Sérotonine sérique

Les valeurs de référence (norme) pour la concentration de sérotonine dans le sérum sanguin chez l'adulte sont de 0,22 à 2,05 μmol/l (40 à 80 μg/l); dans le sang total - 0,28 à 1,14 μmol/l (50 à 200 ng/ml).

La sérotonine (oxytryptamine) est une amine biogène présente principalement dans les plaquettes. Jusqu'à 10 mg de sérotonine circulent dans l'organisme à un instant donné. 80 à 95 % de la quantité totale de sérotonine présente dans l'organisme est synthétisée et stockée dans les cellules entérochromaffines du tube digestif. La sérotonine est formée à partir du tryptophane par décarboxylation. Dans les cellules entérochromaffines du tube digestif, la majeure partie de la sérotonine est adsorbée par les plaquettes et passe dans la circulation sanguine. Cette amine est localisée en grande quantité dans plusieurs zones du cerveau, en grande quantité dans les mastocytes de la peau et est présente dans de nombreux organes internes, notamment diverses glandes endocrines.

La sérotonine provoque l'agrégation plaquettaire et la polymérisation des molécules de fibrine; en cas de thrombocytopénie, elle peut normaliser la rétraction des caillots sanguins. Elle a un effet stimulant sur les muscles lisses des vaisseaux sanguins, des bronchioles et des intestins. En stimulant ces muscles lisses, la sérotonine rétrécit les bronchioles, augmentant ainsi le péristaltisme intestinal, et en vasoconstrictant le réseau vasculaire rénal, elle entraîne une diminution de la diurèse. Un déficit en sérotonine est à l'origine d' une occlusion intestinale fonctionnelle. La sérotonine cérébrale a un effet dépresseur sur le fonctionnement du système reproducteur, notamment la glande pinéale.

La voie la plus étudiée du métabolisme de la sérotonine est sa conversion en acide 5-hydroxyindoleacétique par la monoamine oxydase. Cette voie métabolise 20 à 52 % de la sérotonine dans l'organisme humain.

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Maladies et affections dans lesquelles la concentration de sérotonine dans le sérum sanguin change

La sérotonine est élevée

• Métastases de carcinome abdominal.
• Cancer médullaire de la thyroïde.
• Syndrome de dumping.
• Obstruction intestinale aiguë.
• Fibrose kystique.
• Infarctus du myocarde.

Le syndrome carcinoïde est une maladie rare causée par une augmentation de la sécrétion de sérotonine par le carcinoïde. Dans plus de 95 % des cas, il est localisé dans le tube digestif ( appendice: 45,9 %, iléon: 27,9 %, rectum: 16,7 %), mais peut également être localisé dans les poumons, la vessie, etc. Le carcinoïde se développe à partir des cellules argyrophiles des cryptes intestinales. En plus de la sérotonine, le carcinoïde produit de l'histamine, de la bradykinine et d'autres amines, ainsi que des prostaglandines. Tous les carcinoïdes sont potentiellement malins. Le risque de malignité augmente avec la taille de la tumeur.

La concentration sanguine de sérotonine en cas de syndrome carcinoïde est multipliée par 5 à 10. Chez les personnes en bonne santé, seulement 1 % du tryptophane est utilisé pour synthétiser la sérotonine, tandis que chez les patients atteints de carcinoïde, ce taux peut atteindre 60 %. Une synthèse accrue de sérotonine dans une tumeur entraîne une diminution de la synthèse d'acide nicotinique et l'apparition de symptômes spécifiques à une carence en vitamine PP (pellagre). Une grande quantité de produits du métabolisme de la sérotonine – les acides 5-hydroxyindoleacétique et 5-hydroxyindoleacéturique – est détectée dans les urines des patients atteints de carcinoïde malin. Une excrétion urinaire d'acide 5-hydroxyindoleacétique supérieure à 785 μmol/jour (la norme étant de 10,5 à 36,6 μmol/jour) est considérée comme un signe pronostique défavorable. Après l'ablation chirurgicale radicale du carcinoïde, la concentration sanguine de sérotonine et l'excrétion urinaire de ses produits métaboliques sont normalisées. L'absence de normalisation de l'excrétion des produits métaboliques de la sérotonine indique que l'intervention n'était pas radicale ou que des métastases étaient présentes. Une augmentation de la concentration sanguine de sérotonine peut également survenir dans d'autres maladies gastro-intestinales.

