血清素（Serotonin，全稱血清張力素，又稱5-羥色胺和血清胺，簡稱為5-HT）為單胺型神經遞質，由色氨酸經色氨酸羥化酶轉化為5-羥色氨酸，再經5-羥色氨酸脫羧酶在中樞神經元及動物（包含人類）消化道之腸嗜鉻細胞中合成。5-羥色胺主要存在於動物（包括人類）的胃腸道、血小板和中樞神經系統中。它被普遍認為是幸福和快樂感覺的貢獻者。血清素在大腦中的含量為總量的2%，有九成位於粘膜腸嗜鉻細胞和肌間神經叢，參與腸蠕動的調節。與腸粘膜進入血液的5-HT主要被血小板攝取。8%-9%的位於血小板中。因為5-HT不能通過血腦屏障，故中樞和外周可視為兩個獨立的系統。
人體大約90％的總5-羥色胺位於腸胃道中的嗜鉻細胞中，它用於調節腸的蠕動。5-羥色胺分泌于腸管和基底面，由此增加了血小板對血清素的吸收。5-羥色胺啟用后增加刺激 myenteric plexus影響腸蠕動的速率。90％之外的剩餘部分，在中樞神經的血清素從神經元中合成，具有各種功能，包括調節心情、食慾和睡眠。血清素還具有一些認知功能，包括記憶和學習。突觸處調節5-羥色胺，被認為是幾類抗抑鬱藥藥物的主要作用。
嗜鉻細胞分泌的血清素最終從組織中出來進入血液中。它由血小板積極吸收與儲存它。當血小板凝結成塊時，血小板釋放血清素，其用作血管收縮劑並有助於調節血液凝固和止血。血清素也是某些細胞的生長因子，其在傷口癒合中起到作用。有各種血清素受體。
5-羥色胺主要由肝臟代謝為5-羥基吲哚乙酸(5-HIAA)。代謝包括首先通過單胺氧化酶氧化成相應的醛。然後通過醛脫氫酶氧化成5-羥基吲哚乙酸(5-HIAA)，一種吲哚乙酸衍生物。然後後者由腎臟排出。
除了動物，在真菌和植物中也發現5-羥色胺。5-羥色胺在昆蟲毒液和植物的刺中存在，會引起疼痛，這也是注射5-羥色胺時的副作用。血清素由致病性變形蟲產生，其對腸道的影響是引起腹瀉。其廣泛存在於許多種子和果實中可能有助於刺激消化道排出種子，幫助植物播種。
許多真菌與植物中皆含有血清素，而人類必須通過食物獲取色氨酸。
5-HT的影響涉及多個生理系統，特別與覺醒水平，睡眠-覺醒週期，心境食物和性行為有密切相關。有動物實驗表明，當提高血清素在動物體內含量時，動物的互相攻擊行為明顯減少。
血清素過量會引起血清素綜合癥，癥狀包括高燒、激動、Hyperreflexia、顫抖、瞳孔放大、腹瀉及發燒，癥狀的程度從輕微到嚴重不等。。。
作用機制
腦幹中的中縫核是哺乳動物腦5-HT神經元密度最大的核團，大腦皮層是主要的投射區域，其中投射到額葉皮層的神經纖維最為濃密。還有槍額葉皮層以及運動皮層，主要投射來自於背側中縫核。正中縫合和背側中縫核的5-HT神經元包含高度並行的神經纖維，投射到多個終端領域。這表明那些在功能上相關的核可能接受同一組5-HT神經元甚至同一個神經元的投射。5-HT受體的現代分類是基於它的結構特徵和使用的第二信使系統。5-HT必須通過相應的受體的介導方能產生作用。5-HT受體複雜，已發現7種5-HT受體亞型。其中僅5-HT3受體與配體門控通道離子通道偶聯，其餘6種均與G蛋白偶聯，他們的結構包括7個跨膜區段，3個胞漿環和3個細胞外環。5-H通過激動不同的5-HT受體，可具有不同藥理作用。
* 心血管系統：作用複雜，靜脈注射微克5-HT可引起血壓的三相反應：
* 短暫的降低，這與5-HT激動5-HT3受體，引起心臟負性頻率作用有關；
* 持續數分鐘高血壓，這是5-HT激動5-HT2受體，引起腎、肺等組織血管收縮所致；
