური სტატუსი და CSF სეროტონინის დონე, როგორც ჩანს, დადებითად არის დაკავშირებული. როდესაც დომინანტი მამრები ამოიღეს ამ ჯგუფებიდან, დაქვემდებარებული მამრები იწყებენ შეჯიბრებას დომინირებისთვის. მას შემდეგ, რაც ახალი დომინანტური იერარქია ჩამოყალიბდა, ახალი დომინანტური ინდივიდების სეროტონინის დონეები ასევე გაიზარდა და გაორმაგდა დაქვემდებარებულ მამაკაცებსა და ქალებში. მიზეზი იმისა, თუ რატომ არის მაღალი სეროტონინის დონე მხოლოდ დომინანტ მამაკაცებში, მაგრამ არა დომინანტურ ქალებში, ჯერ არ არის დადგენილი.

ადამიანებში, ტვინში 5-HT1A რეცეპტორის დათრგუნვის დონე აჩვენებს უარყოფით კორელაციას აგრესიასთან,  და 5-HT2A რეცეპტორის კოდირების გენის მუტაციამ შეიძლება გააორმაგოს თვითმკვლელობის რისკი ამ გენოტიპის მქონეთათვის. ტვინში სეროტონინი, როგორც წესი, არ იშლება გამოყენების შემდეგ, მაგრამ გროვდება სეროტონერგული ნეირონების მიერ სეროტონინის გადამტანებით მათ უჯრედის ზედაპირზე. კვლევებმა აჩვენა, რომ შფოთვასთან დაკავშირებული პიროვნების მთლიანი ვარიაციის თითქმის 10% დამოკიდებულია ვარიაციაზე იმის აღწერილობაში, თუ სად, როდის და რამდენი სეროტონინის გადამტანი უნდა განათავსონ ნეირონებმა.

ნერვული სისტემის გარეთ

საჭმლის მომნელებელი ტრაქტი (ღებინება)

სეროტონინი არეგულირებს კუჭ-ნაწლავის (GI) ფუნქციას. ნაწლავი გარშემორტყმულია ენტეროქრომაფინის უჯრედებით, რომლებიც გამოყოფენ სეროტონინს სანათურში საკვების საპასუხოდ. ეს იწვევს ნაწლავის შეკუმშვას საკვების გარშემო. თრომბოციტები ვენებში, რომლებიც ასუფთავებენ ნაწლავებს, აგროვებენ ჭარბ სეროტონინს. ხშირად არის სეროტონინის ანომალიები კუჭ-ნაწლავის დარღვევებში, როგორიცაა ყაბზობა და გაღიზიანებული ნაწლავის სინდრომი.

თუ საკვებში არის გამაღიზიანებელი ნივთიერებები, ენტეროქრომაფინის უჯრედები გამოყოფენ მეტ სეროტონინს, რათა ნაწლავმა უფრო სწრაფად იმოძრაოს, ანუ გამოიწვიოს დიარეა, რის შედეგადაც ნაწლავი დაიცლება მავნე ნივთიერებისგან. თუ სეროტონინი გამოიყოფა სისხლში უფრო სწრაფად, ვიდრე თრომბოციტები მას შთანთქავენ, სისხლში თავისუფალი სეროტონინის დონე იზრდება. ეს ააქტიურებს 5-HT3 რეცეპტორებს ქიმიორეცეპტორების გამომწვევ ზონაში, რომლებიც ასტიმულირებენ ღებინებას. ამრიგად, წამლები და ტოქსინები ასტიმულირებენ სეროტონინის გამოყოფას ნაწლავის კედელში ენტეროქრომაფინის უჯრედებიდან. ენტეროქრომაფინის უჯრედები არა მხოლოდ რეაგირებენ ცუდ საკვებზე, არამედ ძალიან მგრძნობიარენი არიან დასხივების და კიბოს ქიმიოთერაპიის მიმართ. წამლები, რომლებიც ბლოკავს 5HT3, ძალიან ეფექტურია გულისრევისა და ღებინების კონტროლისთვის, რომლებიც წარმოიქმნება კიბოს მკურნალობის შედეგად და ითვლება ოქროს სტანდარტად ამ მიზნით.

ფილტვები

ფილტვები,  ქვეწარმავლების ჩათვლით,  შეიცავს სპეციალიზირებულ ეპითელურ უჯრედებს, რომლებიც წარმოიქმნება როგორც მარტოხელა უჯრედები ან მტევნის სახით, რომელსაც ეწოდება ნეიროეპითელური სხეულები ან ბრონქული კულჩიცკის უჯრედები ან ალტერნატიულად K უჯრედები. ეს არის ენტეროქრომაფინის უჯრედები, რომლებიც ნაწლავის უჯრედების მსგავსად გამოყოფენ სეროტონინს. მათი ფუნქცია, ალბათ, არის ვაზოკონსტრიქცია ჰიპოქსიის დროს

Კანი

სეროტონინი ასევე წარმოიქმნება მერკელის უჯრედების მიერ, რომლებიც სომატოსენსორული სისტემის ნაწილია.

