เซโรโทนิน

เซโรโทนิน ( ) (5-hydroxytryptamine, or 5-HT) เป็นสารสื่อประสาทที่มีโครงสร้างทางเคมีเป็นโมโนอะมีน (monoamine neurotransmitter) พบมากในระบบทางเดินอาหารของสัตว์ (gastrointestinal tract of animals) และประมาณ 80-90% ของปริมาณเซโรโทนินรวมในร่างกายมนุษย์พบใน enterochromaffin cells ซึ่งเป็นเซลล์ในทางเดินอาหาร (gut) ซึ่งมันทำหน้าที่ในการควบคุมการเคลื่อนไหวของทางเดินอาหาร ส่วนเซโรโทนินในร่างกายอีก 10-20% นั้น ถูกสังเคราะห์ในระบบประสาทส่วนกลางจากเซลล์ประสาทที่สามารถสร้างเซโรโทนินได้ (serotonergic neurons) ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารสื่อประสาท ซึ่งมีบทบาทหลายหน้าที่เช่น การควบคุมความหิว อารมณ์ และความโกรธ

เซโรโทนินยังพบในเห็ดและพืชผักผลไม้ต่างๆอีกด้วย

เซโรโทนินเป็นสารสื่อประสาท (neurotransmitter) ตั้งแต่ในสัตว์ที่เพิ่งเริ่มมีการพัฒนาระบบประสาทอย่างหนอนตัวกลม (roundworm) "Caenorhabditis elegans" เซโรโทนินจะกระตุ้นกล้ามเนื้อที่ใช้ในการกินอาหารของมัน ทั้งนเซโรโทนินยังทำหน้าที่กระตุ้นเซลล์ประสาทที่ไวต่อมัน (serotonin-sensitive neurons) ซึ่งควบคุมการรับรู้ปริมาณสารอาหารในร่างกายของสัตว์ ถ้าหนอนตัวกลมนี้ถูกเอาสารเซโรโทนินออกจากร่างกาย มันจะมีพฤติกรรมคล้ายกับการมีชีวิตในระยะที่ขาดแคลนอาหาร โดยมันจะเคลื่อนที่มากขึ้นและไม่ค่อยผสมพันธุ์และออกไข่ ซึ่งหากให้สารเซโรโทนินเข้าไป หนอนจะมีพฤติกรรมในทางตรงกันข้าม

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

เซโรโทนินทำหน้าที่หลายอย่างในสมอง และมีความหลากหลายในชนิดของตัวรับสารสื่อประสาท (serotonin receptors) และชนิดของตัวกลางในการส่งเซโรโทนิน serotonin transporter ซึ่งtranporter จะช่วยในการเก็บสารสื่อประสาทกลับคืน (reuptake) สู่เซลล์ประสาทก่อนหน้าsynapseนั้นๆ (presynapses) ซึ่งหากโมเลกุลเหล่านี้มีความผิดปกติจะทำให้เกิดโรคทางจิตได้ ปัจจุบันมียารักษาโรคทางประสาทหลายชนิดที่มีเป้าหมายที่ระบบการส่งกระแสประสาทที่ใช้เซโรโทนินเป็นสารสื่อประสาท ซึ่งในตอนนี้จะเน้นการค้นคว้าเกี่ยวกับยีนที่เกี่ยวข้องกับเซโรโทนินที่มีผลต่อโรคทางจิตเภท ซึ่งบางรายงานได้เผยว่า promoter region ของ serotonin transporter protein เป็น10%ของตัวแปรสำคัญในการทำให้เกิดนิสัยวิตกกังวล และยีนนี้ยังมีผลต่อการเกิดโรคซึมเศร้า (depression) ซึ่งยังมีปัจจัยของสภาพแวดล้อมเป็นตัวแปรด้วย

