Serotonin

Einleitung

Serotonin (5-Hydroxytryptamin) stellt ein Gewebshormon sowie einen Neurotransmitter (Überträgerstoff von Nervenzellen) dar.

Definition

Serotonin ist ein Hormon und Neurotransmitter, also Botenstoff des Nervensystems. Sein biochemischer Name ist 5-Hydroxy-Tryptophan, was bedeutet, dass Serotonin ein Derivat, also Abkömmling, der Aminosäure Tryptophan ist. Die Wirkung eines Hormons und Neurotransmitters hängt immer von seinen Rezeptoren an den Zielzellen ab. Da Serotonin an mehrere Rezeptoren binden kann, hat es ein sehr großes Wirkspektrum, wobei es vornehmlich im Hirnstamm zu finden ist.

Bildung

Bildung von Serotonin:

Das Hormon Serotonin wird aus der Aminosäure Tryptophan über das Zwischenprodukt 5-Hydroxy-Tryptophan synthetisiert, was entweder in Nervenzellen des Gehirns oder in spezialisierten Zellen wie den enterochromaffinen Zellen des Darms geschieht. Abgebaut wird das Serotonin der Darmzellen durch die Monoaminooxidase (MAO) und weitere Enzyme, welche das Endprodukt 5-Hydroxyindolessigsäure bilden.
Dieses Abbauprodukt wird letztlich mit dem Urin ausgeschieden. In seiner Funktion als Neurotransmitter wird Serotonin wieder in die ausschüttende Nervenzelle aufgenommen und auf diese Weise wiederverwertet.
Serotonin bildet außerdem den Ausgangspunkt für die Synthese des Hormons Melatonin, welches in der Zirbeldrüse (Epiphyse) hergestellt wird.
Bei den zu Serotonin passenden Rezeptoren handelt es sich um Zelloberflächenrezeptoren oder Ionenkanäle.

Aufgaben

Serotonin wirkt als Vermittler zwischen Nervenzellen und überträgt auf diese Weise Informationen. Am bekanntesten ist es wohl aufgrund seiner stimmungshebenden Wirkung, weshalb es auch häufig als „Glückshormon“ bezeichnet wird. Tatsächlich spielt es eine große Rolle in unserem limbischen System. Das ist das System, in dem unsere Emotionen verarbeitet werden.

Wird viel Serotonin produziert und ausgeschüttet fühlen wir uns glücklich. Es kann aber noch mehr. So wirkt es an den Nerven die Schmerzen weiterleiten, hemmend und steuert unter anderem den menschlichen Schlaf-Wach-Rhythmus. Daneben ist Serotonin ein Hormon, also ein Botenstoff, der außerhalb des Nervensystems Aufgaben übernimmt. In seiner Funktion als Hormon ist es an der Regulation der Durchblutung von Organen beteiligt und fördert die Bewegungen des Darmes.

Regulation

Regulation:

Die Stimulation der Serotonin-Freisetzung erfolgt gewebsspezifisch, zum Beispiel wird es bei Aktivierung der Blutplättchen (Thrombozyten) ausgeschüttet. Die Wirkung wird bei Abbau des Hormons oder Wiederaufnahme in die Nervenzellen beendet.

Funktion

Serotonin charakterisiert sich durch viele Wirkungen. Ermöglicht werden diese teilweise gegensätzlichen (antagonistischen) Wirkweisen des Hormons durch die vielen unterschiedlichen Serotoninrezeptoren.
Serotonin beeinflusst das Herz-Kreislauf-System, den Magen-Darm-Trakt, die Blutgerinnung, das zentrale Nervensystem, den Augeninnendruck sowie das Zellwachstum.
Je nach Organ ermöglicht das Hormon entweder eine Blutgefäßverengung (Konstriktion) oder eine Erweiterung (Dilatation). In den Muskeln erfolgt nach Serotonineinwirkung eine Gefäßerweiterung, so dass die Durchblutung gesteigert wird. In Lunge oder Nieren resultiert dagegen durch die Hormoneinwirkung eine Gefäßverengung. Insgesamt ist der Serotonin-Einfluss auf den systemischen Blutdruck komplex. Sowohl direkt an den Gefäßen als auch über das zentrale Nervensystem werden Effekte erzielt, die bei der Höhe des Blutdrucks zusammenwirken.

