เซโรโทนิน

เซโรโทนิน (อังกฤษ: serotonin เสียงอ่านภาษาอังกฤษ: /ˌsɛrəˈtoʊnən/) (5-hydroxytryptamine, or 5-HT) เป็นสารสื่อประสาทที่มีโครงสร้างทางเคมีเป็นโมโนอะมีน (monoamine neurotransmitter) พบมากในระบบทางเดินอาหารของสัตว์ (gastrointestinal tract of animals) และประมาณ 80-90% ของปริมาณเซโรโทนินรวมในร่างกายมนุษย์พบใน enterochromaffin cells ซึ่งเป็นเซลล์ในทางเดินอาหาร (gut) ซึ่งทำหน้าที่ในการควบคุมการเคลื่อนไหวของทางเดินอาหาร ^[6][7] ส่วนเซโรโทนินในร่างกายอีก 10-20% นั้น ถูกสังเคราะห์ในระบบประสาทส่วนกลางจากเซลล์ประสาทที่สามารถสร้างเซโรโทนินได้ (serotonergic neurons) ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารสื่อประสาท ซึ่งมีบทบาทหลายหน้าที่เช่น การควบคุมความหิว อารมณ์ และความโกรธ

เซโรโทนิน

ข้อมูลทางคลินิก
ชื่ออื่น	5-HT, 5-Hydroxytryptamine, Enteramine, Thrombocytin, 3-(β-Aminoethyl)-5-hydroxyindole, Thrombotonin
ข้อมูลทางสรีรวิทยา
เนื้อเยื่อต้นกำเนิด	raphe nuclei, enterochromaffin cells
เนื้อเยื่อเป้าหมาย	system-wide
ตัวรับ	5-HT1, 5-HT2, 5-HT3, 5-HT4, 5-HT5, 5-HT6, 5-HT7
กระตุ้น	ทางอ้อม: SSRIs, MAOIs
สารต้นกำเนิด	5-HTP
ชีวสังเคราะห์	Aromatic L-amino acid decarboxylase
เมแทบอลิซึม	MAO
ตัวบ่งชี้
ชื่อตามระบบ IUPAC 3-(2-Aminoethyl)-1H-indol-5-ol
เลขทะเบียน CAS	50-67-9
PubChem CID	5202
IUPHAR/BPS	5
ChemSpider	5013
KEGG	C00780
PDB ligand	SRO (PDBe, RCSB PDB)
ECHA InfoCard	100.000.054
สารานุกรมเภสัชกรรม

เซโรโทนิน

ชื่อ
IUPAC name 5-Hydroxytryptamine
Preferred IUPAC name 3-(2-Aminoethyl)-1H-indol-5-ol
ชื่ออื่น 5-Hydroxytryptamine, 5-HT, Enteramine; Thrombocytin, 3-(β-Aminoethyl)-5-hydroxyindole, 3-(2-Aminoethyl)indol-5-ol, Thrombotonin
เลขทะเบียน
เลขทะเบียน CAS	50-67-9 Y
3D model (JSmol)	รูปภาพแบบโต้ตอบ
ChEBI	CHEBI:28790 Y
ChEMBL	ChEMBL39 Y
เคมสไปเดอร์	5013 Y
ECHA InfoCard	100.000.054
IUPHAR/BPS	5
KEGG	C00780 Y
MeSH	Serotonin
ผับเคม CID	5202
UNII	333DO1RDJY Y
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID8075330
InChI InChI=1S/C10H12N2O/c11-4-3-7-6-12-10-2-1-8(13)5-9(7)10/h1-2,5-6,12-13H,3-4,11H2 Y Key: QZAYGJVTTNCVMB-UHFFFAOYSA-N Y InChI=1/C10H12N2O/c11-4-3-7-6-12-10-2-1-8(13)5-9(7)10/h1-2,5-6,12-13H,3-4,11H2 Key: QZAYGJVTTNCVMB-UHFFFAOYAX
SMILES C1=CC2=C(C=C1O)C(=CN2)CCN
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	C10H12N2O
มวลโมเลกุล	176.215 g/mol
ลักษณะทางกายภาพ	ผงขาว
จุดหลอมเหลว	167.7 องศาเซลเซียส (333.9 องศาฟาเรนไฮต์; 440.8 เคลวิน) 121–122 °C (ลิโกรอิน)[1]
จุดเดือด	416 ± 30 °C (ที่ 760 Torr)[2]
ละลายในน้ำ	ละลายน้ำได้เล็กน้อย
pKa	10.16 ในน้ำที่อุณหภูมิ 23.5 °C[3]
Dipole moment	2.98 D
ความอันตราย
ปริมาณหรือความเข้มข้น (LD, LC):
LD50 (median dose)	750 mg/kg (ฉีดเข้าชั้นใต้ผิวหนัง, หนู),[4] 4500 mg/kg (ฉีดเข้าช่องท้อง, หนู),[5] 60 mg/kg (ปาก, หนู)
เอกสารข้อมูลความปลอดภัย (SDS)	External MSDS
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa อ้างอิงกล่องข้อมูล

