Серотонин

    Системный подход к диагностике и лечению нейропсихиатрических расстройств заставляет вновь и вновь возвращаться к универсальности некоторых нейротрансмиттеров , одним из которых по праву можно назвать серотонин. Глубокое понимание функциинальной активности этого вездесущего медиатора позволяет , на мой взгляд, осознанно и творчески подходить к  терапии многих нейропсихиатрических расстройств , тревожного и депрессивного спектра , шизофрении и деменции, фибромиалгии и астмы, онкологических и аутоиммунных заболеваний. 

История открытия серотонина 

       Открытие серотонина (5-НТ) стало результатом совместных усилий, начатых в последней четверти XIX-го века, которые продолжались до второй половины XX-го века. Первоначальные исследования выявили экстракт с сосудосуживающими свойствами из фракции тромбоцитов несвернувшейся крови.   В исследовании, проведенном в Риме в 30-х годах прошлого столетия, V. Erspamer  выделил молекулу из желудочно-кишечных энтерохромафинных клеток , способную вызывать сокращения гладкой мускулатуры в матке крысы.  Химический анализ идентифицировал молекулу как индоламин и автор исследования назвал ее энтерамином. В 1940-х годах в исследовательском отделе Кливлендской клиники M. Rapport , A. Green , I. Page очистили и охарактеризовали сосудосуживающее соединение, образующееся вскоре после коагуляции и связанное с гипертонией. С помощью Tour de Force молекула была очищена из 900 литров сыворотки, полученной из 2 тонн бычьей крови. Название серотонин появилось после того, как вещество было кристаллизовано в 1948 году, поскольку оно было получено из сыворотки («сер») и могло индуцировать сосудистый тонус («тонин») в кровеносных сосудах. Впоследствии было показано, что кристаллическое сосудосуживающее вещество представляет собой единый комплекс, состоящий из креатинина и производных индола, что позволило построить структурную модель 5-НТ на основе УФ-спектрофотометрии. Химический синтез 5-НТ K. Hamlin , F. Fischer в 1951 году обеспечил значительный прогресс, позволивший подтвердить  фармакологические эффекты серотонина и провести сравнение с ранее выделенным энтерамином.

Синтез , структура и функции 

    Серотонин, также известный как 5-гидрокситриптамин (5-НТ), одновременно является и гормоном и нейромедиатором. 5-НТ продуцируется  из триптофана под действием триптофан-гидроксилазы  с триптофаном, превращенным в 5-гидрокситриптофан, который дополнительно декарбоксилируется до 5-НТ . 

     Незаменимая аминокислота триптофан используется многими типами клеток и может быть преобразована в широкий спектр химически родственных продуктов, наиболее известными из которых являются 5-НТ и мелатонин, а также кинуренин и кинуренамин.

    5-HT упакован в везикулы с помощью везикулярного моноаминового транспортера в нейроэндокринных клетках, может секретироваться в кровоток, где он поглощается тромбоцитами и хранится в высоких концентрациях . 

   Большая часть синтеза 5-HT, до 90%, продуцируется в желудочно-кишечных энтерохромаффинных (EC) клетках, за которыми следует синтез в нейронах ядер шва (5%) и головном мозге, оказывая влияние на аффективную и когнитивную сферы . Кроме того, серотонин продуцируется лимфоцитами и бета – клетками поджелуджочной железы.  

Рецепторы серотонина 

  Приблизительно 18 генов кодируют не менее 15 5-НТ рецепторов. Эти рецепторы разделены на 7 подсемейств (5-HT1-7). За исключением 5-HT3, который является лиганд-закрытым каналом, эти рецепторы связаны с G-белком. Серотониновые рецепторы экспрессируются в иммунных клетках и оказывают иммунорегуляторное действие на моноциты, лимфоциты, тучные клетки и тромбоциты .  

   Самое большое семейство рецепторов серотонина 5-HT1 состоит из пяти членов, названных 5-HTR1A, 5-HTR1B, 5-HTR1D, 5-HTR1E и 5-HTR1F. Несколько исследований, проведенных с этими рецепторами семейства 5-HT1, показали, что они могут участвовать в различных физиологических процессах, таких как регуляция активности нейронов, нейропротекция и такие заболевания, как боль, расстройства CNS, мигрень и рак (Haleem D ., 2018; Vila-Pueyo M. , 2018; Newman-Tancredi A., et.al., 2022).

  Функции 5-HT также опосредуются транспортером серотонина (SERT) и ковалентным связыванием с различными эффекторными белками. В моноцитах / макрофагах 5-HT модулирует секрецию цитокинов. Он может подавлять высвобождение FNO-α и IL-1β путем активации своих рецепторов. Кроме того, рекрутирование нейтрофилов, и активация Т-клеток могут быть опосредованы серотонином.

