Serotonina – multitalent wśród neurotransmiterów

Serotonina – czego potrzeba do jej sprawnej produkcji i działania w organizmie?

Serotonina – multitalent wśród neurotransmiterów

„…bo każda kobieta ma wiele twarzy“.

Autor nieznany

 

Co łączy ze sobą pracę pęcherza moczowego, ciśnienie krwi, ruchy robaczkowe jelit, funkcje narządów płciowych z naszym poziomem zadowolenia z teraźniejszości? Oprócz tego, że dobry stan zdrowia stanowi faktycznie powód do radości – pozornie raczej niewiele. A jednak. Wszystko za sprawą substancji o nazwie 5-hydroksytryptamina (5-HT), powszechnie znanej jako serotonina.

Czym jest serotonina?

Faktycznie, 5-HT to nie tylko hormon szczęścia, lecz jednocześnie niezwykle istotny neurotransmiter, którego działanie obejmuje cały nasz organizm – wszystkich 15 podtypów receptorów serotoniny znajdziemy również poza centralnym układem nerwowym. Jak przekonasz się z dalszej lektury tego artykułu, serotonina odgrywa regulującą rolę nawet wobec układu odpornościowego [1]. Bliższe poznanie biologicznych właściwości tej substancji może pozwolić nam na jeszcze skuteczniejsze leczenie wielu chorób oraz ich profilaktykę.

Celem tego artykułu jest przedstawienie jedynie wybranych aspektów systemu serotogenicznego w kontekście mitochondriów, układu odpornościowego oraz nerwowego, dlatego też w ramach poniższego tekstu pominiemy tak istotne zjawiska, które wiążą się z 5-hydroksytryptaminą, jak: zespół serotoninowy, wpływ serotoniny na układ krążenia, interakcja serotoniny z noradrenaliną, dopaminą czy estrogenem, relacja łącząca serotoninę z hormonem snu, czyli melatoniną i tym podobnych. Omówienie wspomnianych kwestii przekroczyłoby ramy tego tekstu. Przejdźmy teraz do samego przedmiotu naszych rozważań, czyli systemu serotogenicznego.

Na system serotoninergiczny składają się receptory serotoniny (u ssaków zidentyfikowano dotychczas 15 podtypów tych receptorów), transportery serotoniny SERT (ang. Serotonin transporter (SERT)) oraz wybrane białka, które wykazują zdolność przyłączania serotoniny [5]. Tabela 1. prezentuje funkcje spełniane przez aktywowane ligandem (poza jednym wyjątkiem) receptory serotoniny, jakie zostały dotychczas zidentyfikowane w obrębie ludzkiego mózgu:

Tabela 1. Funkcje receptorów serotoniny w obrębie układu nerwowego [2]

Receptora

Mechanizm działania

Uwagi

5HT1A

Otwarcie kanałów potasowych K+ /Inhibicja cyklazy adenylowej

Hiperpolaryzacja neuronów, efekt hamujący

5HT1Dα

Inhibicja cyklazy adenylowej

 

5HT1Dβ

Inhibicja cyklazy adenylowej

 

5HT1E

Inhibicja cyklazy adenylowej

 

5HT1F

Inhibicja cyklazy adenylowej

 

5HT2A

Zamykanie kanałów potasowych K+ / Pobudzanie fosfolipazy C

Efekt pobudzający, skurcz mięśni gładkich

5HT2B

Pobudzanie fosfolipazy C

Efekt pobudzający, skurcz mięśni gładkich

5HT2C

Pobudzanie fosfolipazy C

Efekt pobudzający, skurcz mięśni gładkich

5HT3

jedyny receptor jonowy spośród wszystkich rodzajów receptorów serotoniny

Aktywacja prowadzi do depolaryzacji neuronów, efekt pobudzający, zbyt silna aktywność skutkuje wymiotami, blokery tego receptora są stosowane jako środki antyemetyczne

5HT4

Pobudzanie cyklazy adenylowej

Efekt pobudzający

5HT5A

Inhibicja cyklazy adenylowej

Efekt hamujący

5HT5B

?