ძვლის მეტაბოლიზმი

თაგვებში და ადამიანებში, სეროტონინის დონისა და სიგნალიზაციის ცვლილებები ნაჩვენებია ძვლის მასის რეგულირებისთვის. თაგვებს, რომლებსაც არ აქვთ ტვინის სეროტონინი, აქვთ ოსტეოპენია, ხოლო თაგვებს, რომლებსაც არ აქვთ ნაწლავის სეროტონინი, აქვთ ძვლის მაღალი სიმკვრივე. ადამიანებში, სისხლში სეროტონინის დონის მომატება ნაჩვენებია ძვლის დაბალი სიმკვრივის მნიშვნელოვან უარყოფით პროგნოზირებად. სეროტონინი ასევე შეიძლება სინთეზირებული იყოს, თუმცა ძალიან დაბალ დონეზე, ძვლის უჯრედებში. იგი შუამავლობს მის მოქმედებას ძვლის უჯრედებზე სამი განსხვავებული რეცეპტორის გამოყენებით. 5-HT1B რეცეპტორების მეშვეობით ის უარყოფითად არეგულირებს ძვლის მასას, ხოლო ამას დადებითად აკეთებს 5-HT2B რეცეპტორების და 5-HT2C რეცეპტორების მეშვეობით. ძალიან დელიკატური ბალანსი არსებობს ნაწლავის სეროტონინის ფიზიოლოგიურ როლსა და მის პათოლოგიას შორის. სეროტონინის უჯრედგარე შემცველობის ზრდა იწვევს ოსტეობლასტებში სიგნალების კომპლექსურ რელეს, რომელიც კულმინირებს FoxO1/Creb და ATF4 დამოკიდებულ ტრანსკრიპციულ მოვლენებში.[77] 2008 წლის დასკვნების შემდეგ, რომ ნაწლავის სეროტონინი არეგულირებს ძვლის მასას, დაიწყო მექანიკური გამოკვლევა იმის შესახებ, თუ რა არეგულირებს სეროტონინის სინთეზს ნაწლავიდან ძვლის მასის რეგულირებაში. ნაჩვენებია, რომ Piezo1 გრძნობს რნმ-ს ნაწლავში და ამ ინფორმაციას გადასცემს ძვალში სეროტონინის სინთეზის გზით, მოქმედებს როგორც ერთჯაჭვიანი რნმ-ის (ssRNA) სენსორი, რომელიც მართავს 5-HT წარმოებას. თაგვის Piezo1-ის ნაწლავის ეპითელიუმის სპეციფიურმა წაშლამ ღრმად შეარღვია ნაწლავის პერისტალტიკა, შეაფერხა ექსპერიმენტული კოლიტი და დათრგუნა შრატში 5-HT დონე. სისტემური 5-HT დეფიციტის გამო, Piezo1-ის პირობითმა ნოკაუტმა გაზარდა ძვლის ფორმირება. აღსანიშნავია, რომ ფეკალური ssRNA იყო იდენტიფიცირებული, როგორც ბუნებრივი Piezo1 ლიგანდი, და ssRNA-ს სტიმულირებული 5-HT სინთეზი ნაწლავიდან გამოწვეულ იქნა MyD88/TRIF-დან დამოუკიდებელი გზით. RNase A-ს კოლონიური ინფუზია თრგუნა ნაწლავის მოძრაობა და გაიზარდა ძვლოვანი მასა. ეს დასკვნები ვარაუდობენ ნაწლავის ssRNA-ს, როგორც 5-HT სისტემური დონის მთავარ განმსაზღვრელს, რაც მიუთითებს ssRNA-Piezo1 ღერძზე, როგორც პოტენციურ პროფილაქტიკური სამიზნე ძვლისა და ნაწლავის დარღვევების სამკურნალოდ. 2008, 2010 და 2019 წლებში ჩატარებულმა კვლევებმა გახსნა სეროტონინის კვლევის პოტენციალი ძვლის მასის დარღვევების სამკურნალოდ.

ორგანოს განვითარება

იმის გამო, რომ სეროტონინი სიგნალს აძლევს რესურსების ხელმისაწვდომობას, გასაკვირი არ არის, რომ ის გავლენას ახდენს ორგანოების განვითარებაზე. ადამიანებისა და ცხოველების მრავალმა კვლევამ აჩვენა, რომ ადრეულ ასაკში კვებამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს ისეთ ფაქტორებზე, როგორიცაა სხეულის სიმსუქნე, სისხლის ლიპიდები, არტერიული წნევა, ათეროსკლეროზი, ქცევა, სწავლა და ხანგრძლივობა. მღრღნელების ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ახალშობილთა ზემოქმედება SSRI-ებზე ახდენს მუდმივ ცვლილებებს თავის ტვინის სეროტონერგულ გადაცემაში, რაც იწვევს ქცევის ცვლილებებს,  რაც ცვლის ანტიდეპრესანტებით მკურნალობით.[85] ნორმალურ და ნოკაუტ თაგვებს, რომლებსაც აკლიათ სეროტონინის გადამტანი ფლუოქსეტინით, მეცნიერებმა აჩვენეს, რომ ნორმალური ემოციური რეაქციები ზრდასრულ ასაკში, როგორიცაა ფეხის დარტყმისგან თავის დაღწევის ხანმოკლე შეყოვნება და ახალი გარემოს გამოკვლევისკენ მიდრეკილება, დამოკიდებული იყო სეროტონინის აქტიურ გადამტანებზე ახალშობილთა პერიოდში.

ადამიანის სეროტონინი ასევე მოქმედებს როგორც ზრდის ფაქტორი პირდაპირ. ღვიძლის დაზიანება ზრდის 5-HT2A და 5-HT2B რეცეპტორების უჯრედულ ექსპრესიას, რაც შუამავლობს ღვიძლის კომპენსატორულ ზრდას (იხ. ღვიძლის § რეგენერაცია და ტრანსპლანტაცია)[88] სისხლში არსებული სეროტონინი ასტიმულირებს უჯრედულ ზრდას ღვიძლის დაზიანების აღსადგენად. 5HT2B რეცეპტორები ასევე ააქტიურებენ ოსტეოციტებს, რომლებიც ქმნიან ძვლებს თუმცა, სეროტონინი ასევე თრგუნავს ოსტეობლასტებს 5-HT1B რეცეპტორების მეშვეობით.

გულ-სისხლძარღვთა ზრდის ფაქტორი

მთავარი სტატია: გულის ფიბროზი

გარდა ამისა, სეროტონინი იწვევს ენდოთელური აზოტის ოქსიდის სინთაზას აქტივაციას და ასტიმულირებს 5-HT1B რეცეპტორების შუამავლობით განხორციელებული მექანიზმის მეშვეობით p44/p42 მიტოგენით გააქტიურებული ცილა კინაზას ფოსფორილირებას მსხვილფეხა რქოსანი აორტის ენდოთელური უჯრედების კულტურებში. სისხლში სეროტონინი გროვდება პლაზმიდან თრომბოციტების საშუალებით, რომლებიც ინახავს მას. ამრიგად, ის აქტიურია იქ, სადაც თრომბოციტები აკავშირებს დაზიანებულ ქსოვილში, როგორც ვაზოკონსტრიქტორი სისხლდენის შესაჩერებლად და ასევე, როგორც ფიბროციტური მიტოტური (ზრდის ფაქტორი), რომელიც ხელს უწყობს შეხორცებას.

ფარმაკოლოგია

ნარკოტიკების რამდენიმე კლასი მიმართულია 5-HT სისტემაზე, მათ შორის ზოგიერთი ანტიდეპრესანტი, ანტიფსიქოტიკა, ანქსიოლიზური, ღებინების საწინააღმდეგო და ანტიმიგრანული საშუალებები, აგრეთვე ფსიქოდელიური წამლები და ემპათოგენები.

მოქმედების მექანიზმი

დასვენების დროს სეროტონინი ინახება პრესინაფსური ნეირონების ვეზიკულებში. ნერვული იმპულსებით სტიმულირებისას სეროტონინი გამოიყოფა, როგორც ნეიროტრანსმიტერი სინაფსში, შექცევადად აკავშირებს პოსტსინაფსურ რეცეპტორს, რათა გამოიწვიოს ნერვული იმპულსი პოსტსინაფსურ ნეირონზე. სეროტონინი ასევე შეიძლება დაუკავშირდეს ავტორეცეპტორებს პრესინაფსურ ნეირონზე, რათა დაარეგულიროს სეროტონინის სინთეზი და გამოყოფა. ჩვეულებრივ, სეროტონინი გადადის პრესინაფსურ ნეირონში მისი მოქმედების შესაჩერებლად, შემდეგ ხელახლა გამოიყენება ან იშლება მონოამინ ოქსიდაზას მიერ.