    5-HT рецепторы, экспрессируемые в лимфоцитах, включают 5HT1, 5HT1A, 5-HT1B, 5-HT2A, 5-HT3, 5-HT3A и 5-HT7. Активация 5-НТ2-рецепторов на Т-клетках 5-НТ и тучных клеток приводит к гиперчувствительности замедленного типа . Точно так же секретируемый тромбоцитами 5-НТ инициирует Т-клеточную чувствительность контакта через иммуноглобулин Е (IgE).  5-НТ потенцирует пролиферацию и активность Т-клеток, включая продукцию цитокинов (IL-16, IL-2), внутриклеточный приток Na + , фосфорилирование ERK1 / 2 в наивных Т-клетках и повышенное соотношение CD4 / CD8 . 

     Изменение физиологии 5-НТ связано с тревожными и депрессивными расстройствами. Люди с обсессивно-компульсивным расстройством имеют пониженные уровни 5-НТ-транспортера (5-НТТ) и 5-НТ2А со сниженными способностями к связыванию.  5-НТ-рецепторы изменяются у пациентов с депрессией. 5-HT2A высоко экспрессируется в периферических лимфоцитах и ​​CNS. 

     Более низкие уровни связывания рецептора 5-HT2A были показаны у пациентов с аутизмом и снижение уровня 5-НТ-переносчика в медиальной лобной коре детей с аутизмом . При шизофрении серотонинергический путь взаимодействует с дофаминергическим путем, усиливая патологический процесс, но пока еще не наблюдалось значительных изменений в рецепторах 5-НТ или экспрессии 5-НТТ среди субъектов-шизофреников . 5-НТ ассоциируется с воспалительными состояниями кишечника, такими как воспалительное заболевание кишечника. Многие распространенные лекарства действуют на серотонинергическую систему (например, селективные ингибиторы обратного захвата серотонина), и считается, что они вызывают иммуносупрессию, хотя для подтверждения этого необходимы более крупные систематические исследования. Флуоксетин, селективный ингибитор обратного захвата серотонина, может подавлять экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит. 

   Несмотря на то, что роль серотонинергической системы у больных раком в значительной степени не изучена, поздние стадии рака молочной железы коррелируют с повышенным уровнем системного 5-НТ (Frobe A., et.al., 2014). В мышиных моделях меланомы и лимфомы лечение SSRI уменьшало рост опухоли на 50%, ингибировало продукцию IL-10 и IFN- γ и увеличивало продукцию IL- 1β. Флуоксетин и циталопрам ингибируют прогрессирование заболевания в модели артрита у мышей, индуцированной коллагеном, а также в культурах синовиальных мембран человека при ревматоидном артрите. Кроме того, макрофаги пациентов с РА демонстрируют нарушение передачи сигналов TLR-3, -7, -8 и -9 после воздействия SSRI (Sacre S., et.al., 2010).

      В зависимости от своего местоположения 5-НТ может действовать как нейротрансмиттер, периферический гормон или фактор роста.

   Серотонин был открыт Rapport et al. в 1948 году в качестве вазоконстриктора и с тех пор новые функции серотонина открываются непрерывно.  Известно, что через активацию рецепторов подтипа 5-HT2  серотонин оказывает митогенное действие на ряд типов клеток, включая трофобласты, остеобласты и кардиомиоциты.  5-HT, как нейротрансмиттер, регулирует сон, аппетит, настроение и другие важные функции мозга. 

Локализация в тканях и органах  

   Большая часть продукции 5-HT образуется в энтерохромаффинных (EC) клетках слизистой оболочки кишечника, который является самым большим эндокринным органом в организме человека и производит почти 95% всего серотонина.  Этот процесс  запускается в ответ на ацетилхолин, стимуляцию нейронов, повышение внутрипросветного давления в кишечнике или низкий рН просвета кишечника. После синтеза 5-HT выделяется в кровоток, а затем поглощается циркулирующими тромбоцитами. Периферийный серотонин участвует в регуляции гемостаза, частоты сердечных сокращений, тонуса гладкой мускулатуры сосудов, моторики кишечника, роста клеток в печени, костях и легочных артерий, а также серотонин принимает участие в развитие сердца. Внутрисосудистые эффекты, безусловно, опосредованы серотонином тромбоцитов.

    Другой горячей темой в области периферического 5-HT является быстро растущее признание его роли в ожирении и энергетическом обмене. Первоначально отчет показал, что количество триптофана - предшественника 5-HT, было снижено у тучных людей и что даже потеря веса не улучшала концентрацию циркулирующего триптофана (Breum L., et.al., 2003).