 

5HT6

Stymulacja cyklazy adenylowej

Efekt pobudzający

5HT7

Stymulacja cyklazy adenylowej

Efekt pobudzający

 

Na marginesie: Cyklaza adenylowa to enzym odpowiedzialny za syntezę cAMP (cyklicznego AMP) z ATP (adenozynotrójfosforanu, produkowanego przez mitochondria). Enzym ten współodpowiada zatem za działanie takich hormonów jak glukagon czy adrenalina i zależy pośrednio od wydajnej pracy mitochondriów. Kofaktorem cyklazy adenylowej jest magnez. Aktywność tego enzymu wpływa m. in. na nasze funkcje pamięciowe oraz kognitywne [3].

Cykliczne AMP reguluje z kolei tak istotne procesy w naszym organizmie jak ekspresja genów, proliferacja oraz dyferencjacja komórek, procesy apoptozy czy też praca mięśnia sercowego. Poziom cyklicznego AMP wpływa bezpośrednio na funkcjonowanie układu odpornościowego. Wysokie stężenie tej substancji wywiera działanie immunosupresyjne, co może mieć zarówno pozytywne skutki (przy chorobach autoimmunologicznych), jak również negatywne (zwłaszcza w przypadku infekcji bakteryjnych) [4]. Z tego względu poziom serotoniny w organizmie oraz sprawne funkcjonowanie receptorów serotoniny odgrywa istotną rolę przy współregulacji pracy układu odpornościowego. Jednocześnie należy przy tym podkreślić, że równie duże znaczenie ma tutaj sprawne działanie mitochondriów, gdyż to dzięki nim nasze ciało dysponuje wystarczającą ilością ATP, czyli w tym konkretnym przypadku substratu do syntezy współregulującego procesy odpornościowe cAMP. Leki, które podwyższają komórkowy poziom cAMP redukują sekrecję cytokin stanu zapalnego, takich jak TNF-α, IL-17, IFN-γ i sprzyjają jednocześnie produkcji substancji przeciwzapalnych, typu IL-10 [6]. Pośrednio taki sam efekt przynosi nam odpowiednio przeprowadzona terapia mitochondrialna (wzrost ilości substratu do syntezy cAMP).

Ciekawostka:

Naturalnym sposobem bezpośredniego podniesienia poziomu cAMP jest… kofeina, której dostarcza nam konsumpcja kawy, herbaty, kakao, ciemnej czekolady a także napojów typu cola [5]. Czysta kofeina powoduje też rozluźnienie mięśni gładkich.

Synteza serotoniny

Prekursorem tego neurotransmitera jest tryptofan, aminokwas z grupy tak zwanych niezbędnych. Synteza serotoniny przebiega dwuetapowo:

1. L-tryptofan – (hydroksylaza tryptofanowa, znane są dwie izoformy: TPH1 oraz TPH2) a 5-HTP (5-hydroksytryptofan)

2. 5-HTP – (dekarboksylaza aminokwasów aromatycznych) à5-hydroksytryptamina (5-HT, serotonina),

Przy czym proces ten zachodzi zarówno w obrębie centralnego układu nerwowego jak również w jelitach (komórki enteroendokrynne) [7]. Izoforma TPH1 jest typowa dla jelit, podczas gdy wariant TPH2 występuje wyłącznie w komórkach mózgowych [8]. Warto przy tym zaznaczyć, iż serotonina produkowana w jelitach, częściowo przez zasiedlające ten narząd bakterie, nie posiada zdolności przenikania przez barierę krew-mózg, dlatego w przypadku niewydolności enzymu TPH2 nie możemy skorzystać bezpośrednio z serotoniny, która uległa syntezie poza centralnym układem nerwowym, wraz ze wszystkimi tego konsekwencjami.

Kofaktorami wspomnianych enzymów są odpowiednio:

  • Dla TPH1 oraz TPH2: tetrahydroksybiopteryna (substancja endogenna, z czym pośrednio wiąże się witamina C)
  • Dla dekarboksylazy aromatycznych L-aminokwasów (DDC): bioaktywna forma witaminy B6, czyli 5`fosforan pirydoksalu [11].

Czynnikiem, który odgrywa kluczową role w dezaktywacji TPH1 na rzecz aktywacji mózgowego TPH2, jest aktywna witamina D inaczej kalcytriol. Odpowiednie stężenie neuronalnej serotoniny odgrywa z kolei istotną rolę w przebiegu procesów neurologicznych. Zaburzenie delikatnej równowagi pomiędzy TPH1 i TPH2 może sprzyjać rozwojowi autyzmu [12].