ფსიქოდელიური პრეპარატები

სეროტონერგული ფსიქოდელიური პრეპარატები ფსილოცინი/ფსილოციბინი, DMT, მესკალინი, ფსიქოდელიური სოკო და LSD არის აგონისტები, ძირითადად 5HT2A/2C რეცეპტორებზე. ემპატოგენ-ენტაქტოგენი MDMA ათავისუფლებს სეროტონინს ნეირონების სინაფსური ვეზიკულებიდან.[98]

ანტიდეპრესანტები

მთავარი სტატიები: SSRI და MAOI

წამლები, რომლებიც ცვლიან სეროტონინის დონეს, გამოიყენება დეპრესიის, გენერალიზებული შფოთვითი აშლილობისა და სოციალური ფობიის სამკურნალოდ. მონოამინ ოქსიდაზას ინჰიბიტორები (MAOI) ხელს უშლიან მონოამინური ნეიროტრანსმიტერების (მათ შორის სეროტონინის) დაშლას და, შესაბამისად, ზრდის ნეიროტრანსმიტერის კონცენტრაციას თავის ტვინში. MAOI თერაპია დაკავშირებულია ბევრ წამლის არასასურველ რეაქციასთან და პაციენტებს ემუქრებათ ჰიპერტენზიული გადაუდებელი რისკი, რომელიც გამოწვეულია ტირამინის მაღალი შემცველობის საკვებითა და გარკვეული მედიკამენტებით. ზოგიერთი პრეპარატი აფერხებს სეროტონინის ხელახლა შეწოვას, რაც აიძულებს მას სინაფსურ ნაპრალში დიდხანს დარჩეს. ტრიციკლური ანტიდეპრესანტები (TCAs) აფერხებენ როგორც სეროტონინის, ასევე ნორეპინეფრინის ხელახლა მიღებას. უახლეს სეროტონინის უკუმიტაცების ინჰიბიტორებს (SSRIs) აქვთ ნაკლები გვერდითი მოვლენები და ნაკლები ურთიერთქმედება სხვა პრეპარატებთან.

ნაჩვენებია, რომ გარკვეული SSRI მედიკამენტები ამცირებენ სეროტონინის დონეს საწყის დონეზე, ქრონიკული გამოყენების შემდეგ, მიუხედავად საწყისი ზრდისა. 5-HTTLPR გენი კოდირებს ტვინში სეროტონინის გადამტანების რაოდენობას, უფრო მეტი სეროტონინის გადამტანი იწვევს სეროტონერგული სიგნალის ხანგრძლივობისა და სიდიდის შემცირებას. 5-HTTLPR პოლიმორფიზმი (ლ/ლ), რომელიც იწვევს უფრო მეტი სეროტონინის გადამტანების ფორმირებას, ასევე აღმოჩნდა, რომ უფრო მდგრადია დეპრესიისა და შფოთვის მიმართ.

სეროტონინის სინდრომი

მთავარი სტატია: სეროტონინის სინდრომი

სეროტონინის უკიდურესად მაღალმა დონემ შეიძლება გამოიწვიოს მდგომარეობა, რომელიც ცნობილია როგორც სეროტონინის სინდრომი, ტოქსიკური და პოტენციურად ფატალური ეფექტებით. პრაქტიკაში, ასეთი ტოქსიკური დონის მიღწევა არსებითად შეუძლებელია ერთი ანტიდეპრესანტული პრეპარატის დოზის გადაჭარბებით, მაგრამ მოითხოვს სეროტონერგული აგენტების კომბინაციას, როგორიცაა SSRI და MAOI, რომელიც შეიძლება მოხდეს თერაპიულ დოზებში. სეროტონინის სინდრომის სიმპტომების ინტენსივობა მერყეობს ფართო სპექტრში და უფრო მსუბუქი ფორმები ჩანს არატოქსიკურ დონეზეც კი. დადგენილია, რომ პაციენტთა 14%-ს აღენიშნება სეროტონინის სინდრომის დოზის გადაჭარბება SSRI-ებით; ამავდროულად, სიკვდილიანობის მაჩვენებელი 2%-დან 12%-მდეა.

ღებინების საწინააღმდეგო საშუალებები

ზოგიერთი 5-HT3 ანტაგონისტი, როგორიცაა ონდანსეტრონი, გრანისეტრონი და ტროპისეტრონი, მნიშვნელოვანი ანტიემიტური აგენტებია. ისინი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია გულისრევისა და ღებინების სამკურნალოდ, რომლებიც წარმოიქმნება კიბოს საწინააღმდეგო ქიმიოთერაპიის დროს ციტოტოქსიური პრეპარატების გამოყენებით. კიდევ ერთი გამოყენება არის პოსტოპერაციული გულისრევისა და ღებინების მკურნალობაში.

სხვა

ზოგიერთი სეროტონერგული აგონისტი იწვევს ფიბროზს სხეულის ნებისმიერ წერტილში, განსაკუთრებით რეტროპერიტონეალური ფიბროზის სინდრომს, ისევე როგორც გულის სარქვლის ფიბროზს. წარსულში სეროტონერგული პრეპარატების სამი ჯგუფი ეპიდემიოლოგიურად იყო დაკავშირებული ამ სინდრომებთან. ეს არის სეროტონერგული ვაზოკონსტრიქციული ანტიმიგრენის პრეპარატები (ერგოტამინი და მეთისერგიდი),  სეროტონერგული მადის დამთრგუნველი პრეპარატები (ფენფლურამინი, ქლორფენტერმინი და ამინორექსი) და ზოგიერთი ანტიპარკინსონიული დოფამინერგული აგონისტები, რომლებიც ასევე ასტიმულირებენ B25-რეოტოტოტოტოტოტოტოტოტოტ სეროტონერგულ რეცეპტორებს. მათ შორისაა პერგოლიდი და კაბერგოლინი, მაგრამ არა უფრო დოფამინის სპეციფიკური ლიზურიდი.

ისევე როგორც ფენფლურამინის შემთხვევაში, ამ პრეპარატებიდან ზოგიერთი ამოღებული იქნა ბაზრიდან მას შემდეგ, რაც მათ მიღებულმა ჯგუფებმა აღნიშნეს აღწერილი გვერდითი ეფექტებიდან ერთი ან მეტის სტატისტიკური ზრდა. ამის მაგალითია პერგოლიდი. პრეპარატის გამოყენება მცირდებოდა მას შემდეგ, რაც 2003 წელს დაფიქსირდა, რომ ის დაკავშირებულია გულის ფიბროზთან.