      Тромбоциты хранят в очень высоких концентрациях 5-HT в плотных гранулах (при 65 мМ) и выделяют его при активации. Концентрация серотонина в плазме в покое (около 10 нМ) может быстро возрасти до 10 мкМ или более, когда тромбоциты активируются в месте образования тромба или воспаления. 

     Ряд иммунорегуляторных функций также был открыт у серотонина.  Теоретически, периферический, то есть, в основном тромбоцитарный, или центральный, т.е. нейрональный, серотонин (или оба) способен модулировать иммунные ответы. В литературных обзорах обсуждалась возможность нейроиммунного взаимодействия через вегетативную нервную систему, но исследователи обнаружили, что в случае серотонина соблюдаются только два из четырех критериев: серотониновые рецепторы присутствуют на иммунных клетках и серотонин оказывают иммунорегуляторное действие. Однако в случае серотонина два других критерия не применяются. Одним из критериев является локальная ассоциация нейротрансмиттер-специфических нервных волокон с иммунными клетками (хотя серотонин может поглощаться норадренергическими терминалами на гладкомышечных клетках, подобно мозговому веществу надпочечников). Другим критерием является исключительная поставка нейротрансмиттеров иммунных клеток-мишеней / органа нейронами, то есть то, что орган-мишень может быть истощен серотонином путем денервации. Следовательно, более вероятно, что серотонин, полученный из не нейронных источников, оказывает большинство иммунорегуляторных эффектов. Предполагают, что иммуномодулирующее действие серотонина опосредовано в основном через периферические механизмы, направленные на циркулирующие иммунные клетки. 

   Возможными источниками периферического 5-HT являются плазма (на довольно стабильном, наномолярном уровне), моноциты / макрофаги, лимфоциты, клетки гладких мышц сосудов, адипоциты, тучные клетки (хотя долгое время считалось, что тучные клетки человека не содержат серотонина) и тромбоциты. Местные тучные клетки производят, хранят и высвобождают 5-HT во внесосудистое пространство - частично, под контролем нервной системы.

    5-HT способствует развитию аллергического воспаления дыхательных путей, гиперреактивности дыхательных путей и ремоделированию в моделях астмы.

Роль 5 HT в гемопоэзе

   Концепция того, что 5-НТ может играть роль в гемопоэзе, была первоначально предложена несколько десятилетий назад, но в настоящее время становятся ясными механизмы и важность передачи сигналов 5-НТ в продукции и выживании клеток крови. Совсем недавно центр воздействия 5-НТ на кроветворение переключился на костный мозг и гемопоэтические стволовые клетки/клетки-предшественники.

    Исследование in vitro показало, что 5-HT усиливает экспансию CD34 ⁺ клеток человека до коммитированных предшественников с ранним многолинейным возрастом, включая CFU-E и BFU-E (Noveck R., Fisher J., 1971). Лечение 5-HT вызывает экспансию CD34 ⁺ клеток пуповинной крови в ранние стволовые/предшественники и предшественники мультилинии, причем, это может стимулировать образование стромальных клеток костного мозга (Yang M., et.al., 2007).  Основываясь на своих выводах, M. Yang et.al.  пришли к выводу, что 5-НТ участвует в продвижении гемопоэтических стволовых клеток и микроокружения костного мозга, и что 5-НТ может использоваться для расширения ex vivo гемопоэтических стволовых клеток при трансплантации.

   В последние годы стало известно, что у пациентов, принимающих селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (SSRI), снижается костная масса и повышается риск переломов. Многие исследования связывают депрессию и лечение депрессии с остеопорозом,  причем, замечено, что более тяжелые уровни депрессии коррелируют со снижением минеральной плотности костной ткани.

Влияние серотонина на клетки крови 

Эритроциты

     В 1970 г. P. Lowy et. al. продемонстрировали, что лечение мышей подкожным введением 5-HT приводило к увеличению гематокрита, которое блокировалось нефрэктомией или иммунонейтрализацией эритропоэтина.    Они также показали, что лечение 5-НТ уменьшало приток крови к почкам, селезенке и печени, но не влияло на бедренный кровоток. Эти данные свидетельствуют о том, что 5-НТ может усиливать эритропоэз, по крайней мере частично, за счет снижения O ₂ напряжения в почках и, таким образом, способствует образованию эритропоэтина, но было неясно, было ли это физиологически значимым действием 5-НТ или это был просто фармакологический феномен.

