Серотони́н [3-(2-аминоэтил)-5-гидроксииндол, 5-гидрокситриптамин], биогенный амин, нейромедиатор, гормон. Образуется из аминокислоты триптофана. Служит медиатором (в серотонинергических нейронах) у Пути распространения серотонина в мозге.Пути распространения серотонина в мозге.турбеллярий, аннелид, моллюсков, членистоногих и часто играет основную роль в механизме активации различных форм моторики (локомоция, жевание и др.). У позвоночных отростки серотонинергических нейронов иннервируют обширные области центральной нервной системы (ЦНС), участвуя в регуляции многих форм поведения, процессов сна, терморегуляции и др. Гормональный серотонин выделяется энтерохромаффинными клетками желудочно-кишечного тракта (около 90 %), тромбоцитами и другими клеточными структурами; он регулирует моторику желудочно-кишечного тракта, выделение слизи и другие функции, препятствует кровопотере. Первоначально открыт в 1937 г. итальянским химиком и фармакологом В. Эрспамером как фактор, стимулирующий работу кишечника.

Цикл серотонина

Цикл серотонина.Цикл серотонина.В ЦНС серотонин вырабатывается нейронами, расположенными в ядрах шва в стволе головного мозга. Серотонин синтезируется в два этапа из триптофана (Kanova. 2021) – незаменимой аминокислоты, получаемой из пищи. Первым и лимитирующим ферментативным этапом является гидроксилирование триптофангидроксилазой (в ЦНС работает триптофангидроксилаза 2-го типа) с образованием 5-гидрокситриптофана. Следующим шагом является превращение 5-гидрокситриптофана в 5-гидрокситриптамин – серотонин – декарбоксилазой ароматической L-аминокислоты.

Затем серотонин упаковывается в везикулы везикулярным переносчиком моноаминов. Секвестрация серотонина в везикулы в цитоплазме предотвращает его быструю деградацию моноаминоксидазой (МАО). Высвобождение серотонина из везикул происходит в ответ на деполяризацию и зависит от присутствия внешнего кальция, пресинаптического потенциала покоя и величины пресинаптической деполяризации (De-Miguel. 2005).

Высвобождение серотонина.Высвобождение серотонина.Серотонин может выделяться как в синаптическую щель из пресинаптического окончания, так и во внесинаптическое пространство из тел и дендритов нейрона, обеспечивая объёмную передачу (De-Miguel. 2005). Объёмная передача обеспечивает распространение серотонина к локально удалённым мишеням. Доля синаптических и экстрасинаптических участков высвобождения, продуцируемых серотониновыми нейронами, варьируется в разных областях. Например, в сетчатой части чёрной субстанции почти все участки высвобождения серотонина устанавливают синаптические контакты с дофаминергическими и другими дендритами. Напротив, в компактной части чёрной субстанции и в дорсальных ядрах шва сосуществуют синаптические и несинаптические сайты высвобождения.

Механизм действия серотонинового рецептора 5-HT₃.Механизм действия серотонинового рецептора 5-HT₃.После высвобождения серотонин связывается со своими специфическими гетеро- и ауторецепторами. Согласно современной системе классификации, существует 7 типов серотониновых рецепторов (5-HT_1–7). Все эти рецепторы связаны с G-белком, за исключением 5-НТ₃, который представляет собой катионный канал, управляемый лигандом. Рецепторы, связанные с G_s-белком, при связывании с серотонином вызывают активацию внутриклеточной аденилатциклазы и рост уровня внутриклеточного циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Рецепторы, связанные с G_i-белком, при связывании с серотонином, наоборот, вызывают ингибирование аденилатциклазы и снижение уровня цАМФ. Рецепторы, связанные с G_q-белком, запускают активацию фосфолипазы С, продуцирующей инозитолтрифосфат и диацилглицерол, что в конечном итоге приводит к увеличению внутриклеточного кальция. 5-НТ₃ рецептор – ионотропный, проницаемый для ионов натрия, калия и кальция. Связывание с ним серотонина открывает ионный канал, что приводит к деполяризации мембраны нейрона и его возбуждению.

Для элиминации избытка нейромедиатора специальный транспортёр SERT (serotonin transporter) на мембране пресинаптического нейрона транспортирует серотонин в пресинаптические терминали для повторного использования. Часть захваченного серотонина расщепляется ферментом МАО с образованием 5-гидроксииндолуксусной кислоты, которая в основном выводится с мочой (Rudnick. 2019).

Рецепторы серотонина

Рецепторы серотонина были идентифицированы уже у многочисленных видов беспозвоночных из различных типов, включая членистоногих, моллюсков, нематод и плоских червей (Tierney. 2018). В отношении млекопитающих известно о существовании по крайней мере 14 серотониновых рецепторов, объединённых в 7 типов (Palacios. 2016), активация которых запускает внутриклеточные процессы, влияющие в том числе и на активность других нейромедиаторных систем.

Серотониновые рецепторы, связанные с G-белком, и пути их внутриклеточной трансдукции.Серотониновые рецепторы, связанные с G-белком, и пути их внутриклеточной трансдукции.Специфические рецепторы серотонина