* 長時間的低血壓，是骨骼肌血管舒張所致，需要血管內皮細胞的參與。此外，5-HT激動血小板5-HT2受體，可引起血小板聚集。
* 平滑肌：5-HT激動胃腸道平滑肌5-HT2受體，或腸壁內神經節細胞5-HT4受體，均可以引起胃腸道平滑肌收縮，使胃腸道張力增加，腸蠕動加快；5-HT尚可興奮支氣管平滑肌，哮喘病人對其特別敏感，但對正常人影響較小。
* 神經系統：動物側腦室注射5-HT后，可引起鎮靜、嗜睡和一系列行為反應，並影響體溫調節和運動功能。蟲咬和某些植物的刺顆刺激5-HT釋放，作用於感覺神經末梢，引起癢、痛。5-HT本身尚無臨床應用價值。臨床上使用選擇性5-羥色胺再吸收抑制劑（SSRIs）和單胺氧化酶抑制劑（MAOIs）提高突觸間隙5-HT濃度以治療抑鬱強迫諸多精神癥狀。但存在著引發血清素綜合癥的風險。
細胞作用
受體
血清素受體：或稱5-羥色胺受體位於動物神經細胞和其它型別細胞的細胞膜，並介導血清素作為內源性配體和廣泛範圍的藥物和致幻藥物的作用。除了5-HT3受體，配體門控離子通道(LGIC)，所有其他血清素受體是G蛋白偶聯受體(GPCR)，其啟用細胞內第二信使級聯。（也稱為七跨膜受體或七螺旋受體）。
血清素受體是在中樞和周圍神經系統中發現的一組G蛋白偶聯受體(GPCR)和配體門控離子通道(LGIC)。他們同時介導「興奮性」和「抑制性」神經傳遞。血清素受體被啟用神經遞質「血清素」，其充當它們的天然配體。
血清素受體調節許多神經遞質，包括穀氨酸，γ-胺基丁酸(GABA)，多巴胺，腎上腺素/去甲腎上腺素和乙酰膽堿，以及許多其他激素，包括催產素，催乳素，加壓素，皮質醇，促腎上腺皮質激素和 P物質等等。血清素受體影響各種生物學和神經學過程，例如攻擊，焦慮，食慾，認知，學習，記憶，情緒，噁心，睡眠和體溫調節。血清素受體是多種藥物的靶標，包括許多抗抑鬱藥，抗精神病藥，減食慾藥，止吐藥，胃胃動力藥，抗偏頭痛藥，致幻劑和放心藥。
血清素受體幾乎在所有的動物和人中都可以發現，甚至已知在原始線蟲、秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)，調節長壽和行為老化。
終止血清素作用
血清素作用的終止主要通過從突觸處吸收血清素。這是通過特定的單胺轉運蛋白，對在突觸前神經元對血清素、血清素轉運體(SERT)，來完成這一步。各種不同藥劑可以抑制血清素再吸收，包括可卡因，右美沙芬(鎮咳藥)，三環抗抑鬱藥和選擇性血清素再吸收抑制劑(SSRI)。華盛頓大學2006年進行的一項研究表明，一種新發現的單胺轉運蛋白，稱為血漿膜單胺轉運蛋白(PMAT)，可能佔「血清素清除率的很大百分比」。
神經系統
大腦中的5-羥色胺主要由Raphe nuclei的神經元所分泌。
顯微解剖
血清素釋放到神經元（突觸）之間的空間，並在相對寬（>20微米）的間隙擴散以啟用位於相鄰神經元樹突、胞體和突觸前末梢的血清素受體。
當人類聞到食物時，釋放多巴胺以增加食慾。但是不同於蠕蟲，血清素並不增加人類的預期行為; 相反消耗時釋放的血清素啟用多巴胺產生細胞上的HT2C受體。這停止了釋放多巴胺，從而血清素減少食慾。阻斷HT2C受體的藥物，使得身體不能夠在不再飢餓或不需要營養物時進行識別，並與體重增加相關，特別是在具有低數目受體的人群中。海馬中HT2C受體的表現是遵循晝夜節律，正如血清素在腹內側核釋放一樣，其特徵在於在早晨時形成高峰，當時有最強的吃的動機。
的動物取得多少食物不僅僅取決於糧食可用性，而且還取決於動物與其他動物的競爭能力。這對於社會動物尤其如此，其中更強的個體可從較弱的竊取食物。因此血清素不僅參與糧食供應的可用性，也參與了社會等級的分配。