   Дефицит серотонина приводит к неээфективному эритропоэзу,  так, мыши с дефицитом периферического 5-НТ демонстрируют морфологические и клеточные признаки нарушения эритропоэза (Amireault P., et.al., 2011). Отсутствие 5-HT препятствует прогрессированию эритроидных предшественников, экспрессирующих рецепторы 5-HT2А и 5-HT2В, к терминальной дифференцировке. Кроме того, эритроциты мышей с дефицитом 5-НТ более чувствительны к фагоцитозу макрофагов и имеют более короткий период полувыведения in vivo.  Сочетание этих двух дефектов вызывает TPH1 ^-/-  у животных с развитием фенотипа макроцитарной анемии. Мыши, лишенные гена TpH1, страдают макроцитарной анемией из-за сниженной продукции RBC в костном мозге (Amireault P, et al., 2011). Дефицит включает как затрудненное продвижение предшественников к терминальной дифференцировке, так и укороченную выживаемость зрелых эритроцитов. ex vivo исследования показали, что эти эритроидные предшественники от мышей TpH1 KO демонстрируют снижение пролиферативной способности, которая полностью исчезает при воздействии 5-HT. Кроме того, эритроциты мышей с нулевым TpH1 более чувствительны к фагоцитозу макрофагами и имеют укороченный период полужизни in vivo. В условиях как in vivo , так и ex vivo присутствие 5-HT защищает эритроциты от старения (Amireault P., et.al., 2013). Интересно, что эффект 5-НТ на поддержание эритроцитов включает антиоксидантный механизм, который не влечет за собой классического связывания лиганд-рецептор, поскольку в этих клетках не могут быть обнаружены известные рецепторы 5-НТ. Эти данные подтверждают потенциальную полезность воздействия 5-HT на образцы крови ex vivo для улучшения выживаемости эритроцитов при хранении крови. Обработка хранящихся эритроцитов с помощью 5-HT в мышиной модели банка крови расширяет жизнеспособное окно для использования и повышает выживаемость эритроцитов после переливания. В совокупности эти исследования показывают, что 5-НТ является ключевым регулятором образования и поддержания эритроцитов, но еще предстоит определить, возникает ли физиологически 5-НТ из местного источника в костном мозге и/или из кишечного происхождения 5 –HT, который циркулирует в тромбоцитах.

     Антиоксидантные свойства серотонина улучшают восприимчивость к окислению и антиоксидантную способность эритроцитов в депонированной крови. Это связано с тем, что активные формы кислорода (ROS), такие как гидроксильный радикал (OH) , супероксидный анион-радикал и перекись водорода (H2O2) усиливают окислительный стресс в зависимости от времени (Huyut Z., et.al., 2018).

    Серотонин также играет важную роль в эндокринной секреции, в контроле энергетического баланса и метаболизма, а также в регуляции гомеостаза глюкозы и метаболизма липидов. 5-HT способствует регенерации метаболических органов, например, регенерации печени после потери объема после резекции

                                                                    Лейкоциты           

   Несколько противоречивых результатов подчеркивают сложность периферических серотониновых эффектов. Обычно противоречивые сообщения описывают взаимодействие между лейкоцитами и воспаленным эндотелием при "серотонинергическом вмешательстве".

    В лейкоцитах экспрессия серотонинергических компонентов модулируется концентрацией внеклеточного и внутриклеточного 5-НТ. Кроме того, сигналы, генерируемые взаимодействием 5-HT с лейкоцитами, различаются в зависимости от функции, стадии развития и статуса активации клетки. Эта функциональная гетерогенность предполагает, что серотонинергическая система может точно регулировать широкий спектр иммуномодулирующих эффектов (Nikols D., et.al., 2008). 

   В 1996 году исследователи показали, что периваскулярные тучные клетки, которые, как полагают, быстро усваивают серотонин, а также синтезируют серотонин через ТРН1, секретируют серотонин, вызывая раннюю, независимую от лейкоцитов фазу формирования отека. Однако, по-видимому, рекрутирование лейкоцитов не зависит от серотонина (происходящего из тучных клеток).

     В 2007 году Walther et al. Обнаружили, что адгезия лейкоцитов к воспаленному эндотелию после введения эндотоксина зависит от активации рецепторов серотонина, как было показано фармакологической блокадой. В 2009 году исследователи обнаружили, что миграция дендритных клеток и высвобождение цитокинов модулировались серотонином. В недавних исследованиях рекрутирование лейкоцитов в места воспаления нарушается в отсутствие (полученного из тромбоцитов) серотонина и усиливается, если уровень серотонина в плазме повышается. 

    В 1999, Gershon иронически прокомментировал сложность периферических серотониновых эффектов: «5-HT восхитил каждого фармаколога, который когда-либо применял его, как желудочно-кишечный препарат; здесь «что-то всегда происходило, независимо от обстоятельств эксперимента». Например, «в зависимости от условий, 5-HT может заставить кишечник сокращаться или расслабляться.  Проблема, из-за которой пытались определить, что 5-HT на самом деле делает для кишечника, заключалась в том, что он способен делать слишком много».