La sérotonine est réduite

• syndrome de Down
• Phénylcétonurie non traitée

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L'effet de la sérotonine sur le métabolisme

En cas de choc, la teneur en sérotonine dans tous les organes augmente considérablement, tandis que le métabolisme de l'amine est perturbé et la teneur en ses métabolites augmente.

Mécanismes d'augmentation de la teneur en sérotonine et en histamine dans les tissus

Mécanisme	Facteurs qui les provoquent
Dégranulation des mastocytes, cellules entérochromaffines intestinales; libération d'amines	Substances de faible poids moléculaire (monoamines, diamines, amines aromatiques), macromoléculaires (poisons, toxines, complexe antigène-anticorps, peptone, anaphylactine)
Intensification du catabolisme, de la protéolyse, de l'autolyse	Altération, excès de glucocorticoïdes, hormones thyroïdiennes, augmentation de l'activité des enzymes protéolytiques, hypoxie
Augmentation de l'activité du tryptophane mitochondrial et de l'histidine décarboxylase des tissus bactériens	Excès de minéralocorticoïdes, déficit en glucocorticoïdes, excès d'adrénaline et déficit en noradrénaline
Diminution de l'activité des mono- et diamine oxydases mitochondriales	Excès de corticostéroïdes, augmentation de la concentration d'amines biogènes (inhibition du substrat), altération de l'équilibre acido-basique, hypoxie, hypothermie
Redistribution à partir des corps de dépôt	Perturbation de la microcirculation dans la peau, les poumons et le tractus gastro-intestinal

La sérotonine affecte différents types de métabolisme, mais principalement les processus bioénergétiques, qui sont fortement perturbés en cas de choc. Elle provoque les modifications suivantes du métabolisme glucidique: augmentation de l'activité des phosphorylases du foie, du myocarde et des muscles squelettiques, diminution de leur teneur en glycogène, hyperglycémie, stimulation de la glycolyse, de la néoglucogenèse et de l'oxydation du glucose dans le cycle des pentoses phosphates.

La sérotonine augmente la concentration d'oxygène dans le sang et sa consommation par les tissus. Selon sa concentration, elle inhibe ou stimule la respiration et la phosphorylation oxydative dans les mitochondries du cœur et du cerveau. Une augmentation significative (2 à 20 fois) de la concentration de sérotonine dans les tissus entraîne une diminution de l'intensité des processus oxydatifs. Dans plusieurs organes (reins et foie), dont les processus bioénergétiques sont les plus altérés en cas de choc, la concentration de sérotonine est particulièrement élevée (16 à 24 fois). Dans le cerveau, la concentration de sérotonine est moins élevée (2 à 4 fois) et les processus énergétiques y restent élevés pendant longtemps. L'effet de la sérotonine sur l'activité des différents maillons de la chaîne respiratoire en cas de choc varie selon les organes. Si, dans le cerveau, il augmente l'activité du NADH2 et réduit celle de la succinate déshydrogénase (SDH), dans le foie, il augmente l'activité de la SDH et de la cytochrome oxydase. Le mécanisme d'activation enzymatique s'explique par l'effet de la sérotonine sur l'adénylate cyclase, suivi de la formation d'AMPc à partir de l'ATP. L'AMPc serait un médiateur intracellulaire de l'action de la sérotonine. La teneur en sérotonine dans les tissus est corrélée au niveau d'activité des enzymes énergétiques (notamment de la SDH et de l'ATPase hépatique). L'activation de la SDH par la sérotonine en état de choc est de nature compensatoire. Cependant, une accumulation excessive de sérotonine entraîne l'inversion de cette relation, tandis que l'activité de la SDH diminue. Limiter l'utilisation de l'acide succinique comme produit d'oxydation réduit considérablement les capacités énergétiques des reins en état de choc. Au fur et à mesure que le choc se développe, une relation apparaît entre la quantité de sérotonine dans les reins et l'activité de la LDH, ce qui indique un changement dans l'effet activateur de la sérotonine de l'utilisation de succinate (dans des conditions physiologiques) à la consommation de lactate en raison de l'inhibition de la SDH, qui est une réaction adaptative.

