Serotonina

Tratto da "La biologia espansa della serotonina" di Miles Berger , John A. Gray e Bryan L. Roth
Leggi l'originale → https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5864293/
Adattamento di Giorgio Beltrammi

La Serotonina è un neurotrasmettitore che modula l'attività neurale e un'ampia gamma di processi neuropsicologici. La maggior parte della serotonina si trova al di fuori del sistema nervoso centrale e praticamente tutti i 15 recettori della serotonina sono espressi sia all'esterno che all'interno del cervello. La serotonina regola numerosi processi biologici tra cui la funzione cardiovascolare, la motilità intestinale, la latenza eiaculatoria e il controllo della vescica. Può regolare alcuni processi, inclusa l'aggregazione piastrinica.

1. Introduzione

La serotonina (5-idrossitriptamina, 5-HT) è stata scoperta molti decenni fa, ma il suo studio continua a fornire nuove intuizioni biologiche di rilevanza medica in quasi tutti i principali sistemi organici, compresi quelli cardiovascolari, polmonari, gastrointestinali e genito-urinario, nonché il sistema nervoso centrale. I recettori della serotonina sono importanti nella regolazione di quasi tutte le funzioni cerebrali e la disregolazione del sistema serotoninergico è stata implicata nella patogenesi di molti disturbi psichiatrici e neurologici.
Questi studi hanno anche mostrato che la serotonina ha funzioni di fondamentale importanza in molti sistemi organici umani al di fuori del SNC, inclusa la regolazione del bilancio energetico e dell'assunzione di cibo, la funzione gastrointestinale ed endocrina e la fisiologia cardiovascolare e polmonare.

2. Dal cervello al comportamento

La serotonina modula praticamente tutti i processi comportamentali umani. Questa scoperta può sembrare sorprendente dato che meno di un neurone su un milione del SNC produce serotonina e la stragrande maggioranza della serotonina corporea totale si trova al di fuori del SNC. Tuttavia, i neuroni serotoninergici del tronco cerebrale inviano proiezioni ascendenti che terminano in modo definito e organizzato nelle regioni corticali, limbiche, mesencefaliche e romboencefaliche. In effetti, tutte le regioni del cervello esprimono più recettori della serotonina in modo specifico per il sottotipo di recettore. Inoltre, i singoli neuroni possono esprimere più recettori della serotonina.
I neuroni serotoninergici del SNC sono quindi posizionati idealmente per modulare l'attività di un'ampia varietà di circuiti cerebrali umani.

I processi comportamentali e neuropsicologici modulati dalla serotonina includono umore, percezione, ricompensa, rabbia, aggressività, appetito, memoria, sessualità e attenzione, tra gli altri. In effetti, è difficile trovare un comportamento umano che non sia regolato dalla serotonina. Sebbene il circuito neurale responsabile di ciascuno di questi processi comportamentali sia ancora in fase di chiarimento, in molti casi c'è almeno una specifica regione o nucleo del cervello che è fondamentale per un determinato comportamento. Pertanto, la domanda su come la serotonina modula ogni processo comportamentale può solitamente essere inquadrata in termini di come specifici recettori della serotonina modulano le specifiche regioni/nuclei cerebrali coinvolti nella produzione della manifestazione comportamentale.

Proprio come ogni comportamento è regolato da più recettori della serotonina, ogni recettore della serotonina è espresso in più regioni del cervello e probabilmente contribuisce alla modulazione di molteplici processi comportamentali. Ad esempio, il comportamento ansioso è regolato principalmente dai recettori 5-HT 1A e 5-HT 2C , tra gli altri, ma il recettore 5-HT 2C regola non solo l'ansia ma anche l'elaborazione della ricompensa, la locomozione, l'appetito, e il bilancio energetico.