    В 2009 году Berger даже посчитал «бесчисленное множество эффектов серотонина вне центральной нервной системы». Та же сложность, по-видимому, применима и к роли серотонина в иммунитете. Таким образом, стоит отметить, что на сегодняшний день знания в этой области остаются неполными, но исследователи сравнительно часто приписывают различные иммуномодулирующие функции периферическому серотонину

      В 1980-х годах 5-НТ был идентифицирован как иммуномодулятор из-за его способности стимулировать или ингибировать воспаление.  

     Иммунные клетки экспрессируют серотониновые рецепторы классов 5-НТ1, 5-НТ2, 5-НТ3, 5-НТ4 и 5-НТ7, транспортер серотонина (SERT) и ключевые ферменты для синтеза серотонина (TPH) и для деградации серотонина - моноаминоксидаза (МАО). 

      Елисеева и Стефанович продемонстрировали наличие серотонинергических рецепторов на лейкоцитах в 1982 году. В 1988 году было показано, что моноциты и макрофаги поглощают серотонин с помощью SERT (подобно тромбоцитам) и метаболизируют его до метаболита 5-гидроксииндолуксусной кислоты. SERT экспрессируется нейронами, тромбоцитами, лимфоцитами, тучными клетками и моноцитами. TPH1 экспрессируется энтерохромаффиновыми клетками в кишечнике, моноцитами, макрофагами, тучными клетками, Т-клетками и эндотелием, дендритными клетками и тромбоцитами.

     Серотониновые рецепторы экспрессируются в иммунных клетках и оказывают иммунорегуляторное действие на моноциты, лимфоциты, тучные клетки и тромбоциты.

Нейтрофилы

   M. Mauler et.al. ( 2019) обнаружили несколько подтипов серотониновых рецепторов на нейтрофилах, в первую очередь 5-HT4 и 5-HT7.

       Вероятно, тромбоциты регулируют реакции нейтрофилов в серотонин-зависимых и -независимых путях. Выход серотонина из тромбоцитов  усиливает активацию нейтрофилов , в частности , рекрутирование, поляризацию, свертывание адгезию и дегрануляцию в очагах острого воспаления и повреждения тканей. 

    Циркулирующий серотонин, образующийся в результате активации тромбоцитов, может играть роль в поляризации нейтрофилов, что свидетельствует о том, что антагонисты серотониновых рецепторов или ингибиторы обратного захвата серотонина (SSRI) могут представлять собой терапевтические подходы к снижению активации нейтрофилов, например, при серповидно-клеточной анемии (Garcia F., et.al., 2020).  Длительное лечение SSRI опустошает запасы серотонина в тромбоцитах, по сути , предоставляя нам индуцируемую модель периферического дефицита серотонина.

    5-НТ регулирует экспрессию Р- и Е-селектинов на эндотелиальных клетках и активирует свертывание и адгезию нейтрофилов. Когда серотонин истощается, эта врожденная иммунная реакция нейтрофилов ослабевает в своей выраженности (Nakamura K., et. al., 1999). Однако, истощение тромбоцитов, может нейтрализовать защиту, обеспечиваемую селективным истощением серотонина и ингибированием P ₂ Y ₁₂ в обмен на геморрагические осложнения.

     Дегрануляция нейтрофилов зависит от увеличения внутриклеточного кальция, которое обычно опосредовано индуцируемой хемокинами/цитокинами передачей сигналов рецептора, сопряженного с G-белком.  Было показано, что серотонин стимулирует приток Ca ²⁺ и мобилизацию внутриклеточного Ca ²⁺ в гладкомышечных клетках сосудов как через G-белок, связанный/IP ₃ -зависимый (например, подмножество рецепторов 5-HT2), так и через сАМP/PKA-зависимый (например, 5-HT4-7 подмножества рецепторов) сигнальные пути. M. Mauler   et.al. (2019) продемонстрировали, что серотонин стимулирует дегрануляцию нейтрофилов через 5-HT7 у людей.

    Продуцируемый из тромбоцитов серотонин индуцирует дегрануляцию нейтрофилов с высвобождением миелопероксидазы и перекиси водорода (H ₂ O ₂) и повышенной экспрессии мембраносвязанной молекулы адгезии лейкоцитов CD11b, что приводит к усилению воспаления, например, в области инфаркта миокарда (Mauler M., et.al., 2019). Вероятно, серотонин тромбоцитов усугубляет реперфузионное повреждение миокарда, способствуя чрезмерному рекрутированию нейтрофилов. Кроме того, было показано, что серотонин усугубляет другие зависимые от нейтрофилов воспалительные заболевания, такие как артрит, эндотоксический шок, астма или вирусный гепатит, но клеточные механизмы здесь полностью не изучены (Cloutier N, et.al., 2012).