2007 წლის იანვარში New England Journal of Medicine-ში გამოქვეყნებული ორი დამოუკიდებელი კვლევა მიუთითებდა პერგოლიდთან ერთად კაბერგოლინთან ერთად გულის სარქვლოვანი დაავადების გამომწვევში. ამის შედეგად FDA-მ ამოიღო პერგოლიდი შეერთებული შტატების ბაზრიდან 2007 წლის მარტში. (რადგან კაბერგოლინი არ არის დამტკიცებული შეერთებულ შტატებში პარკინსონის დაავადებისთვის, მაგრამ ჰიპერპროლაქტინემიისთვის, პრეპარატი რჩება ბაზარზე. ჰიპერპროლაქტინემიის მკურნალობა მოითხოვს უფრო დაბალ დოზებს, ვიდრე პარკინსონის დაავადებისთვის, რაც ამცირებს გულის სარქვლოვანი დაავადების რისკს).

მეთილ-ტრიპტამინები და ჰალუცინოგენები

ადამიანებში ტრიპტამინის ნეიროტრანსმიტერების შესახებ დეტალებისთვის იხილეთ Trace amine.

რამდენიმე მცენარე შეიცავს სეროტონინს ოჯახთან დაკავშირებულ ტრიპტამინებთან ერთად, რომლებიც მეთილირებულია ამინო (NH2) და (OH) ჯგუფებში, არის N-ოქსიდები, ან აკლია OH ჯგუფს. ეს ნაერთები აღწევს ტვინში, თუმცა მათი ნაწილი მეტაბოლიზდება მონოამინ ოქსიდაზას ფერმენტებით (ძირითადად MAO-A) ღვიძლში. მაგალითებია მცენარეები ანადენანტერას გვარიდან, რომლებიც გამოიყენება ჰალუცინოგენურ იოპო სნაფში. ეს ნაერთები ფართოდ არის წარმოდგენილი მრავალი მცენარის ფოთლებში და შეიძლება შემაკავებელი იყოს ცხოველების გადაყლაპვისას. სეროტონინი გვხვდება Panaeolus-ის გვარის რამდენიმე სოკოში.

შედარებითი ბიოლოგია და ევოლუცია

უჯრედული ორგანიზმები

სეროტონინი გამოიყენება სხვადასხვა ერთუჯრედიანი ორგანიზმების მიერ სხვადასხვა მიზნით. აღმოჩნდა, რომ SSRI ტოქსიკურია წყალმცენარეებისთვის. კუჭ-ნაწლავის პარაზიტი Entamoeba histolytica გამოყოფს სეროტონინს, რაც იწვევს მდგრად სეკრეტორულ დიარეას ზოგიერთ ადამიანში. E. histolytica-ით ინფიცირებულ პაციენტებს აღენიშნებოდათ შრატში სეროტონინის მაღალი დონის დონე, რომელიც დაუბრუნდა ნორმას ინფექციის მოგვარების შემდეგ. E. histolytica ასევე პასუხობს სეროტონინის არსებობას უფრო ვირულენტური ხდება. ეს ნიშნავს, რომ სეროტონინის სეკრეცია არა მხოლოდ ემსახურება ენტეტამოების გავრცელებას მასპინძლის დიარეის გამო, არამედ ემსახურება მათი ქცევის კოორდინაციას მოსახლეობის სიმკვრივის მიხედვით, ფენომენი, რომელიც ცნობილია როგორც კვორუმის სენსორული. მასპინძლის ნაწლავის გარეთ არაფერია ისეთი, რის გამოც ენტოამოები იწვევს სეროტონინის გამოყოფას, ამიტომ სეროტონინის კონცენტრაცია ძალიან დაბალია. დაბალი სეროტონინის სიგნალები ენტოამოებს მიეწოდება, რომ ისინი მასპინძლის გარეთ არიან და ისინი ნაკლებად ვირუსული ხდებიან ენერგიის შესანარჩუნებლად. როდესაც ისინი შედიან ახალ მასპინძელში, ისინი მრავლდებიან ნაწლავებში და ხდებიან უფრო ვირულენტები, რადგან ენტეროქრომაფინის უჯრედები პროვოცირდებიან მათ მიერ და იზრდება სეროტონინის კონცენტრაცია.

საკვები მცენარეები და სოკოები

თესლის გაშრობისას, სეროტონინის წარმოება არის შხამიანი ამიაკის დაგროვების მოშორების საშუალება. ამიაკი გროვდება და მოთავსებულია L-ტრიპტოფანის ინდოლის ნაწილში, რომელიც შემდეგ დეკარბოქსილირდება ტრიპტოფანის დეკარბოქსილაზას მიერ, რათა მიიღოთ ტრიპტამინი, რომელიც შემდეგ ჰიდროქსილირებულია ციტოქრომ P450 მონოოქსიგენაზას მიერ და გამოიმუშავებს სეროტონინს.

თუმცა, ვინაიდან სეროტონინი არის კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის ძირითადი მოდულატორი, ის შეიძლება წარმოიქმნას მცენარეების ნაყოფში, როგორც საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში თესლის გავლის დაჩქარების საშუალება, ისევე როგორც ბევრი ცნობილი თესლთან და ხილთან დაკავშირებული საფაღარათო საშუალება. სეროტონინი გვხვდება სოკოში, ხილსა და ბოსტნეულში. ყველაზე მაღალი მნიშვნელობები 25-400 მგ/კგ იქნა ნაპოვნი კაკლის (Juglans) და Hickory (Carya) გვარის თხილში. სეროტონინის კონცენტრაცია 3-30 მგ/კგ-ში აღმოჩენილია მცენარეებში, ანანასში, ბანანში, კივიში, ქლიავსა და პომიდორში. ზომიერი დონეები 0,1-3 მგ/კგ-მდე იქნა ნაპოვნი გამოცდილი ბოსტნეულების ფართო სპექტრში.

სეროტონინი არის შხამის ერთ-ერთი ნაერთი, რომელსაც შეიცავს ჭინჭრის ციება (Urtica dioica), სადაც ის იწვევს ტკივილს ინექციის დროს ისევე, როგორც მისი არსებობა მწერების შხამებში. ის ასევე ბუნებრივად გვხვდება Paramuricea clavata-ში, ანუ წითელი ზღვის ფანში.

სეროტონინი და ტრიპტოფანი აღმოჩენილია შოკოლადში სხვადასხვა კაკაოს შემცველობით. ყველაზე მაღალი სეროტონინის შემცველობა (2,93 მკგ/გ) დაფიქსირდა შოკოლადში 85% კაკაოს შემცველობით, ხოლო ყველაზე მაღალი ტრიპტოფანის შემცველობა (13,27–13,34 მკგ/გ) – 70–85% კაკაოში. ტრიპტოფანიდან სეროტონინის სინთეზში შუამავალი, 5-ჰიდროქსიტრიპტოფანი, არ იქნა ნაპოვნი.