Podobnie jak jest to w przypadku dopaminy niezwykle istotną rolę dla prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego pełnią nie tylko same neuroprzekaźniki, lecz również sprawne receptory neuroprzekaźnikowe. I tak na przykład uważa się, iż osłabienie pracy receptora serotoniny 5-HT1A, na przykład wskutek mutacji sprzyja występowaniu ataków epilepsji [10]. Jednocześnie zaburzenie pracy receptorów 5-HT1A i lub 5-HT7A kojarzy się z zaburzeniem funkcji pamięciowych ludzkiego mózgu [13].

W odróżnieniu od dopaminy, której główną rolą z behawioralnego punktu widzenia jest motywowanie nas do działania w oczekiwaniu na nagrodę, jaka czeka nas w przyszłości, serotonina to hormon radości z tego co udało się nam osiągnąć, z tego co zdobyliśmy, hormon satysfakcji z „tu i teraz”. Dlatego też zdaniem autorki książki „Habits of a Happy Brain“ Loretta Graziano dobrym sposobem na podniesienie mózgowego poziomu serotoniny na co dzień jest celebrowanie sukcesów, zarówno tych dużych, jak i tych z pozoru zupełnie niewielkich, pozbawionych większego znaczenia [15].

Trik, który możesz z powodzeniem stosować na co dzień:

duże cele dziel na mniejsze, a po osiągnięciu każdego z nich, pozwól sobie na coś przyjemnego. Sam zauważaj własne małe sukcesy, nie czekaj na pochwałę innych, doceń sam siebie, zobacz, ile udało ci się już dokonać, jak daleko zaszedłeś. Każdy taki moment satysfakcji ze statusu quo wiąże się automatycznie ze wzrostem poziomu serotoniny w komórkach mózgowych.

Promienny uśmiech prosto z domowej spiżarni

Zgodnie z wynikami badań dieta, która dostarcza nam wystarczających ilości prekursora serotoniny czyli tryptofanu pomaga łagodzić objawy depresji oraz poprawia nastrój. Bogatym dietetycznym źródłem tryptofanu jest [9]:

  • mięso z kurczaka oraz indyka
  • soja
  • pestki słonecznika
  • orzechy ziemne
  • orzechy nerkowca
  • kakao
  • nasiona dyni
  • migdały
  • całe jaja.

Uzupełniająco możesz też sięgnąć po:

  • banany
  • płatki owsiane
  • pełnotłuste mleko
  • brązowy ryż,

czyli produkty, które również zawierają tryptofan, jednak w stosunkowo mniejszych ilościach na 100g produktu, niż artykuły spożywcze wymienione w ramach pierwszej listy.

Jednak samo zwiększenie podaży tryptofanu w diecie nie wystarczy. Problem w tym, iż aminokwas ten konkuruje z aminokwasami BCAA (czyli tak zwanymi aminokwasami rozgałęzionymi, do których zaliczamy leucynę, izoleucynę oraz walinę) o te same mózgowe mechanizmy transportowe, przy czym w normalnych warunkach przez barierę krew-mózg przenikają preferencyjnie aminokwasy BCAA. Jest jednak na to rada: spożywanie produktów bogatych w tryptofan z dodatkiem węglowodanów oraz aerobowy wysiłek fizyczny z drugiej – ułatwiają przenikanie prekursora serotoniny do mózgu [14].

Co z suplementacją 5-htp?

5-hydroksytryptofan to bezpośredni prekursor serotoniny, który bez trudu przenika barierę krew-mózg i teoretycznie stanowi świetne rozwiązanie terapeutyczne przy leczeniu depresji i innych zaburzeń związanych z niedoborem serotoniny w mózgu. Czysto teoretycznie dowolnie wysoka dawka 5-htp może być przekształcona w dowolnie dużą ilość serotoniny, o ile tylko odpowiedzialny za tę reakcję enzym dekarboksylaza aminokwasów aromatycznych funkcjonuje prawidłowo i ma dostęp do odpowiedniej ilości aktywnej witaminy B6 jako kofaktora.