3. Serotonina e biologia vascolare

Sia all'interno del SNC che in tutto il corpo, la serotonina svolge numerosi ruoli nella biologia vascolare, che vanno dal controllo della resistenza vascolare e della pressione sanguigna al controllo dell'emostasi e della funzione piastrinica. La serotonina provoca vasocostrizione o vasodilatazione in diversi letti vascolari a seconda dei particolari recettori che sono espressi nella parete di ciascun vaso e nel tessuto muscolare liscio circostante. Infatti, l'attivazione dei recettori 5-HT 1B sui vasi sanguigni cerebrali provoca vasodilatazione.

Le piastrine hanno depositi di serotonina vescicolare significativi ma mancano degli enzimi per sintetizzare la serotonina; invece, assorbono la serotonina dal plasma tramite il trasportatore della serotonina. La serotonina viene quindi secreta dai granuli densi piastrinici durante l'attivazione piastrinica e svolge un ruolo nel promuovere l'aggregazione piastrinica e la vasocostrizione dei vasi sanguigni circostanti, facilitando l'emostasi. Gli inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina (SSRI) possono aumentare il tempo di sanguinamento inibendo l'assorbimento e l'immagazzinamento della serotonina piastrinica.

4. Serotonina e funzione cardiaca

La serotonina regola diversi aspetti della funzione cardiaca, che vanno dalla conduzione elettrica alla chiusura valvolare al rimodellamento post-infartuale.

5. Serotonina, respirazione e ipertensione dell'arteria polmonare

La serotonina aiuta a controllare la respirazione e la spinta respiratoria attraverso gli effetti sui centri di controllo respiratorio del tronco cerebrale e sul sistema vascolare polmonare.
La serotonina può anche indurre il rimodellamento dell'arteria polmonare mediante l'attaccamento covalente diretto alle proteine ​​​​di segnalazione intracellulare nelle cellule muscolari lisce vascolari.
La serotonina modula anche l'attività dei neuroni respiratori che generano il ritmo nel complesso pre-Boetzinger del tronco cerebrale attraverso il recettore 5-HT 4.

6. Serotonina, endocrinologia e metabolismo

Le funzioni della serotonina nel sistema endocrino e nel metabolismo vanno dal controllo centrale del bilancio energetico e della modulazione centrale dell'asse ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA), alla regolazione diretta dello sviluppo della ghiandola mammaria. Diverse linee di evidenza suggeriscono un ruolo importante per i recettori 5-HT 2C nella regolazione del bilancio energetico e nella modulazione dell'omeostasi del glucosio. In particolare, i recettori ipotalamici 5-HT 2C e 5-HT 1B agiscono modulando le vie della melanocortina e il rilascio di serotonina nell'ipotalamo stimola i nervi simpatici che innervano il tessuto adiposo bruno. La serotonina svolge anche un ruolo nell'impostazione del tasso metabolico generale e nel controllo della temperatura.

La serotonina è stata anche implicata nello sviluppo e nella rigenerazione degli organi metabolici ed endocrini. Ad esempio, la serotonina viene sintetizzata all'interno della ghiandola mammaria in via di sviluppo, dove fa parte di un ciclo autocrino-paracrino essenziale per lo sviluppo della ghiandola mammaria. Nella ghiandola mammaria adulta, la serotonina regola le giunzioni epiteliali strette e il rilascio di latte.

7. Serotonina e il sistema gastrointestinale

La serotonina regola la digestione a più livelli all'interno del sistema gastrointestinale umano e in tutto lo spettro filogenetico. Circa il 95% della serotonina corporea totale viene rilasciata nell'intestino dalle cellule enterocromaffini intestinali, ma la serotonina è coinvolta nel momento stesso in cui il cibo entra nel corpo. L'attivazione delle cellule delle papille gustative sulla lingua provoca il rilascio di serotonina sui nervi afferenti sensoriali che trasmettono le informazioni sul gusto al SNC. Una volta che il cibo entra nel tratto gastrointestinale, viene spinto dalle onde peristaltiche; queste onde, così come la motilità e la secrezione intestinale, sono modulate dalla serotonina. Ad esempio, la serotonina intestinale regola la secrezione degli enzimi pancreatici, un meccanismo mediante il quale l'intestino può comunicare le esigenze degli enzimi esocrini al pancreas in base al contenuto gastrointestinale.
La segnalazione alterata della serotonina è stata implicata nei disturbi funzionali dell'intestino, inclusa la sindrome del colon irritabile.

