Majstrowanie w szczelinie

10 października 2018
Blog szalonych naukowców

W jednym z poprzednich wpisów w komentarzach pojawił się problem przesyłu informacji w komórkach nerwowych, w komentarzach padła między innymi kwestia synaps, czyli połączeń między komórkami (zazwyczaj) nerwowymi, pomiędzy którymi informacje przekazują neuroprzekaźniki. Jednym z nich jest serotonina.

Serotonina należy do monoamin. Nazwa jest trochę nielogiczna, bo oznacza dosłownie pojedyncze aminy, a po pierwsze w nazwach chemicznych grup występujących w cząsteczce w liczbie 1 nie trzeba poprzedzać przedrostkiem, po drugie zawiera w cząsteczce 2 atomy azotu (te niebieskie na ilustracji powyżej) – jeden ewidentnie aminowy, a 2 posiadający trochę inne własności z uwagi na zdelokalizowany układ elektronów (generalnie aminy zawdzięczają swe właściwości wolnej parze elektronów w atomie azotu, która to para w pierścieniu indolowym obecnym w cząsteczce serotoniny tak silnie oddziałuje z innymi parami, że już taka wolna nie jest). No dobrze, zbytnio się czepiam, przynajmniej nie myli się z poliaminami. A więc skąd się serotonina bierze?

Z tryptofanu. To jeden z aminokwasów, budulców białek. Ser, czekolada, banan… Większość aminokwasów występuje właściwie w większości białek, choć w różnej ilości. Spożywamy więc ten tryptofan, większość idzie na budowę nowych białek. Część zostaje przekształcona w serotoninę. Najpierw wkracza hydroksylaza tryptofanowa. Jest to enzym, który, jak sama nazwa wskazuje, hydroksyluje tryptofan, czyli przyłącza do pierścienia tryptofanu grupę hydroksylową OH (tą od alkoholi i fenoli, to czerwone na rysuzku powyżej). Są 2 rodzaje tego enzymu. Tak czy inaczej powstaje w ten sposób 5-hydroksytryptofan (bo enzym działa na 5. atom węgla w pierścieniu tryptofanu). Potem do gry przystępuje kolejny enzym – dekarboksylaza aminokwasów aromatycznych. Cóż robi?

Dekarboksyluje, czyli pozbawia związek grupy karboksylowej (czyli tej obecnej w kwasach karboksylowych). Na początku mieliśmy aminokwas, po usunięciu grupy kwasowej powstaje już sama amina, jak to mówią – monoamina, dokładniej 5-hydroksytryptamina (5-HT), czyli serotonina.

No więc ta 5-hyroksytryptamina magazynuje się w pęcherzykach neuronu, który będzie przekazywał informację, czyli neuronu presynaptycznego (tego przed synapsą). Pomijając skomplikowany proces przekształcenia sygnału elektrycznego biegnącego wraz z depolaryzacją przez neuron na sygnał chemiczny, generalnie prowadzi on do uwalniania neuroprzekaźnika do szczeliny synaptycznej (czyli przerwy między dwoma komunikującymi się neuronami).

Część cząsteczek serotoniny łączy się z receptorami neuronu postsynaptycznego, który odbiera informację. Są różne typy takich receptorów – inny typ leży w błonie receptora presynaptycznego (tzw. autoreceptor). W biologii (i medycynie) bardzo ważne są informacje zwrotne. Ale jest coś jeszcze: transporter serotoninowy wychwytujący pływającą sobie w szczelinie synaptycznej serotoninę i wciągający ją z powrotem do neuronu presynaptycznego.

W końcu zaś serotonina ulega rozkładowi. Uczestniczą w nim monoaminoksydazy (MAO), czyli enzymy utleniające monoaminy. Zamieniają aminowy atom azotu na atom tlenu, przekształcając aminy w aldehydy. Powstaje aldehyd 5-hydroksyindolooctowy, który utlenia się następnie do kwasu.

Fajnie, tylko co z tego? Otóż możemy na to wpłynąć. Niedobór serotoniny odgrywa dość istotną rolę w zaburzeniach depresyjnych. Większość leków przeciwdepresyjnych działa poprzez hamowanie transportera zawracającego serotoninę do neuronu, a więc usuwającego ją ze szczeliny synaptycznej. Jak zahamujemy transport zwrotny, więcej 5-HT pozostanie w szczelinie i złapie się na receptor postsynaptyczny. Efekt jej działania będzie większy. Działają w ten sposób choćby popularnie stosowane leki z grupy SSRI (selective serotonin reuptake inhibitors – inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny), jak sertralina czy fluoksetyna. Wiele innych leków również działa w ten sposób oprócz wielu innych mechanizmów.

Z drugiej strony można zablokować rozkład serotoniny przez MAO. W Polsce robi się to rzadko, stosuje się właściwie tylko 1 lek – moklobemid. W USA leczy się tak wiele częściej. Podobne działanie wykazuje dziurawiec, z pozoru niewinno ziółko, w istocie – silny środek wpływający na metabolizm serotoniny. Jednak jego nierozsądne użycie może być niebezpieczne.

Otóż jeśli z 1 strony zatkamy zwrotny wychwyt 5-HT, a z drugiej zablokujemy rozpad, serotonina gromadzi się i nie ma co się z nią stać. Nadmiar serotoniny wywołuje zespół serotoninergiczny, dość niebezpieczny. Dlatego leków z obu grup nie wolno łączyć (tak, dziurawca też to dotyczy). Przerwa pomiędzy odstawieniem jednych a włączeniem drugich ogólnie powinna wynosić 4 tygodnie, bo lek nie znika w organizmie z chwilą przyjęcia ostatniej dawki.
Wiedza o tym, jak działają neuroprzekaźniki, może przynieść wiele dobrego, jak choćby skuteczne leczenie zaburzeń depresyjnych. Z drugiej strony nieprzemyślane działania mogą okazać się niebezpieczne. Jak z młotkiem. Można wbić gwoździa i można… wywołać zespół serotoninergiczny.

Marcin Nowak

Ilustracja: Model cząsteczki serotoniny, własność publiczna z Wikimedia Commons