Was ist Serotonin und welche Wirkung hat das Hormon?

Serotonin (5-Hydroxy-Tryptamin) ist ein Gewebshormon und ein Botenstoff (Neurotransmitter), der innerhalb des Nervensystems Informationen weiterleitet.

• Im menschlichen Organismus hat das Hormon Serotonin vielfältige Wirkungen, vor allem auf das Herz, den Kreislauf, das Verdauungssystem und das Nervensystem.
• Serotonin spielt beispielsweise eine wichtige Rolle bei der Regulation von Stimmung, Antrieb, kognitiver Leistungsfähigkeit, Appetit, Körpertemperatur, Sexualverhalten, Schmerzempfinden und Schlaf.
• Als sogenanntes Wohlfühl- oder Glückshormon fördert es das Wohlbefinden und wirkt beruhigend.

Der menschliche Körper stellt Serotonin (auch 5-Hydroxytryptamin (5-HT) oder Enteramin genannt) aus der Aminosäure Tryptophan her. Tryptophan ist in Nahrungsmitteln wie Nüssen, Eiern, Fleisch, Getreide und Samen enthalten.

Ein Mangel an Serotonin kann zu psychischen Störungen wie Depressionen, Schlafstörungen, Migräne, Angstzuständen, Aggressivität, zwanghaftem Verhalten und anderen Symptomen und gesundheitlichen Problemen führen.

• Es gibt verschiedene Behandlungen und Verhaltensänderungen, die helfen können, den Serotoninspiegel zu erhöhen.
• Auf natürliche Weise kann der Serotoninspiegel bei einem Mangel beispielsweise durch körperliche Aktivität, Entspannungstechniken und eine Ernährungsumstellung erhöht werden.
• Außerdem können Serotoninpräparate und Antidepressiva verschrieben werden, um den Serotoninspiegel zu erhöhen.

In welchen Organen wird Serotonin gebildet?

Serotonin wird im Zentralnervensystem (ZNS) aus der Aminosäure L-Tryptophan mit Hilfe bestimmter Enzyme und Mikronährstoffe als Cofaktoren gebildet.

Darüber hinaus können Leber und Milz sowie bestimmte Zellen des Magen-Darm-Traktes, die enterochromaffinen Zellen der Darmschleimhaut, selbst Serotonin bilden.

Was regt die körpereigene Produktion von Serotonin an?

Der Serotoninspiegel kann durch die Ernährung beeinflusst werden. Wichtig ist dabei die Aminosäure Tryptophan, die vor allem in Fisch und Nüssen vorkommt. Aber auch Vitamin B6, Vitamin D und Omega-3-Fettsäuren sind für die Serotoninbildung wichtig.

Serotonin kann nicht über Nahrung aufgenommen werden

Einige Lebensmittel wie Nüsse oder Bananen enthalten zwar Serotonin.

Das über die Nahrung aufgenommene Serotonin kann jedoch die natürliche Barriere zwischen Gehirn und Blutkreislauf (Blut-Hirn-Schranke) nicht überwinden.

Die Blut-Hirn-Schranke ist ein hochwirksamer Schutzfilter, der Giftstoffe, Keime, aber auch Botenstoffe und Medikamente zurückhält. Das bedeutet, dass körpereigenes Serotonin nicht in das Nervensystem gelangen kann, sondern dort gebildet werden muss.

• Ein mögliches Glücksgefühl nach dem Verzehr bestimmter Lebensmittel ist daher eher auf einen psychologischen „Placebo-Effekt“ zurückzuführen.

Welche Wirkung hat Serotonin auf Körper und Psyche?

Auswirkungen von Serotoninmangel und -überschuss auf die Psyche:

Ein ausgeglichener Serotoninhaushalt sorgt für Wohlbefinden, Entspannung und innere Ausgeglichenheit.

Ein zu hoher Serotoninspiegel kann sich in Form von Müdigkeit bemerkbar machen, während ein Mangel an dem Glückshormon Serotonin Depressionen und Burnout begünstigt oder sogar auslöst.