8. Serotonina e controllo del dolore, anestesia e nocezione spinale

La serotonina modula la percezione del dolore e l'elaborazione nocicettiva a più livelli all'interno del sistema nervoso centrale e periferico. All'interno del tessuto localmente infiammato, il rilascio di serotonina sensibilizza le fibre nervose periferiche che trasportano le informazioni nocicettive al SNC. I neuroni serotoninergici del tronco cerebrale inviano proiezioni discendenti nel midollo spinale che modulano le informazioni nocicettive in arrivo. Infine, i neuroni serotoninergici del tronco cerebrale inviano proiezioni ascendenti alle regioni corticali e limbiche che possono modulare la percezione psicologica del dolore.
Anche il sistema della serotonina svolge un ruolo importante nella risposta all'anestesia. Gli agenti anestetici inalatori possono agire in parte sopprimendo il rilascio di serotonina e i pazienti che assumono antidepressivi serotoninergici possono richiedere un dosaggio maggiore di questi agenti.

9. Serotonina e funzione genito-urinaria

La serotonina svolge una varietà di ruoli nel controllo centrale e periferico della funzione genitourinaria all'interno sia del cervello che del midollo spinale. La serotonina aumenta la latenza eiaculatoria e ritarda l'orgasmo attraverso i recettori 5-HT 2C e 5-HT 1B , ma diminuisce anche la latenza eiaculatoria attraverso il recettore 5-HT 1A.
La serotonina modula la minzione in modo simile all'eiaculazione. Controlla la funzione urinaria attraverso azioni nel cervello e nel midollo spinale e regola l'input neurale parasimpatico alla vescica e l'input somatico allo sfintere urinario esterno. 5-HT 2C prevengono la minzione mentre i recettori 5-HT 1A promuovono la minzione.

10. Serotonina, funzione riproduttiva e gravidanza

Livelli aumentati di serotonina si trovano nel siero delle donne in gravidanza e possono svolgere un ruolo nell'alterata fisiologia vascolare della gravidanza. Nel siero di donne preeclamptiche sono stati osservati aumenti di circa dieci volte della serotonina e i livelli di serotonina sono correlati alla gravità della preeclampsia.
La serotonina regola anche la contrazione uterina attraverso i recettori 2A. 5-HT 2A favoriscono l'estremità cervicale dell'utero, suggerendo un ruolo nella promozione del trasporto degli spermatozoi verso l'ovidotto. Inoltre, è stato dimostrato che la serotonina induce l'espressione della collagenasi uterina dopo il parto, che promuove l'involuzione uterina.

Conclusioni

Come mostrano questi esempi, la serotonina è molto più di un neurotrasmettitore essenziale per la modulazione dell'umore. Regola un'ampia gamma di processi fisiologici e fisiopatologici nella maggior parte degli organi umani. Questo spiega perché i farmaci serotoninergici modulano fenomeni che vanno dalla latenza eiaculatoria alla funzione emostatica oltre ai loro effetti più comunemente apprezzati sull'umore e sulla cognizione.
La serotonina regola tipicamente un dato processo fisiologico (come la digestione, la percezione del dolore o il bilancio energetico) in più fasi attraverso meccanismi diversi e spesso opposti.
Perché la modulazione serotoninergica di questi processi è così complessa?
Una possibilità è che questa complessità consenta un'ampia attività modulatoria dei processi biologici preservando l'omeostasi anche in diverse condizioni ambientali.

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