Arabidopsis thaliana-ში ფესვის განვითარება სტიმულირდება და მოდულირებულია სეროტონინით - სხვადასხვა გზით სხვადასხვა კონცენტრაციით.

სეროტონინი ემსახურება როგორც მცენარეთა დამცავ ქიმიას სოკოებისგან. როდესაც ინფიცირდება ფუზარიუმის გვირგვინით (Fusarium pseudograminearum), ხორბალი (Triticum aestivum) მნიშვნელოვნად ზრდის ტრიპტოფანის გამომუშავებას ახალი სეროტონინის სინთეზისთვის. მისი ფუნქცია ცუდად არის გასაგები, მაგრამ ხორბალი ასევე აწარმოებს სეროტონინს Stagonospora nodorum-ით ინფიცირებისას - ამ შემთხვევაში სპორების წარმოების შეფერხების მიზნით. მოდელი მარცვლეული Brachypodium distachyon - რომელიც გამოიყენება ხორბლისა და სხვა წარმოების მარცვლეულის კვლევის შემცვლელად - ასევე აწარმოებს სეროტონინს, კუმაროილ-სეროტონინს და ფერულოილ-სეროტონინს F. graminearum-ის საპასუხოდ. ეს იწვევს მცირე ანტიმიკრობულ ეფექტს. B. distachyon აწარმოებს უფრო მეტ სეროტონინს (და კონიუგატებს) დეოქსინივალენოლის (DON) წარმომქმნელი F. graminearum-ის საპასუხოდ, ვიდრე არა-დონის წარმომქმნელი. Solanum lycopersicum აწარმოებს ბევრ AA კონიუგატს - მათ შორის რამდენიმე სეროტონინს - მის ფოთლებში, ღეროებში და ფესვებში Ralstonia solanacearum ინფექციის საპასუხოდ.

უხერხემლოები

სეროტონინი ფუნქციონირებს როგორც ნეიროტრანსმიტერი ცხოველების უმეტესობის ნერვულ სისტემაში.

ნემატოდები

მაგალითად, მრგვალ ჭიაში Caenorhabditis elegans, რომელიც იკვებება ბაქტერიებით, სეროტონინი გამოიყოფა როგორც სიგნალი დადებითი მოვლენების საპასუხოდ, როგორიცაა საკვების ახალი წყაროს პოვნა ან მამრობითი სქესის ცხოველებში მდედრის პოვნა, რომელთანაც შეწყვილდება. როდესაც კარგად ნაკვები მატლი თავის კუტიკულაზე ბაქტერიას გრძნობს, გამოიყოფა დოფამინი, რომელიც ანელებს მას; თუ ის შიმშილობს, ასევე გამოიყოფა სეროტონინი, რაც ცხოველს კიდევ უფრო ანელებს. ეს მექანიზმი ზრდის ცხოველების დროის გატარებას საკვების თანდასწრებით. გამოთავისუფლებული სეროტონინი ააქტიურებს კვებისათვის გამოყენებულ კუნთებს, ხოლო ოქტოპამინი თრგუნავს მათ. სეროტონინი დიფუზირდება სეროტონინისადმი მგრძნობიარე ნეირონებში, რომლებიც აკონტროლებენ ცხოველის აღქმას საკვები ნივთიერებების ხელმისაწვდომობის შესახებ.

დეკაპოდები

თუ ლობსტერებს შეჰყავთ სეროტონინი, ისინი იქცევიან როგორც დომინანტი ინდივიდები, მაშინ როდესაც ოქტოპამინი იწვევს დაქვემდებარებულ ქცევას. შეშინებულმა კიბომ შეიძლება კუდი აიწიოს გასაქცევად და სეროტონინის გავლენა ამ ქცევაზე დიდწილად დამოკიდებულია ცხოველის სოციალურ სტატუსზე. სეროტონინი აფერხებს გაქცევის რეაქციას ქვეშევრდომებში, მაგრამ აძლიერებს მას სოციალურად დომინანტურ ან იზოლირებულ პირებში. ამის მიზეზი ის არის, რომ სოციალური გამოცდილება ცვლის პროპორციას სეროტონინის რეცეპტორებს შორის (5-HT რეცეპტორები), რომლებსაც აქვთ საპირისპირო ეფექტი ბრძოლა-ან-ფრენის პასუხზე. - HT2 რეცეპტორები დომინირებს დომინანტებში.

შხამებში

სეროტონინი არის უხერხემლოების შხამების, სანერწყვე ჯირკვლების, ნერვული ქსოვილებისა და სხვა ქსოვილების საერთო კომპონენტი, მოლუსკებში, მწერებში, კიბოსნაირებში, მორიელებში, სხვადასხვა სახის ჭიებსა და მედუზებში. ზრდასრული Rhodnius prolixus - ჰემატოფაგი ხერხემლიანებზე - კვების დროს ჭრილობაში გამოყოფს ლიპოკალინებს. 2003 წელს აჩვენეს, რომ ეს ლიპოკალინები ახდენენ სეროტონინის სეკვესტერს, რათა თავიდან აიცილონ ვაზოკონსტრიქცია (და შესაძლოა კოაგულაცია) მასპინძელში.

Მწერები

სეროტონინი ევოლუციურად არის დაცული და ჩნდება ცხოველთა სამეფოში. ის ჩანს მწერების პროცესებში ადამიანის ცენტრალურ ნერვულ სისტემაში მსგავსი როლებით, როგორიცაა მეხსიერება, მადა, ძილი და ქცევა. სოკოს სხეულების ზოგიერთი წრე სეროტონერგულია.[136] (იხილეთ Drosophila-ს კონკრეტული მაგალითი ქვემოთ, §Dipterans.)

Acrididae

კალიების გროვა დაწყებულია, მაგრამ არ არის შენარჩუნებული სეროტონინის მიერ,  გათავისუფლება ხდება ინდივიდებს შორის ტაქტილური კონტაქტით. ეს გარდაქმნის სოციალურ პრეფერენციებს ზიზღიდან ჯგუფურ მდგომარეობამდე, რაც საშუალებას აძლევს თანმიმდევრულ ჯგუფებს. ბუზებსა და ფუტკრებში სწავლაზე გავლენას ახდენს სეროტონინის არსებობა.

როლი ინსექტიციდებში

მწერების 5-HT რეცეპტორებს აქვთ ხერხემლიანთა ვერსიების მსგავსი თანმიმდევრობა, მაგრამ შეინიშნება ფარმაკოლოგიური განსხვავებები. უხერხემლო ნარკოტიკების რეაქცია გაცილებით ნაკლებად ხასიათდება, ვიდრე ძუძუმწოვრების ფარმაკოლოგია და განხილულია სახეობების შერჩევითი ინსექტიციდების პოტენციალი.