ระดับเซโรโทนินในสมองยังแสดงถึงระดับความก้าวร้าว (aggression) และหากมีการผ่าเหล่า (mutation) ในยีนที่มีข้อมูลของ 5-HT receptor อาจเพิ่มความเสี่ยงในการฆ่าตัวตายได้ด้วย

จากการใช้ ultimatum game เป็นโมเดลการทดลอง แสดงให้เห็นว่าผู้ที่ถูกลดระดับเซโรโทนิน จะต่อต้านการปฏิบัติที่ไม่ยุติธรรมมากกว่าผู้ที่มีระดับเซโรโทนินปกติ

เซโรโทนินยังมีผลต่อความอยากอาหาร (appetite) การนอนหลับ (sleep) และเมตาบอลิซึม (metabolism) ในเลือดจะมเซโรโทนินเก็บไว้ในเกล็ดเลือด (platelets) ซึ่งเกล็ดเลือดจะเก็บเซโรโทนินมาจากพลาสมา (plasma) เมื่อมีเลือดออก เกล็ดเลือดจะปล่อยสารเซโรโทนิน ซึ่งจะกระตุ้นให้หลอดเลือดเกิดการหดตัว vasoconstriction 
ถ้า enterochromaffin cells ในระบบทางเดินอาหารได้รับสารอาหารที่ทำให้เซลล์เหล่านี้ระคายเคือง มันจะปล่อยเซโรโทนินจำนวนมากเพื่อเพิ่มการเคลื่อนไหวของระบบทางเดินอาหาร เพื่อไล่อาหารออกไป ถ้าเซโรโทนินจากระบบทางเดินอาหารเข้าสู่กระแสเลือดเร็วเกินกว่าความสามารถในการเก็บเซโรโทนินของเกล็ดเลือด จะเกิดการกระตุ้น5HT3 receptors ในบริเวณ chemoreceptor trigger zone และทำให้อาเจียน (vomiting)

เซโรโทนินยังทำหน้าที่เป็นสารที่ส่งเสริมการเจริญเติบโต (growth factor) เนื่องจากคุณสมบัติในการรับรู้ระดับปริมาณสารอาหารนั่นเอง โดยถ้าตับถูกทำลาย เซลล์ตับจะเพิ่มจำนวน 5-HT2A และ 5-HT2B receptors ทำใหเซโรโทนินในเลือดแม้เพียงปริมาณน้อยๆก็เพียงพอที่จะกระตุ้นการเจริญของเนื้อเยื่อตับได้ 5HT2B receptors ยังกระตุ้นเซลล์ osteoblasts ซึ่งทำหน้าที่ในการสร้างกระดูก ทั้งนเซโรโทนินยังสามารถกระตุ้น osteoclasts ซึ่งสลายกระดูกด้วย

เซลล์ประสาทในราฟีนิวคลีไอ (raphe nuclei) เป็นแหล่งหลักในการผลิต 5-HT ในสมอง
ราฟีนิวคลีไอ (raphe nuclei) คือกลุ่มเซลล์ประสาทที่แบ่งออกเป็น 9 คู่ ซึ่งกระจายตามแนวของก้านสมอง (brainstem) โดยรวมกลุ่มกันใกล้ๆกับ เรติคิวลา ฟอร์เมชัน (reticular formation)

แอกซอน (Axons) ของเซลล์ประสาทในราฟีนิวคลีไอจะรวมตัวกันทำหน้าที่เป็นแหล่งส่งเซโรโทนินไปสู่สมองส่วนต่างๆ โดยแอกซอนในส่วนท้ายของราฟีนิวคลีไอ ("caudal" raphe nuclei) จะไปสิ้นสุดที่บริเวณ:ในขณะที่แอกซอนของส่วนต้นหรือส่วนหัวของราฟีนิวคลีไอ (rostral raphe nuclei) จะสิ้นสุดที่บริเวณต่างๆ เช่น:
ดังนั้น การกระตุ้นการทำงานของระบบประสาทที่หลั่งเซโรโทนิน จึงมีผลต่อระบบประสาทในหลายๆส่วน