在獼猴中，領袖型獼猴(α雄性獼猴)具有比次級雄性和雌性獼猴兩倍于腦中釋放的血清素的濃度。優越狀態和腦血清中血清素濃度的高低似乎是正相關。當優勢男性從這樣的群體中除去，從屬男性開始有競爭優勢。一旦新的優越等級體系建立，新的優越個體的血清素濃度也增加到下屬男性獼猴和女性獼猴的兩倍（血清素的濃度通過腦脊液中5-羥基吲哚乙酸（5-HIAA）的水平測量）。
在人類大腦中5-HT1A受體活躍化的程度與侵略性格呈負相關，以及5-HT2A受體基因編碼突變，可能使那些具有該突變基因型的人，自殺風險加倍。腦中的血清素通常在使用后並不降解，但通過血清素轉運體細胞表面上的血清素轉運蛋白收集。研究顯示焦慮相關人格中總差異的近10％取決於描述的變化，在何處，何時和多少血清素轉運體神經元應部署。
神經系統之外
消化道
腸道由腸嗜鉻細胞包圍，食物進管腔中細胞會釋放血清素。這使腸子圍繞食物周圍而收縮。在靜脈中的血小板吸收腸道過量的血清素。
如果食物中存在刺激物，腸嗜鉻細胞釋放更多的血清素，使腸道蠕動更快引起腹瀉，因此腸道清空了有毒物質。如果血清素在血液中釋放的速度比血小板吸收它更快，血液中游離血清素的濃度就增加。這啟用化學感受器觸發區中的5-HT3 受體，引起嘔吐。腸嗜鉻細胞不僅對壞掉的食物反應，而且對輻射和癌癥化療也非常敏感。阻斷5-HT3 受體的藥物在控制癌癥治療產生的噁心和嘔吐方面非常有效。
骨代謝
在人類和小鼠中，血清素的濃度和訊號傳導的改變顯示可以調節骨量。腦部缺乏血清素的小鼠骨質減少，腸系統缺乏血清素的小鼠骨密度高。在人類中，增加血液血清素的濃度已經顯示為低骨密度負預測物。雖然非常少，血清素也可以在骨細胞中合成。
器官發育
血清素影響器官發育。
心血管生長因子
某些疾病，例如中j腸的胃腸類癌瘤，有時釋放大量的血清素，可產生主要是右側心臟纖維化的特徵模式。這種病理學也在某些西非部落中看到，他們吃含有過量血清素的食物，如(Matoke)一種烏干達綠色香蕉。
缺乏癥狀
代謝
血清素可以經單胺氧化酶（MAO）催化成5-羥色醛以及5-羥吲哚乙酸而隨尿液排出體外。5-HT的代謝主要是通過轉運體進行再攝取，一部分被降解另一部分被重新攝入囊泡。他的降解過程：經線粒體上的MAO，氧化脫氨基形成5羥吲哚乙醛，在經過醛脫氫酶的作用形成5-羥吲哚乙酸（5HILL）。5-羥吲哚乙酸可以作為抑鬱癥患者自殺行為的預測標記。
藥理
幾類藥物針對血清素系統，包括一些抗抑鬱藥，抗精神病藥，抗焦慮藥，止吐藥和抗偏頭痛藥物，以及迷幻藥和神入感激發劑(
Empathogen）與放心藥（Entactogen）。
迷幻藥
迷幻藥脫磷酸裸蓋菇素(psilocin)/裸蓋菇素(psilocybin)，二甲基胺(DMT)，仙人掌毒堿(mescaline)，麥角酸二乙胺(LSD)是激動劑，主要在血清素2A/2C受體。該神入感激發劑：（Empathogen）與放心藥（Entactogen）， MDMA(搖頭丸)從神經元的突觸小泡釋放血清素。
以脫磷酸裸蓋菇素(psilocin)為主要成分的精神藥物商品名為賽洛新。
脫磷酸裸蓋菇素是聯合國「精神藥物公約」；國際管制的精神藥物清單下的一種藥物。
抗抑鬱藥
改變血清素血液濃度的藥物可用於治療抑鬱癥，廣泛性焦慮癥和社交恐怖癥。
血清素綜合徵
血清素在血中濃度極高時可引起稱為血清素綜合徵的病癥，具有毒性和潛在致死的可能。
抗精神病藥