Im Magen-Darm-Trakt wirkt Serotonin einerseits direkt als Hormon, andererseits als Nervenüberträgerstoff (Transmitter) des enterischen Nervensystems (Darmnervensystem). In seiner Funktion als Neurotransmitter fördert Serotonin die Darmbeweglichkeit und den Transport des Nahrungsbreis (Peristaltik), was durch wechselnde Anspannung sowie Erschlaffung des Darms erfolgt. Auch der Reiz zu Übelkeit und Erbrechen und die Informationen zu Schmerzen im Darmbereich werden Serotoningesteuert übermittelt.

Der zweite Wirkungsweg als Hormon beginnt mit der Freisetzung des Serotonins aus den enterochromaffinen Darmzellen. Nach Nahrungsaufnahme wird das Hormon aufgrund des erhöhten Drucks des Darminneren (Darmlumen) durch den Nahrungsbrei ausgeschüttet, so dass durch die damit einhergehende Verstärkung der Peristaltik die Verdauung sowie die Nahrungspassage ermöglicht werden.
Bezüglich der Blutgerinnung stimuliert Serotonin durch erhöhte Verklumpung der Blutplättchen (Thrombozytenaggregation) die Gerinnung. Bei Bildung eines Gerinnsels (Thrombus) wird das Hormon aus den daran bindenden Blutplättchen (Thrombozyten) freigesetzt und bewirkt eine Gefäßverengung (Vasokonstriktion) sowie eine Förderung der Gerinnung. Außerdem wirkt Serotonin als Verstärker anderer blutgerinnungsfördernder Substanzen.

Im zentralen Nervensystem existiert das sogenannte serotonerge System. Den Ursprung dieses Systems findet man in speziellen Nervenkernen, den Raphe-Kernen des Gehirns.
Diese Nervenkerne liegen im Hirnstamm verteilt. Hierbei ist Serotonin an der Regulation des Schlafes, der Stimmung, der Temperatur, der Schmerzverarbeitung, des Appetits und des sexuellen Verhaltens beteiligt.

Im Speziellen fördert das Hormon die Wachheit. Es wird im Wachzustand vermehr ausgeschüttet, im Schlaf hingegen kaum. Beteiligt ist an der Regulation des Schlaf-Wach-Rhythmus das in der Zirbeldrüse (Epiphyse) produzierte Hormon Melatonin.
Weiterhin verringert Serotonin den Appetit, was über die Tryptophankonzentration im Blut gesteuert wird. Bei Anstieg wird vermehrt Insulin ausgeschüttet, so dass die Aufnahme des Tryptophans in den Hirnkreislauf (über die Blut-Hirn-Schranke) stimuliert wird. Durch das Überangebot an Tryptophan steigt die Produktion von Serotonin, das appetitzügelnd wirkt.