De plus, la sérotonine affecte la teneur et le métabolisme des nucléotides puriques, dont l'augmentation dans les mitochondries stimule le renouvellement de l'ATP. La sérotonine forme avec l'ATP un complexe micellaire à dissociation réversible. Une diminution de la teneur en sérotonine dans les cellules est corrélée à une diminution de leur taux d'ATP.

L'accumulation de sérotonine lors d'un choc est, dans une certaine mesure, associée à des modifications du taux d'ATP. Parallèlement, la présence d'autres formes de sérotonine intracellulaire, liées à des protéines, des lipides, des polysaccharides et des cations divalents, dont le taux dans les tissus varie également lors d'un choc, ne peut être exclue.

La participation de la sérotonine aux processus énergétiques intracellulaires consiste non seulement en la formation d'énergie, mais aussi en sa libération grâce aux ATP hydrolases. La sérotonine active la Mg-ATPase. L'augmentation de l'activité de l'ATPase mitochondriale hépatique en cas de choc peut également résulter d'une augmentation des taux de sérotonine.

Ainsi, l'accumulation de sérotonine dans les tissus corporels lors d'un choc peut influencer activement le métabolisme des glucides dans les cycles glycolytique et des pentoses, la respiration et la phosphorylation associée, l'accumulation et l'utilisation de l'énergie dans les cellules. Le mécanisme moléculaire de l'action de la sérotonine repose sur le mouvement des ions le long de la membrane.

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L'effet de la sérotonine sur les fonctions organiques

L'action de la sérotonine au niveau systémique consiste en son influence spécifique sur le fonctionnement de nombreux organes. L'administration intraventriculaire de sérotonine à des doses proches de celles d'un choc et l'administration intraveineuse de β-oxytryptophane (qui traverse facilement la barrière hémato-encéphalique et se transforme en sérotonine dans le cerveau) provoquent des changements de phase dans l'activité bioélectrique cérébrale, caractéristiques de la réaction d'activation du cortex, de l'hypothalamus et de la formation réticulaire mésencéphalique. Des modifications cérébrales similaires ont été observées dans la dynamique du développement du choc, ce qui indique indirectement le rôle important de la sérotonine dans la modification du fonctionnement du système nerveux central pendant le choc. La sérotonine est impliquée dans la formation du potentiel membranaire et dans l'organisation de la transmission synaptique de l'influx nerveux. L'adaptation de l'organisme aux effets extrêmes s'accompagne d'une augmentation du taux de sérotonine dans le cerveau, due à une augmentation de la puissance des neurones sérotoninergiques. Une augmentation de la concentration de sérotonine dans l'hypothalamus active la neurosécrétion et améliore la fonction de l'hypophyse. Cependant, une accumulation importante de sérotonine dans le cerveau pourrait jouer un rôle important dans le développement de l'œdème.