      Повышенная поверхностная экспрессия CD11b делает нейтрофилы более эффективными в прикреплении к активированному эндотелию, внеклеточному матриксу и к тромбоцитам, образуя комплексы (Ley K, et.al., 2007).

   Модели на мышах продемонстрировали, что рекрутирование нейтрофилов в места острого воспаления требует хемотаксических стимулов тромбоцитов, таких как 5-HT, PAF (фактор активации тромбоцитов) и гистамин.

Эозинофилы

      Связь 5-НТ с патогенезом аллергической астмы хорошо известна, и ранее была продемонстрирована его роль в качестве хемоаттрактанта для миграции эозинофилов in vitro и in vivo.     

     5-HT является мощным хемоаттрактантом для эозинофилов как in vivo, так и in vitro и поддерживает «скручивание» - важную особенность этих клеток. Антагонисты 5HT2А ингибируют оба эффекта, указывая на то, что 5-HT опосредует активацию эозинофилов. Миграция и перекатывание требуют изменений в актиновом цитоскелете и активации PKC и передачи сигналов кальмодулина , которые контролируют морфологические изменения, необходимые для инфильтрации эозинофилов из кровотока в очаги воспаления ( Kang B., et.al., 2013).

    У пациентов с симптомами астмы повышен уровень 5-НТ в плазме, что положительно коррелирует с клиническим статусом и отрицательно с функцией легких (Lechin F., et.al., 1996). Клинические исследования с использованием препарата тианептина, усиливающего поглощение 5-HT, продемонстрировали резкое и внезапное снижение баллов тяжести болезни при как клинической оценки, так и уровня свободного 5-HT в плазме с усилением легочной функции у детей.

Базофилы

       Роль 5-HT в функциях базофилов не выяснена. Воздействие 5-HT на базофилы мышей ингибирует секрецию IL-4 дозозависимым образом как in vitro, так и in vivo. 5-НТ также блокирует высвобождение гистамина, IL-4 и IL-6 из базофилов мышей после стимуляции IL-3, а также блокирует высвобождение IL-13 и IL-4 из базофилов периферической крови человека. Внутрибрюшинное введение IL-33 мышам обычно повышает уровень IL-4 в сыворотке, но блокируется введением 5-HT. Несмотря на то, что  базофилы мышей экспрессируют SERT, препараты, воздействующие на транспортер, такие как флуоксетин или циталопрам (селективный ингибитор обратного захвата серотонина, SSRI), не блокируют действие 5-НТ на высвобождение цитокинов, что позволяет предположить, они что могут использоваться другие транспортеры, такие как органический катион (транспортер 3) ( Schneider E., et.al., 2011).

Моноциты

       В макрофагах и Т-лимфоцитах ферменты индоламин-2,3-диоксигеназы помогают расщеплять триптофан с образованием кинуренинов и кинуренаминов из 5-HT или мелатонина (Silva S., et.al., 2004). Некоторые наблюдения предполагают, что кинуренины и кинуренамины функционируют в петлях отрицательной обратной связи, модулируя 5-HT-опосредованное воспаление, другие провоспалительные молекулы и уровни мелатонина.

     5-HT вызывает ряд ответов в моноцитах ( CD14+), выделенных из периферической крови здоровых людей: передача сигналов 5-HT снижает секрецию TNF- α дозозависимым образом, усиливает индуцированную LPS секрецию IL-12p40 из активированных моноцитов, который действует как хемоаттрактант для макрофагов и способствует миграции бактериально-стимулированных дендритных клеток;  усиливает индуцированную LPS секрецию IL-6, IL-1β , IL-8/CXCL8. Первые два эффекта опосредуются рецепторами 5HT4 и 5HT7 тогда как для третьего эффекта требуется 5HT3, 5НТ4 или 5НТ7 (Arreola R., et.al., 2015).

        Серотонин стимулирует моноциты и лимфоциты и, следовательно, влияет на секрецию цитокинов. Клетки гладких мышц сосудов реагируют на серотонин, синтезируя  IL -6 (возможно, атерогенный механизм). Провоспалительной функции серотонина, специфическая активация подтипа рецептора 5-HT2A в первичных клетках гладких мышц аорты представляет собой суперпотентное ингибирование воспаления, опосредованного фактором некроза опухоли (TNF) -α.

    Системная селективная активация рецептора 5-HT2A с (R) -DOI блокирует системный воспалительный ответ путем подавления экспрессии провоспалительных генов и предотвращение индуцированного TNF-α увеличения циркулирующего IL-6. 