Bezüglich der Stimmung euphorisiert Serotonin, kann Halluzinationen hervorrufen und hemmt impulsive beziehungsweise aggressive Verhaltensweisen. Das Gefühl der Angst und depressive Verstimmungen werden durch Serotonin reduziert.
Auch die Schmerzverarbeitung sowie die Höhe der Körpertemperatur werden durch Serotonin reguliert; das Sexualverhalten sowie die Sexualfunktionen werden gehemmt.
Serotonin fördert außerdem die Wundheilung, indem es das Wachstum bestimmter Zellen stimuliert. Diese Wirkung als Wachstumshormon findet man auch bei Herzzellen (Myocyten), welche ebenfalls durch Serotonin zur Vermehrung (Proliferation) angeregt werden.
Desweiteren besitzt Serotonin am menschlichen Auge bestimmte Funktionen. Es zeichnet sich verantwortlich für den Augeninnendruck, was vermutlich über die Pupillenweite sowie die Kammerwassermenge reguliert wird. Bei Erhöhung der Kammerwasserbildung steigt der Druck des Augeninneren, ebenso wie bei Erweiterung der Pupille, da dadurch der Abflussweg des Kammerwassers verlegt wird.
Diskutiert wird ein erhöhter Serotoninspiegel nach dem Genuss von Schokolade. Dies wäre durch das in der Schokolade enthaltende Tryptophan zu erklären, welches vom Körper in Serotonin umgewandelt wird, so dass die Serotoninkonzentration steigt.
Herangezogen wird dies als Erklärung für die stimmungsaufhellende Wirkung von Schokolade. Eine andere Meinung besagt hingegen, dass nicht das Tryptophan der Schokolade, sondern die hohe Menge an Kohlenhydraten für die Stimmungssteigerung verantwortlich ist.

Krankheiten durch Fehlfunktion

Krankheiten

Serotonin wird unter anderem in Zusammenhang mit der Entstehung von Depressionen und Migräne gebracht.
Depression ist eine affektive Störung und bezeichnet den Zustand der Freudlosigkeit und Niedergeschlagenheit. Hinzu gehören eine Antriebshemmung, Denkstörungen und Schlaflosigkeit. Man diskutiert bei Depression einen Mangel an Serotonin als eine der Ursachen für die Krankheitsentstehung, wobei dies jedoch nicht vollständig geklärt ist.
Beobachtet wurde bei Betroffenen, dass die Serotonin-Aufnahme in das Gehirn sowie in die Blutplättchen verringert ist, was auf einen genetisch veränderten Serotonintransporter zurückgeführt wurde.
Migräne bezeichnet eine Krankheit mit wiederkehrenden einseitigen Kopfschmerzen pulsierenden Charakters. Zusätzlich können weitere Beschwerden wie Übelkeit, Erbrechen, Licht- und Geräuschempfindlichkeit (Photophobie, Phonophobie) die Schmerzen begleiten. Zuvor ist das Auftreten einer sogenannten Aura möglich, welche durch Seh- oder Hörstörungen, sensible oder motorische Ausfälle charakterisiert ist. Vor und nach einer Migräneattacke wurden bei Erkrankten wechselnde Höhen des Serotoninspiegels beobachtet, wobei ein niedriger Spiegel wohl die Ausbreitung der Kopfschmerzen fördert.

Serotoninsyndrom

Serotonin kann in geringen Dosen als Medikament verabreicht werden, wenn jemand zum Beispiel an Depressionen leidet. Wird die zugelassene tägliche Dosis, die genommen werden darf, allerdings überschritten oder kann Serotonin nicht mehr korrekt, beziehungsweise vollständig abgebaut werden, sammelt es sich im Körper an und löst das Serotoninsyndrom aus.

Syndrom bedeutet, dass es gleichzeitig zum Auftreten vieler verschiedener Symptome kommt. So äußert sich das Serotoninsyndrom zunächst in Symptomen, die denen eines grippalen Infektes ähneln. Die Betroffenen bekommen Fieber, schwitzen und zittern, ihr Puls steigt und ihnen wird übel. Kann nicht schnell genug eingegriffen werden, kommt es zu massiven Auswirkungen wie Krampfanfällen und Halluzinationen.

Die einzige Therapie besteht darin, das verabreichte Medikament sofort abzusetzen und Serotoninantagonisten zu verabreichen. Da Serotonin allerdings nicht direkt, durch beispielsweise einen Bluttest, nachgewiesen werden kann, ist es nicht immer einfach, das Serotoninsyndrom sofort als solches zu erkennen.

Was ist der Antagonist zu Serotonin?