ჰიმენოპტერები

ვოსფებსა და რქებს შხამში აქვთ სეროტონინი,, რომელიც იწვევს ტკივილს და ანთებას ისევე როგორც მორიელებს. Pheidole dentata იღებს უფრო და უფრო მეტ დავალებას კოლონიაში ასაკის მატებასთან ერთად, რაც მოითხოვს მას უფრო და უფრო მეტ ყნოსვის ნიშნებზე რეაგირებას მათი შესრულების პროცესში. ეს ყნოსვითი პასუხის გაფართოება აჩვენა, რომ თან ახლავს სეროტონინისა და დოფამინის გაზრდას, მაგრამ არა ოქტოპამინს 2006 წელს.

დიპტერანები

თუ ბუზებს სეროტონინით იკვებებიან, ისინი უფრო აგრესიულები არიან; სეროტონინით დაცლილი ბუზები კვლავ ავლენენ აგრესიას, მაგრამ ისინი ამას ნაკლებად ხშირად აკეთებენ. მათ ნათესებში ის მნიშვნელოვან როლს ასრულებს შეკუმშვის შედეგად წარმოქმნილ საჭმლის მომნელებელ მოძრაობაში. სეროტონინი, რომელიც მოქმედებს მოსავალზე, ეგზოგენურია თავად მოსავლისთვის და 2012 წლის კვლევამ აჩვენა, რომ ის სავარაუდოდ წარმოიშვა სეროტონინის ნერვულ წნულში გულმკერდის-მუცლის სინგანგლიონში. 2011 წელს აღმოაჩინეს Drosophila-ს სეროტონერგული სოკოს სხეული, რომელიც მუშაობდა Amnesiac-თან ერთად მეხსიერების ფორმირებისთვის. 2007 წელს აღმოჩნდა, რომ სეროტონინი ხელს უწყობს აგრესიას დიპტერაში, რასაც ეწინააღმდეგებოდა ნეიროპეპტიდი F - გასაკვირი აღმოჩენა იმის გათვალისწინებით, რომ ორივე ხელს უწყობს შეყვარებულობას, რაც, როგორც წესი, აგრესიის მსგავსია უმეტესწილად.

ხერხემლიანები

სეროტონინი, რომელსაც ასევე უწოდებენ 5-ჰიდროქსიტრიპტამინს (5-HT), არის ნეიროტრანსმიტერი, რომელიც ყველაზე ცნობილია ადამიანებში გუნება-განწყობის დარღვევებში მონაწილეობით. ის ასევე არის ფართოდ გავრცელებული ნეირომოდულატორი ხერხემლიანებსა და უხერხემლოებში. აღმოჩნდა, რომ სეროტონინი ასოცირდება ბევრ ფიზიოლოგიურ სისტემასთან, როგორიცაა გულ-სისხლძარღვთა, თერმორეგულაციისა და ქცევითი ფუნქციები, მათ შორის: ცირკადული რიტმი, მადა, აგრესიული და სექსუალური ქცევა, სენსორმოტორული რეაქტიულობა და სწავლა და ტკივილის მგრძნობელობა. შემდგომში განხილული იქნება სეროტონინის ფუნქცია ნევროლოგიურ სისტემებში და ხერხემლიანთა შორის სპეციფიკური ქცევები, რომლებიც მტკიცედ არის დაკავშირებული სეროტონინთან. ასევე ნახსენებია ორი შესაბამისი შემთხვევის კვლევა სეროტონინის განვითარებასთან დაკავშირებით, რომელიც მოიცავს ტელოს თევზებსა და თაგვებს.

ძუძუმწოვრებში 5-HT ძალიან კონცენტრირებულია შავი სუბსტანციაში, ვენტრალურ ტეგმენტალურ მიდამოში და რაფის ბირთვებში. ნაკლებად კონცენტრირებული უბნები მოიცავს ტვინის სხვა რეგიონებს და ზურგის ტვინს. ასევე ნაჩვენებია, რომ 5-HT ნეირონები ძალიან განშტოებულნი არიან, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ისინი სტრუქტურულად გამოირჩევიან ცნს-ის მრავალ ზონაზე ერთდროულად ზემოქმედებისთვის, თუმცა ეს ტენდენცია მხოლოდ ძუძუმწოვრებისთვისაა.

5-HT სისტემა ხერხემლიანებში

ხერხემლიანები არიან მრავალუჯრედიანი ორგანიზმები ჩორდათა ჯგუფში, რომლებსაც აქვთ ხერხემალი და ნერვული სისტემა. ეს მოიცავს ძუძუმწოვრებს, თევზებს, ქვეწარმავლებს, ფრინველებს და ა.შ. ადამიანებში ნერვული სისტემა შედგება ცენტრალური და პერიფერიული ნერვული სისტემისგან, სხვა ხერხემლიანების უმეტესობაში ნეიროტრანსმიტერების სპეციფიკური მექანიზმების შესახებ ნაკლებად ცნობილია. თუმცა, ცნობილია, რომ სეროტონინი ჩართულია სტრესსა და ქცევით რეაქციებში, ის ასევე მნიშვნელოვანია კოგნიტურ ფუნქციებში. ხერხემლიანთა უმეტესობაში ტვინის ორგანიზაცია მოიცავს 5-HT უჯრედებს უკანა ტვინში. გარდა ამისა, 5-HT ხშირად გვხვდება ტვინის სხვა განყოფილებებში არაპლაცენტურ ხერხემლიანებში, მათ შორის ბაზალური წინა ტვინი და პრეტექტუმი. ვინაიდან სეროტონინის რეცეპტორების მდებარეობა ხელს უწყობს ქცევით რეაქციებს, ეს ვარაუდობს, რომ სეროტონინი არის არაპლაცენტური ხერხემლიანების სპეციფიკური გზების ნაწილი, რომელიც არ არის ამნიონურ ორგანიზმებში. Teleost თევზი და თაგვები არის ორგანიზმები, რომლებიც ყველაზე ხშირად იყენებენ სეროტონინსა და ხერხემლიანთა ქცევას შორის კავშირის შესასწავლად. ორივე ორგანიზმი ავლენს მსგავსებას სეროტონინის მოქმედებაზე ქცევაზე, მაგრამ განსხვავდება მექანიზმით, რომელშიც რეაგირება ხდება.