   5-HT ингибирует IL-12 и индуцирует продукцию PGE2 альвеолярными макрофагами, тем самым модулируя цитокиновую сеть в легких и способствуя патогенезу астмы (путем снижения цитокинов Th1) (Ménard G., et.al., 2001).

   Макрофаги также реагируют на 5-HT, хотя сообщения о том, является ли ответ ингибирующим или стимулирующим, противоречивы . Однако, известно, что серотонин стимулирует антигенпрезентирующие клетки (дендриты, макрофаги), активирующие адаптивные иммунные реакции, в которых главную роль играет 5-HTR7. С другой стороны, 5-HT также действует как негативный регулятор. Например, передача сигналов 5-HT ₂ ограничивала активацию мышиных макрофагов, стимулированных in vitro высокими концентрациями IFN- γ .

Лимфоциты

Т - клетки

    Дифференцировка, пролиферация и функциональные ответы Т-клеток могут модулировать серотонинергическую систему. Основываясь на экспериментах с использованием клеточной линии K562, было показано, что 5-HT участвует в созревании Т-клеток в лимфоидных органах в связанном с Na ⁺ , 5-HT-зависимом активном транспорте (предположительно, SERT), что требует внутриклеточных изменений Ca ²⁺ ( Khan N., et.al., 1996).   Cостояние активации Т-клеток и окружающая среда могут влиять на эффекты 5-НТ. Например, 5-HT ингибирует опосредованную фитогемагглютинином пролиферацию лимфоцитов, возможно, за счет снижения экспрессии и распределения рецептора IL-2. Кроме того, конканавалин А (КонА) и низкие концентрации 5-НТ увеличивали пролиферацию мышиных Т-клеток, хотя активация субпопуляций CD4+ и CD8+ снижалась (Young M., et.al., 1993).

    5-HT рецепторы, экспрессируемые в лимфоцитах, включают: 5HT1, 5HT1A, 5-HT1B, 5-HT2A, 5-HT3, 5-HT3A и 5-HT7. Активация 5-НТ2-рецепторов на Т-клетках,  5-НТ тучных клеток приводит к гиперчувствительности замедленного типа.  Сходным образом, секретируемый тромбоцитами 5-HT инициирует Т-клеточную чувствительность контакта через иммуноглобулин E (IgE). 5-НТ потенцирует пролиферацию и активность Т-клеток, включая продукцию цитокинов (IL-16, IL-2), внутриклеточный приток Na + , фосфорилирование ERK1 / 2 в наивных Т-клетках и увеличивает соотношения CD4 / CD8.  Стимуляция 5-HT1A рецепторов пролонгирует выживаемость и S-фазный переход Т-клеток.

      Наивные Т-клетки в основном экспрессируют 5-НТ7, который усиливает активацию Т-клеток при стимуляции 5-НТ . С другой стороны, 5-HT2A в основном экспрессируется на активированных T-клетках и подавляет активацию CD4 T-клеток. 

В- клетки

   В-клетки распознают циркулирующий антиген; как следствие, они активируют процессы, которые заканчиваются образованием В-клеток памяти или антителообразующих плазматических клеток . 5-НТ увеличивает пролиферацию мышиных В-клеток путем активации 5НТ-1A. Кроме того, экспрессия SERT пропорциональна скорости пролиферации лейкемических В-клеток человека. В частности, специфические ингибиторы SERT, такие как флуоксетин, фенфлурамин или 3,4-метилендиоксиметамфетамин, вызывали антипролиферативные и проапоптотические эффекты.

NK - клетки

    NK-клетки экспрессируют 5-HT1A, следовательно, могут ощущать локальную концентрацию 5-HT. На самом деле, 5HT1A -специфические антагонисты, такие как пиндобинд (pindobind), усугубляют ингибирующий эффект опосредованной моноцитами продукции ROS на NK-клетках.

   Стимуляция 5-НТ усиливает продукцию гамма-интерферона натуральными клетками-киллерами (NK), стимулирует цитотоксичность и важна для противовирусной активности. Те пациенты, которые принимают селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (SSRI), имеют большее количество NK – клеток.

Тромбоциты

     В норме уровень серотонина в крови поддерживается на уровне 1–5 нг/мл, но может увеличиваться в 1000 раз при активации тромбоцитов в ответ на воспаление.

     Тромбоциты поглощают 5-НТ из плазмы быстрым и насыщаемым процессом; следовательно, они также являются ключевыми регуляторами концентрации 5-HT в кровотоке.

    Известно, что тромбоциты в основном предотвращают кровотечение, но они также играют ключевую роль при раке, воспалении и психоневрологических расстройствах, тромбоциты хранят большое количество серотонина, который они высвобождают во время образования тромбов или острого воспаления. Это облегчает гемостаз и модулирует воспалительную реакцию.  