เซโรโทนินยังพบในเห็ดและพืชผักผลไม้ต่าง ๆ อีกด้วย

หน้าที่การทำงาน

เซโรโทนินเป็นสารสื่อประสาท (neurotransmitter) ตั้งแต่ในสัตว์ที่เพิ่งเริ่มมีการพัฒนาระบบประสาทอย่างหนอนตัวกลม (roundworm) Caenorhabditis elegans เซโรโทนินจะกระตุ้นกล้ามเนื้อที่ใช้ในการกินอาหารของมัน^[8] ทั้งนี้เซโรโทนินยังทำหน้าที่กระตุ้นเซลล์ประสาทที่ไวต่อมัน (serotonin-sensitive neurons) ซึ่งควบคุมการรับรู้ปริมาณสารอาหารในร่างกายของสัตว์ ถ้าหนอนตัวกลมนี้ถูกเอาสารเซโรโทนินออกจากร่างกาย มันจะมีพฤติกรรมคล้ายกับการมีชีวิตในระยะที่ขาดแคลนอาหาร โดยมันจะเคลื่อนที่มากขึ้นและไม่ค่อยผสมพันธุ์และออกไข่ ซึ่งหากให้สารเซโรโทนินเข้าไป หนอนจะมีพฤติกรรมในทางตรงกันข้าม^[9]

ในสัตว์ที่มีระบบประสาทเจริญกว่าหนอนตัวกลม เซโรโทนินจะถูกใช้ในการรับรู้สัญญาณที่ซับซ้อนขึ้น ในมนุษย์สารเซโรโทนินมีบทบาทสำคัญในการควบคุมอารมณ์ (mood) ความโกรธ (anger) และความก้าวร้าว (aggression) ซึ่งเราสามารถดูแนวโน้มทางพฤติกรรมของหนอนเมื่อเราให้เซโรโทนินมาเปรียบเทียบกับในมนุษย์ได้

เซโรโทนินทำหน้าที่หลายอย่างในสมอง และมีความหลากหลายในชนิดของตัวรับสารสื่อประสาท (serotonin receptors) และชนิดของตัวกลางในการส่งเซโรโทนิน serotonin transporter ซึ่ง transporter จะช่วยในการเก็บสารสื่อประสาทกลับคืน (reuptake) สู่เซลล์ประสาทก่อนหน้า synapse นั้น ๆ (presynapses) ซึ่งหากโมเลกุลเหล่านี้มีความผิดปกติจะทำให้เกิดโรคทางจิตได้ ปัจจุบันมียารักษาโรคทางประสาทหลายชนิดที่มีเป้าหมายที่ระบบการส่งกระแสประสาทที่ใช้เซโรโทนินเป็นสารสื่อประสาท ซึ่งในตอนนี้จะเน้นการค้นคว้าเกี่ยวกับยีนที่เกี่ยวข้องกับเซโรโทนินที่มีผลต่อโรคทางจิตเวช ซึ่งบางรายงานได้เผยว่า promoter region ของ serotonin transporter protein เป็น 10% ของตัวแปรสำคัญในการทำให้เกิดนิสัยวิตกกังวล^[10] และยีนนี้ยังมีผลต่อการเกิดโรคซึมเศร้า (depression) ซึ่งยังมีปัจจัยของสภาพแวดล้อมเป็นตัวแปรด้วย^[11]

ระดับเซโรโทนินในสมองยังแสดงถึงระดับความก้าวร้าว (aggression) ^[12]และหากมีการผ่าเหล่า (mutation) ในยีนที่มีข้อมูลของ 5-HT_2A receptor อาจเพิ่มความเสี่ยงในการฆ่าตัวตายได้ด้วย^[13]

จากการใช้ ultimatum game เป็นโมเดลการทดลอง แสดงให้เห็นว่าผู้ที่ถูกลดระดับเซโรโทนินจะต่อต้านการปฏิบัติที่ไม่ยุติธรรมมากกว่าผู้ที่มีระดับเซโรโทนินปกติ^[14]