La sérotonine a un effet multiforme important sur le système cardiovasculaire. De fortes doses (10 mg ou plus) provoquent un arrêt cardiaque chez divers animaux de laboratoire. Les effets directs de la sérotonine sur le myocarde provoquent une hypertension systémique et coronaire, ainsi que de graves troubles circulatoires du muscle cardiaque, accompagnés de sa nécrose (infarctus « sérotoninergique »). Dans ce cas, les modifications du métabolisme oxydatif et glucido-phosphoré du myocarde sont proches de celles observées lors de troubles de la circulation coronarienne. L'ECG en état de choc montre des modifications très importantes: une accélération suivie d' un ralentissement de la fréquence cardiaque, une extrasystole, un déplacement progressif de l'axe électrique du cœur vers la gauche et une déformation du complexe ventriculaire, pouvant résulter de troubles de la circulation coronarienne.

L'effet de la sérotonine sur la pression artérielle dépend du débit, de la dose et du mode d'administration, ainsi que du type d'animaux de laboratoire. Ainsi, chez le chat, le lapin et le rat, l'administration intraveineuse de sérotonine provoque une hypotension dans la plupart des cas. Chez l'homme et le chien, elle induit des changements de phase: une brève hypotension, suivie d'une hypertension, puis d'une hypotension. L'artère carotide est très sensible, même à de faibles doses de sérotonine. On suppose qu'il existe deux types de récepteurs par lesquels les effets presseurs et dépresseurs de la sérotonine sont médiés par le système nerveux parasympathique et le glomérule carotidien. L'administration intraveineuse de sérotonine à une dose correspondant approximativement à sa concentration dans le volume sanguin circulant en cas de choc entraîne une diminution de la pression artérielle systémique, du débit cardiaque et des résistances vasculaires périphériques. Une diminution de la quantité de sérotonine dans la paroi intestinale et les tissus pulmonaires est probablement associée à la mobilisation de cette amine à partir du dépôt. L'effet de la sérotonine sur les organes respiratoires peut être à la fois local et réflexif, provoquant un bronchiolospasme et une augmentation de la fréquence respiratoire chez le rat.

Les reins contiennent une faible quantité de sérotonine, mais son métabolisme est considérablement modifié lors de l'ischémie. De fortes doses de sérotonine provoquent des spasmes vasculaires pathologiques persistants, une ischémie, des foyers de nécrose corticale, une désolation, une dégénérescence et une nécrose de l'appareil tubulaire. Ce tableau morphologique rappelle les modifications microscopiques des reins lors d'un choc. Une augmentation significative (10 à 20 fois) et persistante du taux de sérotonine dans le tissu rénal pendant un choc peut provoquer un spasme vasculaire à long terme. Des taux de sérotonine particulièrement élevés sont observés lors de troubles dysuriques. En cas d'insuffisance rénale aiguë, la concentration sanguine de sérotonine est élevée aux stades d'oligurie et d'anurie, commence à diminuer pendant la période de récupération de la diurèse et se normalise pendant la phase de polyurie, pour finalement redescendre en dessous des valeurs physiologiques pendant la récupération. La sérotonine réduit le débit plasmatique rénal, le débit de filtration glomérulaire, la diurèse et l'excrétion urinaire de sodium et de chlorures. Le mécanisme de ces troubles est dû à une diminution de la pression hydrostatique intraglomérulaire et de la filtration, ainsi qu'à une augmentation du gradient osmotique de sodium dans la moelle et les tubules distaux, ce qui entraîne une augmentation de la réabsorption. La sérotonine joue un rôle important dans le mécanisme de l'insuffisance rénale en cas de choc.

Ainsi, une accumulation modérée de sérotonine dans le cerveau et son effet central en cas de choc peuvent être utiles, notamment en termes d'activation du système HPAS. L'activation des enzymes énergétiques par la sérotonine doit également être considérée comme un phénomène positif et compensatoire en cas de choc. Cependant, une accumulation excessive de sérotonine dans le myocarde et les reins peut entraîner une influence excessive directe de l'amine sur la circulation coronaire et rénale, une perturbation de son métabolisme et la survenue d'une insuffisance cardiaque et rénale.

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