Eine Möglichkeit das Serotoninsyndrom zu behandeln ist die Gabe von Serotoninantagonisten. Das sind Substanzen, die die genau entgegengesetzte Wirkung zu Serotonin haben. Die meisten Antagonisten wirken, indem sie die Rezeptoren, an die das Serotonin bindet, blockieren. Dadurch kann es nicht mehr seine Wirkung an der Zielzelle, auf der der Rezeptor sitzt, entfalten. Im menschlichen Körper gibt es keine Stoffe, die direkt antagonistisch zu Serotonin sind, allerdings gibt es synthetisch hergestellte Antagonisten, die als Medikamente eingenommen werden können.

Serotoninmangel

Ein Serotoninmangel kann sich auf verschiedenste Weise bemerkbar machen. Im Gehirn führt ein Mangel an Serotonin zu Schlafstörungen, Depressionen und wahrscheinlich auch zur Entwicklung von Angststörungen. Da Serotonin aber auch im Darm eine Rolle spielt, vermutet man, dass es bei einem Abfall der Serotoninkonzentration zu Verdauungsproblemen und Reizdarmsymptomen kommen kann.

Serotoninspiegel

Der Serotoninspiegel gibt an, wie viel Serotonin sich im Körper befindet. Je nach Erkrankung kann er stark erniedrigt oder erhöht sein, wobei auch Medikamente und Drogen den Spiegel beeinflussen können. Man weiß heutzutage, dass der Serotoninspiegel bei Erkrankungen wie Depressionen und Morbus Parkinson, sowie bei verschiedensten Angstzuständen massiv verringert ist.

Im Rahmen des Serotoninsyndroms oder durch Drogenmissbrauch steigt der Serotoninspiegel. Im Falle der Drogen äußert sich dieser Umstand dann in übertriebener Motivation, gesteigerter Laune und erhöhter Risikobereitschaft. Der Körper und die menschliche Psyche können sich auch an einen neuen, veränderten Serotoninspiegel mit der Zeit gewöhnen.

So ist es auch für Patienten, die über lange Zeit schmerzhemmende Medikamente wie Opioide eingenommen haben, sehr schwer diese wieder abzusetzen, da sie sich an die bessere Stimmungslage und die vollkommene Schmerzlosigkeit so sehr gewöhnt haben, dass sie sich ohne die Medikamente verhältnismäßig „unglücklich“ fühlen.

Wie kann man den Serotoninspiegel messen?

Der Serotoninspiegel kann nicht direkt gemessen werden. Der Nachweis im Blut ist sehr ungenau und lässt kaum Rückschlüsse auf Erkrankungen zu. Bisher konnte noch keine Methode entwickelt werden, mit Hilfe derer man den absoluten Serotoningehalt des Körpers bestimmen könnte. Das liegt unter anderem daran, dass Serotonin praktisch kaum frei im Blut vorzufinden ist.

Der größte Anteil liegt in den Thrombozyten (Blutplättchen) gespeichert vor. Auch die Untersuchung von Hirnwasser kann keine genauen Werte liefern, da nur ungefähr 1% des gesamten Serotonins, das sich im Körper befindet, in den Nervenzellen des Gehirns gespeichert wird. Man kennt also die Verteilung, jedoch nicht die absoluten Mengen, in denen Serotonin vorliegt.

Wie kann man den Serotoninspiegel steigern?

Man kann auf verschiedenste Weise den Serotoninspiegel steigern. Eine Möglichkeit ist die Einnahme von Medikamenten, die an die verschiedenen Serotoninrezeptoren binden und dadurch die Wirkung von Serotonin imitieren.

Solche Substanzen werden Serotonin-Agonisten oder auch 5-HT-Agonsiten genannt. Die Zelle glaubt durch das Binden des Agonisten an die Zelle, dass sich Serotonin am Rezeptor befindet und es werden die gleichen nachfolgenden Mechanismen ausgelöst, die auch Serotonin selber in Gang gesetzt hätte.

Zum anderen gibt es Medikamente, die den Abbau von Serotonin hemmen, wodurch die Konzentration stetig ansteigt. Um die dritte pharmakologische Möglichkeit zum erhöhen des Serotoninspiegels zu verstehen, muss man sich den genauen Ablauf der Serotoninausschüttung anschauen. Serotonin wird als Botenstoff von einer Nervenzelle ausgeschüttet, um dann an die Rezeptoren einer angrenzenden Zelle zu binden.