非典型抗精神病藥物，例如氯氮平，奧氮平和利培酮(理思必妥)，用於精神分裂癥。利培酮是一種選擇性單胺能拮抗劑，它與5-羥色胺能的5-HT2受體和多巴胺能的D2受體有很高的親和力，也能與α1-腎上腺素能受體結合，與H1-組胺受體和α2腎上腺素能受體的親和力較低，但不能與膽堿能受體結合。利培酮是強有力的D2拮抗劑，這是它抑制精神分裂癥陽性癥狀的原因，但它引起的運動功能抑制及強直性昏厥都要比經典抗精神分裂癥藥要少，對中樞系統的5-羥色胺和多巴胺拮抗作用的平衡可以減輕發生錐體外系反應，並將其治療作用擴充套件到精神分裂癥的陰性癥狀和情感癥狀。
安眠藥
由於血清素對睡眠的幫助，血清素前體色氨酸和5-羥色氨酸，可幫助輕度睡眠障礙。它們的前藥其主體可以穿過血腦屏障以接納和被代謝成血清素。
鎮靜劑
丁螺環酮(Buspirone)（5-HT1A-受體的部分激動劑）也用作治療廣泛性焦慮癥的精神藥物。
抑制食慾劑
血清素抑制食慾的作用是在不同的方式抑制食慾的利用。藥物如氯卡色林(Lorcaserin)和氟拉明。
偏頭痛
偏頭痛劑舒馬曲坦。
抗高血壓藥
作為抗高血壓藥，血清素拮抗劑 5-HT2A-Antagonist 酮色林(Ketanserin)和5-HT1A激動劑 5-HT1A-Agonist 烏拉地爾(Urapidil)，用於治療升高的血壓。然而它們的抗高血壓作用主要不是與5-羥色胺受體的相互作用有關，而是與腎上腺素受體的相互作用有關。
抗凝劑
對5-HT2A-拮抗劑 沙格雷酯(Sarpogrelat)是一種血小板抑制劑，使用如血液抗凝劑。
止吐藥
一些血清素3拮抗劑(5-HT3 receptor antagonist)，例如昂丹司瓊(ondansetron)，格拉司瓊(granisetron)和托烷司瓊(tropisetron)是重要的止吐劑。 它們治療使用細胞毒性藥物的抗癌化療期間發生的噁心和嘔吐特別重要。 另一個應用是治療手術后噁心和嘔吐。
消化管機能改善藥
5-HT4-受體 西沙必利(Cisapride)為一種上胃腸道蠕動促進劑。用於胃輕癱：上消化道不適、胃－食管反流、與運動功能失調有關的假性腸梗阻、慢性便秘病人的長期治療。
其他
一些血清素激動劑藥物可在體內任何地方引起纖維化，特別是腹膜后纖維化綜合徵，以及心臟瓣膜纖維化。有三組血清素能藥物已經與這些綜合徵流行病學相關。這些是血清素能血管收縮抗偏頭痛藥物（麥角胺和甲麥角新堿），血清素能食慾抑制劑藥物（芬氟拉明，氯芬特明和氨甲蝶呤）和某些抗帕金森病多巴胺能激動劑，它們也刺激血清素能5-HT2B受體。
甲基色胺和致幻劑
幾種植物含有血清素以及在氨基(NH2)和羥基(OH)基團處甲基化的相關色胺家族，是N-氧化物，或缺少OH基團。實例是來自柯拉豆屬(Anadenanthera genus)的植物，其用於致幻性的yopo鼻菸中。這些化合物廣泛存在於許多植物的葉中，並且可以用作動物攝取的威懾物。
血清素也發現在花褶傘屬(genus Panaeolus)的幾種蘑菇中。
比較和演化生物學
單細胞生物
各種單細胞生物體分泌血清素用於各種目的。已發現選擇性血清素再攝取抑制劑(SSRIs)對藻類有毒。胃腸道寄生蟲阿米巴分泌血清素，在一些患病者中，引起持續的分泌性腹瀉。感染溶組織阿米巴的病人，發現血清中血清素的濃度升高，而在感染治療好后恢復正常。溶組織阿米巴也通過血清素的存在變得更有毒性。
植物
核桃堅果，右為子葉，富含血清素，25-400毫克/公斤。
血清素存在於蘑菇，水果和蔬菜中。在覈桃和山核桃屬的堅果中發現為25-400毫克/公斤(最多)。在大蕉，菠蘿，香蕉，奇異果，李子和番茄中發現5-30毫克/公斤的血清素。在廣泛的測試的蔬菜中發現了0.1-3毫克/公斤的血清素(中等水平)。