ძაღლები / ძაღლების სახეობები

ძაღლებში სეროტონინის რამდენიმე კვლევა არსებობს. ერთმა კვლევამ აჩვენა, რომ სეროტონინის მნიშვნელობები უფრო მაღალი იყო გამთენიისას, ვიდრე შებინდებისას. სხვა კვლევაში, შრატში 5-HT დონე, როგორც ჩანს, არ იყო დაკავშირებული ძაღლების ქცევით რეაქციასთან სტრესულ სიტუაციაზე. შარდის სეროტონინი/კრეატინინის თანაფარდობა ძუებში უფრო მაღალი იყო ოპერაციიდან 4 კვირის შემდეგ. გარდა ამისა, სეროტონინი დადებითად იყო დაკავშირებული როგორც კორტიზოლთან, ასევე პროგესტერონთან, მაგრამ არა ტესტოსტერონთან ოვარიოჰისტერექტომიის შემდეგ.

ტელეოსტის თევზი

არაპლაცენტური ხერხემლიანების მსგავსად, ტელოს თევზი ასევე ფლობს 5-HT უჯრედებს ტვინის სხვა ნაწილებში, მათ შორის ბაზალურ წინა ტვინში. Danio rerio (ზებრა თევზი) არის ტელოს თევზის სახეობა, რომელიც ხშირად გამოიყენება ტვინში სეროტონინის შესასწავლად. მიუხედავად იმისა, რომ ხერხემლიანებში სეროტონერგული სისტემების შესახებ ბევრი რამ უცნობია, ცნობილია სტრესისა და სოციალური ურთიერთქმედების შემცირების მნიშვნელობა. ვარაუდობენ, რომ AVT და CRF თანამშრომლობენ სეროტონინთან ჰიპოთალამურ-ჰიპოფიზურ-ინტერენალურ ღერძში. ეს ნეიროპეპტიდები გავლენას ახდენენ ტელეოსტის პლასტიურობაზე, გავლენას ახდენენ მის უნარზე შეცვალოს და რეაგირება მოახდინოს გარემოზე. დაქვემდებარებული თევზი სოციალურ გარემოში აჩვენებს 5-HT კონცენტრაციის მკვეთრ ზრდას. 5-HT-ის მაღალი დონე გრძელვადიანი გავლენას ახდენს აგრესიის დათრგუნვაზე დაქვემდებარებულ თევზებში.

თაგვები

ფარმაკოლოგიისა და სამედიცინო ქიმიის დეპარტამენტის მკვლევარებმა გამოიყენეს სეროტონერგული პრეპარატები მამრ თაგვებზე, რათა შეესწავლათ შერჩეული წამლების გავლენა მათ ქცევაზე. იზოლირებულ თაგვებს აქვთ ერთმანეთის მიმართ აგონისტური ქცევის გაზრდილი დონე. შედეგებმა აჩვენა, რომ სეროტონერგული პრეპარატები ამცირებენ აგრესიას იზოლირებულ თაგვებში, ხოლო ერთდროულად ზრდიან სოციალურ ინტერაქციას. თითოეული მკურნალობა იყენებს სხვადასხვა მექანიზმს აგრესიის სამიზნე, მაგრამ საბოლოო ჯამში ყველას აქვს იგივე შედეგი. მიუხედავად იმისა, რომ კვლევა აჩვენებს, რომ სეროტონერგული პრეპარატები წარმატებით მიზნად ისახავს სეროტონინის რეცეპტორებს, ის არ აჩვენებს მექანიზმების სპეციფიკას, რომლებიც გავლენას ახდენენ ქცევაზე, რადგან ყველა ტიპის პრეპარატი ამცირებს აგრესიას იზოლირებულ მამრ თაგვებში. აგრესიული თაგვები, რომლებიც იზოლირებულნი არიან, შეიძლება განსხვავებულად რეაგირებდნენ სეროტონინის უკუმიტაცების ცვლილებებზე.

Მოქმედება

ადამიანების მსგავსად, სეროტონინი ძალიან მონაწილეობს სხვა ხერხემლიანების ქცევის რეგულირებაში. ეს მოიცავს არა მხოლოდ პასუხს და სოციალურ ქცევებს, არამედ გავლენას ახდენს განწყობაზე. სეროტონინის გზების დეფექტებმა შეიძლება გამოიწვიოს განწყობის მკვეთრი ცვალებადობა, ასევე განწყობის აშლილობის სიმპტომები, რომლებიც შეიძლება იყოს არა მხოლოდ ადამიანებში.

სოციალური ინტერაქცია

სოციალური ურთიერთქმედების ერთ-ერთი ყველაზე გამოკვლეული ასპექტი, რომელშიც სეროტონინი მონაწილეობს, არის აგრესია. აგრესია რეგულირდება 5-HT სისტემით, რადგან სეროტონინის დონეს შეუძლია გამოიწვიოს ან დათრგუნოს აგრესიული ქცევები, როგორც ეს ჩანს თაგვებში (იხილეთ სექცია თაგვებზე) და კიბორჩხალებში. მიუხედავად იმისა, რომ ეს საყოველთაოდ მიღებულია, უცნობია, სეროტონინი პირდაპირ თუ ირიბად ურთიერთქმედებს ტვინის ნაწილებთან, რომლებიც გავლენას ახდენენ აგრესიაზე და სხვა ქცევებზე. სეროტონინის დონის კვლევებმა აჩვენა, რომ ისინი მკვეთრად მატულობენ და მცირდება სოციალური ურთიერთობის დროს და ისინი, როგორც წესი, დაკავშირებულია აგრესიული ქცევის დათრგუნვით ან წაქეზებით. სეროტონინის სოციალურ ქცევებზე ზემოქმედების ზუსტი მექანიზმი უცნობია, რადგან 5-HT სისტემაში გზები სხვადასხვა ხერხემლიანებში შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს.

პასუხი სტიმულს

სეროტონინი მნიშვნელოვანია გარემოზე რეაგირების გზებზე, სხვა ნეიროტრანსმიტერებთან ერთად. კერძოდ, დადგინდა, რომ ის მონაწილეობს სმენის დამუშავებაში სოციალურ გარემოში, რადგან პირველადი სენსორული სისტემები დაკავშირებულია სოციალურ ინტერაქციასთან. სეროტონინი გვხვდება შუა ტვინის IC სტრუქტურაში, რომელიც ამუშავებს სახეობის სპეციფიკურ და არასპეციფიკურ სოციალურ ურთიერთქმედებებს და ვოკალიზაციას. ის ასევე იღებს აკუსტიკური პროგნოზებს, რომლებიც სიგნალებს გადასცემენ აუდიტორიას

გადამამუშავებელი რეგიონები. კვლევამ აჩვენა, რომ სეროტონინი აყალიბებს აუდიტორულ ინფორმაციას, რომელიც მიიღება IC-ს მიერ და, შესაბამისად, გავლენას ახდენს სმენის სტიმულებზე პასუხებზე. ამან შეიძლება გავლენა მოახდინოს იმაზე, თუ როგორ რეაგირებს ორგანიზმი მტაცებელი ან სხვა გავლენიანი სახეობების ხმებზე მათ გარემოში, რადგან სეროტონინის მიღებამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს აგრესიაზე და/ან სოციალურ ინტერაქციაზე.