เซโรโทนินยังมีผลต่อความอยากอาหาร (appetite) การนอนหลับ (sleep) และเมตาบอลิซึม (metabolism) ในเลือดจะมีเซโรโทนินเก็บไว้ในเกล็ดเลือด (platelets) ซึ่งเกล็ดเลือดจะเก็บเซโรโทนินมาจากพลาสมา (plasma) เมื่อมีเลือดออก เกล็ดเลือดจะปล่อยสารเซโรโทนิน ซึ่งจะกระตุ้นให้หลอดเลือดเกิดการหดตัว vasoconstriction ^[15] ถ้า enterochromaffin cells ในระบบทางเดินอาหารได้รับสารอาหารที่ทำให้เซลล์เหล่านี้ระคายเคือง มันจะปล่อยเซโรโทนินจำนวนมากเพื่อเพิ่มการเคลื่อนไหวของระบบทางเดินอาหาร เพื่อไล่อาหารออกไป ถ้าเซโรโทนินจากระบบทางเดินอาหารเข้าสู่กระแสเลือดเร็วเกินกว่าความสามารถในการเก็บเซโรโทนินของเกล็ดเลือด จะเกิดการกระตุ้น 5HT3 receptors ในบริเวณ chemoreceptor trigger zone และทำให้อาเจียน (vomiting) ^[16]

เซโรโทนินยังทำหน้าที่เป็นสารที่ส่งเสริมการเจริญเติบโต (growth factor) เนื่องจากคุณสมบัติในการรับรู้ระดับปริมาณสารอาหารนั่นเอง โดยถ้าตับถูกทำลาย เซลล์ตับจะเพิ่มจำนวน 5-HT2A และ 5-HT2B receptors^[17] ทำใหเซโรโทนินในเลือดแม้เพียงปริมาณน้อย ๆ ก็เพียงพอที่จะกระตุ้นการเจริญของเนื้อเยื่อตับได้^[18] 5HT2B receptors ยังกระตุ้นเซลล์ osteoblasts ซึ่งทำหน้าที่ในการสร้างกระดูก ^[19] ทั้งนี้ เซโรโทนินยังสามารถกระตุ้น osteoclasts ซึ่งสลายกระดูกด้วย^[20][21]

กายวิภาคศาสตร์

กายวิภาคศาสตร์ระดับมหภาค (Gross anatomy)

เซลล์ประสาทในราฟีนิวคลีไอ (raphe nuclei) เป็นแหล่งหลักในการผลิต 5-HT ในสมอง^[22] ราฟีนิวคลีไอ (raphe nuclei) คือกลุ่มเซลล์ประสาทที่แบ่งออกเป็น 9 คู่ ซึ่งกระจายตามแนวของก้านสมอง (brainstem) โดยรวมกลุ่มกันใกล้ ๆ กับ เรติคิวลา ฟอร์เมชัน (reticular formation) ^[23]

แอกซอน (Axons) ของเซลล์ประสาทในราฟีนิวคลีไอจะรวมตัวกันทำหน้าที่เป็นแหล่งส่งเซโรโทนินไปสู่สมองส่วนต่าง ๆ โดยแอกซอนในส่วนท้ายของราฟีนิวคลีไอ (caudal raphe nuclei) จะไปสิ้นสุดที่บริเวณ:

• ดีพ ซีรีเบลลา นิวคลีไอ (Deep cerebellar nuclei)
• ซีรีเบลลา คอร์เทกซ์ (Cerebellar cortex)
• ไขสันหลัง (Spinal cord)

ในขณะที่แอกซอนของส่วนต้นหรือส่วนหัวของราฟีนิวคลีไอ (rostral raphe nuclei) จะสิ้นสุดที่บริเวณต่าง ๆ เช่น:

• ทาลามัส (Thalamus)
• สตริเอตัม (Striatum)
• ไฮโปทาลามัส (Hypothalamus)
• นิวเคลียส แอคคัมเบนส์ (Nucleus accumbens)
• นีโอคอร์เทกซ์ (Neocortex)
• ซิงกูเลต ไจรัส (Cingulate gyrus)
• ซิงกูลัม (Cingulum)
• ฮิปโปแคมปัส (Hippocampus)
• อะมิกดัลลา (Amygdala)

ดังนั้น การกระตุ้นการทำงานของระบบประสาทที่หลั่งเซโรโทนิน จึงมีผลต่อระบบประสาทในหลาย ๆ ส่วน