Diese Bindung ist nur kurzweilig und sobald das Serotonin wieder frei zwischen den beiden Zellen vorliegt, wird es von der ersten Zelle wieder vollständig aufgenommen, um dann wiederverwendet werden zu können. Diese Wiederaufnahme kann durch sogenannte Wiederaufnahmehemmer verhindert werden, wodurch die Konzentration an Serotonin im Raum zwischen den beiden Zellen steigt.

Serotoninhaltige Lebensmittel

Wie bereits erwähnt ist Serotonin ein Derivat der Aminosäure Tryptophan, was bedeutet, dass der Körper Tryptophan benötigt, um daraus Serotonin bilden zu können. Serotonin ist in manchen Lebensmitteln enthalten, kann als solches allerdings nicht die Blut-Hirn-Schranke überwinden und trägt daher nicht wesentlich zum Anstieg des Serotoninspiegels bei. Ganz anders ist das, wenn man Lebensmittel zu sich nimmt, die die Vorstufe Tryptophan enthalten. Tryptophanhaltige Lebensmittel sind zum Beispiel Nüsse, Kerne, Körner, verschiedene Käsesorten wie Edamer und Parmesan und Schokolade. Sie sind in der Lage den Serotoninspiegel zu einem gewissen Maß anzuheben.

Serotonin vs. Dopamin

Dopamin ist ein weiterer Neurotransmitter des Gehirns. Es kommt in den Basalganglien sowie dem Limbischen System vor, wo es an Denk- sowie Wahrnehmungsprozessen beteiligt ist und eine wichtige Rolle bei der Steuerung von Bewegungen spielt. Einerseits sind Serotonin und Dopamin als Neurotransmitter, in unterschiedlichen Bereichen des Gehirns mit sehr unterschiedlichen Wirkungen aktiv. Dies kann man besonders an den Erkrankungen feststellen, die auftreten, wenn ein Mangel einer der beiden Stoffe vorliegt.

Im Falle eines Serotoninmangels im Gehirn kann es, wie bereits weiter oben genannt, zu depressiven Symptomen, bis hin zu einer manifesten Depression kommen. Liegt allerdings ein Dopaminmangel vor, kommt es zum Auftreten von Parkinson, also einer Erkrankung, die hauptsächlich durch eine fehlende Koordination, Zittern und Bewegungsstörungen charakterisiert ist.

Andererseits wirken Dopamin und Serotonin jedoch allgemein stimulierend und fördernd auf die Strukturen der Systeme, an denen sie beteiligt sind. Teils arbeiten sie sogar sozusagen parallel. Wieder wird diese Tatsache anhand von Erkrankungen deutlich. So sind leichte bis mittelschwere Depressionen ein weiteres Symptom des Morbus Parkinsons.

Depressionen

Symptome der Depressionen sind Interessensverlust, Antriebslosigkeit, und Niedergeschlagenheit. Dazu können weitere Symptome wie Müdigkeit, ein gestörter Schlaf, Appetitlosigkeit und Konzentrationsschwierigkeiten kommen.

Je nach Ausmaß der Symptome kann eine leichte von einer mittelschweren bis schweren Depression unterschieden werden. Die Ursache ist noch nicht vollständig geklärt, allerdings ist es sicher, dass Depressionen mit einem verminderten Serotonin- und Noradrenalinspiegel einhergehen, weshalb die gängigsten Medikamente auf eine Erhöhung der Konzentration dieser beiden Neurotransmitter abzielen.

Depressionen können als selbstständige Krankheit auftreten, aber auch das Symptom einer anderen Erkrankung sein, wie der Parkinsonerkrankung oder auch der Chorea Huntington.

Weitere Informationen zum Thema Serotonin

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Qualitätssicherung durch: Dr. Nicolas Gumpert      |     Letzte Änderung: 22.05.2017
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