განწყობა

ჩვენ შეგვიძლია აღვწეროთ განწყობა არა როგორც სპეციფიკური ემოციური სტატუსისთვის, არამედ დაკავშირებულია შედარებით ხანგრძლივ ემოციურ მდგომარეობასთან. სეროტონინის კავშირი განწყობასთან ყველაზე ცნობილია ადამიანებში დეპრესიისა და ბიპოლარული აშლილობის სხვადასხვა ფორმებისთვის. სეროტონერგული აქტივობით გამოწვეული დარღვევები პოტენციურად ხელს უწყობს ძირითადი დეპრესიის ბევრ სიმპტომს, როგორიცაა ზოგადი განწყობა, აქტივობა, სუიციდური აზრები და სექსუალური და კოგნიტური დისფუნქცია. სეროტონინის უკუმიტაცების შერჩევითი ინჰიბიტორები (SSRI) წარმოადგენს წამლების კლასს, რომელიც ნაჩვენებია, როგორც ეფექტური მკურნალობა ძირითადი დეპრესიული აშლილობის დროს და წარმოადგენს ანტიდეპრესანტების ყველაზე დანიშნულ კლასს. SSRI-ის ფუნქციაა დაბლოკოს სეროტონინის ხელახალი შეწოვა, რაც უფრო მეტ სეროტონინს გახდის ხელმისაწვდომი მიმღები ნეირონისთვის. ცხოველებს ათწლეულების განმავლობაში სწავლობდნენ სახეობებს შორის დეპრესიული ქცევის გასაგებად. ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი კვლევა, იძულებითი ცურვის ტესტი (FST), ჩატარდა პოტენციური ანტიდეპრესანტული აქტივობის გასაზომად. ვირთხები მოათავსეს წყლის აუცილებელ კონტეინერში, რა დროსაც უმოძრაოდ გატარებული დრო და აქტიური ქცევების რაოდენობა (როგორიცაა ჩახშობა ან ასვლა) შედარება მოხდა ანტიდეპრესანტების პანელის მიღებამდე და მის შემდეგ. ნაჩვენებია, რომ ანტიდეპრესანტები, რომლებიც შერჩევით აფერხებენ NE-ის ხელახლა მიღებას, ამცირებენ უმოძრაობას და შერჩევით ზრდიან ასვლას ცურვაზე გავლენის გარეშე. თუმცა, SSRI-ის შედეგები ასევე აჩვენებს დაქვეითებულ უმოძრაობას, მაგრამ ცურვის გაზრდას ცოცვაზე გავლენის გარეშე. ამ კვლევამ აჩვენა ქცევითი ტესტების მნიშვნელობა ანტიდეპრესანტებისთვის, რადგან მათ შეუძლიათ აღმოაჩინონ წამლები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ძირითად ქცევაზე, სახეობების ქცევის კომპონენტებთან ერთად.

ზრდა და რეპროდუქცია

ნემატოდ C. elegans-ში, სეროტონინის ხელოვნური დაქვეითება ან ოქტოპამინური ნიშნების მატება, ტიპიური ქცევა დაბალი საკვების მქონე გარემოსთვის: C. elegans ხდება უფრო აქტიური, და შეჯვარება და კვერცხის დადება ითრგუნება, ხოლო სეროტონინის მომატების შემთხვევაში პირიქით ხდება. ან ოქტოპამინი შემცირებულია ამ ცხოველში. სეროტონინი აუცილებელია მამრობითი ნემატოდების ნორმალური შეჯვარების ქცევისთვის  და საკვების დატოვების მიდრეკილებისთვის მეწყვილის საძიებლად. სეროტონერგული სიგნალიზაცია, რომელიც გამოიყენება ჭიის ქცევის ადაპტაციისთვის გარემოში სწრაფ ცვლილებებთან, გავლენას ახდენს ინსულინის მსგავს სიგნალზე და TGF ბეტა სიგნალიზაციის გზაზე, რომელიც აკონტროლებს გრძელვადიან ადაპტაციას.

ხილის ბუზის ინსულინი არეგულირებს სისხლში შაქარს და მოქმედებს როგორც ზრდის ფაქტორი. ამრიგად, ბუზებში სეროტონერგული ნეირონები არეგულირებენ ზრდასრული სხეულის ზომას ინსულინის სეკრეციაზე ზემოქმედებით. სეროტონინი ასევე იდენტიფიცირებულია, როგორც კალიებში გროვის ქცევის გამომწვევი. ადამიანებში, თუმცა ინსულინი არეგულირებს სისხლში შაქარს და IGF არეგულირებს ზრდას, სეროტონინი აკონტროლებს ორივე ჰორმონის გამოყოფას, არეგულირებს ინსულინის გამოყოფას პანკრეასის ბეტა უჯრედებიდან GTPase სასიგნალო ცილების სეროტონილირების გზით. ორსულობის დროს SSRI-ების ზემოქმედება ამცირებს ნაყოფის ზრდას.

გენეტიკურად შეცვლილ C. elegans ჭიებს, რომლებსაც აკლიათ სეროტონინი, აქვთ გაზრდილი რეპროდუქციული სიცოცხლის ხანგრძლივობა, შეიძლება გახდეს სიმსუქნე და ზოგჯერ გამოვლინდეს შეჩერებული განვითარება მიძინებული ლარვის მდგომარეობაში.

დაბერება და ასაკთან დაკავშირებული ფენოტიპები

აგრეთვე იხილეთ: დაბერების ტვინი § სეროტონინი

ცნობილია, რომ სეროტონინი არეგულირებს დაბერებას, სწავლას და მეხსიერებას. პირველი მტკიცებულება მოდის C. elegans-ში ხანგრძლივობის შესწავლიდან. დაბერების ადრეულ ფაზაში [ბუნდოვანი], სეროტონინის დონე იზრდება, რაც ცვლის ლოკომოტორულ ქცევებს და ასოციაციურ მეხსიერებას. ეფექტი აღდგება მუტაციებით და მედიკამენტებით (მათ შორის მიანსერინი და მეთიოთეპინი), რომლებიც აინჰიბირებენ სეროტონინის რეცეპტორებს. დაკვირვება არ ეწინააღმდეგება მოსაზრებას, რომ სეროტონინის დონე იკლებს ძუძუმწოვრებსა და ადამიანებში, რაც, როგორც წესი, ჩანს დაბერების გვიან, მაგრამ არა ადრეულ [ბუნდოვან] ფაზაში.