Z drugiej strony jak wskazują badania naukowe: długookresowa suplementacja 5-htp wiąże się z poważnymi konsekwencjami dla całego układu nerwowego, ponieważ powoduje między innymi deplecję innych katecholamin: dopaminy, noradrenaliny i adrenaliny, których synteza zależy od tego samego enzymu co produkcja serotoniny z 5-htp (dekarboksylazy aminokwasów aromatycznych). Generalnie uważa się, iż długookresowa monoterapia 5-htp prowadzi do deregulacji układu dopaminergicznego i może wręcz pogłębić problemy pacjentów borykających się z depresją czy stanami lękowymi [18], [19].

Serotonina – sprzymierzeniec mitochondriów

Na zakończenie zaznaczmy też, iż serotonina to jednocześnie ważny sprzymierzeniec mitochondriów (neuronalnych).

Przeprowadzone dotychczas badania naukowe sugerują, iż serotonina odgrywa istotną rolę w biogenezie oraz czynnościach mitochondriów obecnych w obrębie komórek neuronów. Jednocześnie wiele wskazuje na to, iż 5-hydroksytryptamina zmniejsza ilość wolnych rodników w mózgu (przez co pełni wobec niego funkcje antyoksydacyjne) oraz pomaga chronić neuron przed uszkodzeniami, które niesie ze sobą ekspozycja organizmu na stres. Receptorem, który za to odpowiada jest prawdopodobnie: 5-HT2A [16]. Serotonina chroni mitochondria przed stresem oksydacyjnym, przez co współodpowiada za prawidłowe funkcjonowanie tych niezwykle istotnych organelli komórkowych.

Ponieważ stres oksydacyjny oraz ukryte stany zapalne w obrębie mózgu zalicza się do patofizjologicznych przyczyn depresji, możemy powiedzieć, iż odpowiednie zaopatrzenie organizmu w tryptofan (prekursor serotoniny) oraz z koenzym Q10 (paliwo dla mitochondriów, kofaktor niezbędny do prawidłowego funkcjonowania tych organelli komórkowych) warunkują prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego. Warto podkreślić przy tym obustronny wzajemny wpływ wspomnianych systemów: mitochondriów neuronalnych z jednej strony, a z drugiej – układu serotogenicznego [17].

Wiedza na wynos, czyli co warto zapamiętać z tego artykułu:

  • Serotonina to neurotransmiter o wszechstronnym działaniu, który określamy też jako hormon szczęścia ze względu na jego powiązanie z naszym aktualnym poczuciem zadowolenia ze stanu tu i teraz. Niedobory serotoniny i / lub zaburzenia funkcjonowania jej receptorów kojarzone są nie tylko z depresją, lecz również zaburzeniami układu krążenia, problemami z perystaltyką, zakłóceniami prawidłowej reakcji na stres, zwiększonym apetytem na słodycze, zaburzeniami snu (serotonina jako prekursor melatoniny), u kobiet – nasileniem negatywnych objawów związanych z PMS
     
  • Dla sprawnego funkcjonowania układu serotogenicznego niezbędne jest dostateczne zaopatrzenie organizmu w takie mikroskładniki odżywcze jak: tryptofan, witamina D, witamina C i witamina B6, a niebezpośrednio: w koenzym Q10 (szczególnie w odniesieniu do układu nerwowego).
     
  • Zaburzenia funkcjonowania receptorów serotoniny kojarzone są z autyzmem, depresją, stanami lękowymi, nadmiernym apetytem na słodycze, przewlekłymi stanami zapalnymi w obrębie komórek mózgowych, a co za tym idzie – zwiększonym ryzykiem chorób neurodegeneracyjnych
     
  • Serotonina produkowana w jelitach nie posiada zdolności przenikania bariery krew-mózg i pełni odrębną rolę w organizmie człowieka
     
  • Długookresowa suplementacja 5-htp prowadzi do deregulacji pracy układu dopaminergicznego wskutek delecji dopaminy oraz jej pochodnych (noradrenaliny i adrenaliny). W przypadku depresji długotrwała monoterapia 5-hydroksytryptaminą może przynieść ze sobą nawet pogorszenie stanu pacjenta lub brak jakichkolwiek trwałych rezultatów.

Autor: Sylwia Grodzicka

Bibliografia:

0:00
0:00