血清素是蕁麻中含有的一種有毒化合物，其在注射時會引起疼痛。它也發現在紅海扇中。
已經在巧克力中發現血清素和色氨酸。在具有85％可可的巧克力中發現最高的血清素含量(2.93微克/克)，並且在70-85％可可中發現最高的色氨酸含量(13.27-13.34微克/克)。
無脊椎動物
血清素在大多數動物的神經系統中作為神經遞質的作用。例如餵養細菌時的秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)中，血清素作為反應陽性事件的訊號而釋放，例如找到新的食物來源或在雄性動物找到一個與之交配的女性時釋放。當一個餵養良好的蠕蟲感覺細菌在其角質層會釋放多巴胺，這減慢了它;如果飢餓時也釋放血清素，這進一步減慢它。這種機制增加了動物在食物存在下所花費的時間。釋放的血清素啟用了用於餵養的肌肉，而章魚胺抑制它們。血清素擴散到血清素敏感性神經元，控制動物的營養素供應的感覺。
如果龍蝦注射血清素，他們的行為像主導的個人，而注射章魚胺則引起下屬行為。淡水龍蝦那就是害怕而逃跑，並且血清素對這種行為的影響在很大程度上取決於動物的社會地位。血清素抑制下屬的逃避反應，但增強它在社會主導或個人的孤立。原因是社會經驗改變血清素受體(5-HT受體)具有對戰鬥或逃跑反應有相反的效果。5-HT1受體的作用在下屬動物中佔優勢，而5-HT2主導動物中佔優勢。
昆蟲
血清素是進化是保守的，它在昆蟲中的作用類似於人類的中樞神經系統，例如記憶，食慾，睡眠和行為。蝗蟲群由血清素介導，通過改變社會偏好和厭惡，使得凝聚成一個群居狀態。蒼蠅和蜜蜂的學習也受到血清素的影響。昆蟲血清素受體與脊椎動物有相似的序列，但藥理學上有差異。無脊椎動物藥學反應遠遠小於哺乳動物。這說明不同物種可選擇不同殺蟲劑的潛力。
黃蜂、大黃蜂和蝎子在其毒液中有血清素。如果蒼蠅餵食血清素，他們就更具侵略性。
生長繁殖
在秀麗隱桿線蟲，人工消耗血清素或增加章魚胺，典型的低食物環境：線蟲變得更活躍，並且抑制交配和產卵行為，而如果增加血清素或減少章魚胺則有相反的行為。血清素是正常雄性線蟲交配行為所必需的，其傾向離開食物尋找一個伴侶。
衰老與年齡相關的表型
已知血清素調節衰老，學習和記憶。第一個證據來自對秀麗隱桿線蟲長壽的研究。在老化的早期階段，血清素的水平增加，這改變運動行為和相關記憶。該效應通過抑制血清素受體的突變和藥物來恢復。該觀察結果與在哺乳動物和人類中血清素水平下降的觀點並不矛盾，其通常在衰老的晚期而不是在早期階段中觀察到。
缺乏與不足
基因改變的秀麗隱桿線蟲，缺乏血清素可增加生殖壽命。在休眠的幼蟲狀態可能變得肥胖，並且有時存在抑制發展現象。
血清素與暴力
過去不少研究指出，缺乏血清素與暴力有關。缺乏血清素，除了會容易引起抑鬱及焦慮外，也會較衝動、易怒及暴力。不過，最近有不少有關血清素的研究，得出相反的結論，即是血清素水平提高，反而可能有機會引起暴力行為。芬蘭的一項研究顯示，環境溫度導致血清素水平升高，可能導致暴力犯罪增加。另一項來自瑞典，針對約86萬血清素藥物的使用者的研究顯示，血清素水平的升高與14-24歲人群的暴力犯罪行為，具有顯著關係。還有一個針對79萬的血清素藥物研究顥示，在血清素藥物干預過程，和停止干預12周內，暴力犯罪行為顥著升高。另外，也有動物研究，血清素可能引起暴力，一項研究採用藥物，誘導果蠅大腦中血清素水平增加，結果發現這些果蠅表現出較高的攻擊性。