     Внеклеточный 5-HT, происходящий из клеток EC, вызывает увеличение количества везикул, доставляющих SERT к мембране, и, таким образом, 5-HT секвестрируется в тромбоцитах. 

    Передача сигналов 5-HT активирует Rab4, который контролирует секрецию альфа-гранул, и RhoA, который индуцирует реорганизацию цитоскелета, необходимую для адгезии и агрегации. Сообщается, что активация Rab4 происходит путем серотонилирования и вполне вероятно, что RhoA также активируется (Shirakawa R., et.al., 2020).

     Повышение уровня 5-HT в сыворотке увеличивает плотность SERT на мембране тромбоцитов (Walther D., et.al., 2003).

    Функция 5-HT в тромбоцитах не ясна; исследования показывают, что он важен для серотонилирования белков, необходимых для агрегации тромбоцитов (Walther D., et.al., 2003).  Поскольку серотонин также опосредует регенерацию органов ( Lesurtel M, et al., 2006), его высвобождение из тромбоцитов может иметь решающее значение для возобновления роста после повреждений, вызванных инвазией патогенов. Вероятно, передача сигналов FcγRIIA и высвобождение серотонина уникальны в отношении их основной роли в воспалении и второстепенной роли в предотвращении кровотечения.

     Тромбоциты содержат большое количество 5-HT, а дисфункция системы этого медиатора играет роль в развитии ряда психических расстройств, таких как депрессия, тревожные расстройства и агрессия, направленная в первую очередь на себя.  Кроме того, тромбоциты способны поглощать DA и вызывать экспрессию DR, что делает их интересным инструментом для изучения патогенеза шизофрении.  Тромбоциты также использовались для изучения синдрома хрупкой X хромосомы. 

    В 1960 г. Davis et al. обнаружили, что 5-HT, тромбоциты и воспаление тесно связаны, что проявилось , в частности,  в течение первой минуты после введения смертельной дозы эндотоксина кишечной палочки. Эти авторы наблюдали резкое снижение PLT и 5-HT в сыворотке, сопровождаемое транзиторным увеличением серотонина в плазме. В настоящее время известно, что тромбоциты (в качестве транспортных средств) обеспечивают целевое выделение серотонина в средах, активирующих тромбоциты, таких как тромб или воспалительная реакция. В местах воспаления не только растворимые факторы, такие как активирующий тромбоциты фактор, дополняют анафилатоксин C5a и IgE-содержащие иммунные комплексы, но также бактерии или паразиты, а также тромбоцитарно-эндотелиальные взаимодействия активируют тромбоциты, что приводит к секреции 5-HT.  Показано, что серотонин выполняет функции как врожденного, так и адаптивного иммунитета.

    Как отмечалось выше , наряду с желудочно-кишечным трактом , основным источником серотонина или , по крайней мере, хранилищем , могут быть тромбоциты.   Тромбоциты не синтезируют 5-HT, но они извлекают его из циркулирующей крови через SERT (или SLC6A4), чтобы упаковывать в свои плотные гранулы через VMAT2 (или SLC18A2).

        Нет доказательств того, что периферический 5-НТ, который остается в основном в тромбоцитах, играет какую-либо роль в функциональной активности мозга. Однако, можно ожидать, что некоторые нарушения в системе серотонина в центральной нервной системе, также могут отражаться на периферии, что часто наблюдается при расстройствах тревожного спектра или синдроме раздраженного кишечника.   

     Параллель между тромбоцитами и серотонинергическими нейронами была впервые отмечена в начале 1970-х годов. Тромбоциты и нейроны имеют похожий кальций-зависимый механизм активации и секреции, секреторные везикулы (содержащие нейротрансмиттеры и активирующие молекулы, такие как 5-HT, DA, эпинефрин, глутамат, GABA, кальций, а также АDP и АТP, которые секретируются при активации), 5-НТ-транспортеры (серотониновый транспортер и везикулярный моноаминный транспортер 2  и рецепторы клеточной поверхности, такие как рецепторы для перечисленных выше  нейротрансмиттеров, интегрин αIIbβ3 .  Кроме того, некоторые нейрон-специфические маркеры экспрессируются в тромбоцитах, например, такие как рилин и белок-предшественник амилоида.

    Тромбоциты, тучные клетки и базофилы высвобождают 5-HT в ответ на «молекулы воспаления», такие как цитокины, фактор активации тромбоцитов (PAF) и систему комплемента. Серотонин действует как хемотаксический агент, увеличивая секрецию провоспалительных цитокинов (IL-1, IL-6, NF-κB) и усиливая фагоцитоз.