Stimmung, Gemütslage, Wohlbefinden

Serotonin reguliert im Gehirn die Stimmungslage. Es wird oft als körpereigener „Wohlfühlstoff“ bezeichnet. Bei einem normalen Serotoninspiegel fühlt man sich konzentrierter, emotional stabiler, glücklicher und ruhiger.

Niedrige Serotoninspiegel werden mit Depressionen in Verbindung gebracht. Viele Medikamente, die zur Behandlung von Angstzuständen, Depressionen und anderen Stimmungsstörungen eingesetzt werden, zielen darauf ab, den Serotoninspiegel im Gehirn zu erhöhen.

Verdauung, Appetit, Übelkeit

Der größte Teil des körpereigenen Serotonins befindet sich im Magen-Darm-Trakt, wo es zur Steuerung der Darmfunktion beiträgt und eine Schutzfunktion für den Darm ausübt. Der Darm kann die Serotoninausschüttung erhöhen, um die Verdauung zu beschleunigen und den Körper von schädlichen Nahrungsmitteln oder Giftstoffen zu befreien. Außerdem trägt Serotonin dazu bei, den Appetit beim Essen zu zügeln.

Übelkeit entsteht, wenn Serotonin im Magen schneller freigesetzt wird, als es verdaut werden kann. Die chemische Botschaft wird vom Gehirn empfangen und von den Betroffenen als Übelkeit empfunden. Viele Medikamente, die gegen Übelkeit und Erbrechen eingesetzt werden, wirken auf bestimmte Serotonin-Rezeptoren im Gehirn.

Schlafqualität und Schlafdauer

Serotonin ist neben dem Botenstoff Dopamin mitentscheidend für die Dauer und Qualität des Schlafes. Das Gehirn benötigt Serotonin auch zur Bildung von Melatonin, einem Hormon, das den Schlaf-Wach-Rhythmus reguliert.

Wundheilung

Serotonin, das von den Blutplättchen im Blut freigesetzt wird, fördert die Wundheilung. Es bewirkt auch, dass sich die kleinsten Blutgefäße, die Arteriolen, verengen, was den Blutfluss verlangsamt und die Bildung von Blutgerinnseln begünstigt. Dies ist ein wichtiger Prozess bei der Wundheilung.

Knochengesundheit

Der Serotoninspiegel kann die Knochendichte beeinflussen. Ein hoher Serotoninspiegel im Darm fördert die Schwächung der Knochen, was zu Knochenbrüchen und Osteoporose führen kann.

Sexuelles Verhalten

Serotonin beeinflusst – zusammen mit dem Neurotransmitter Dopamin – auch das sexuelle Verlangen.

Serotonin kann das sexuelle Verhalten beeinflussen. Ist der Serotoninspiegel zu hoch, kann dies zu Erektionsproblemen und einer geringen Libido führen. Ist der Serotoninspiegel dagegen zu niedrig, kann es zu vorzeitigem Samenerguss kommen.
Wie wirkt Serotonin an den Synapsen?

Serotonin-Syndrom Symptome eines erhöhten Serotoninspiegels

Das Serotonin-Syndrom tritt auf, wenn der Serotoninspiegel zu stark erhöht ist. Meist tritt es auf, wenn die Dosis eines Medikaments erhöht wird, von dem bekannt ist, dass es den Serotoninspiegel erhöht, oder wenn ein anderes Medikament eingenommen wird, von dem bekannt ist, dass es den Serotoninspiegel erhöht.

Zu den leichten körperlichen Symptomen gehören Zittern, starkes Schwitzen, Verwirrung, Unruhe, hoher Blutdruck, Muskelzuckungen und Durchfall.

Zu den schweren körperlichen Symptomen gehören hohes Fieber, Krämpfe, Ohnmacht und abnormaler Herzschlag.

Das Serotonin-Syndrom kann tödlich verlaufen, wenn es schwer verläuft und nicht rechtzeitig erkannt und behandelt wird.

Welche Medikamente erhöhen den Serotoninspiegel?

Serotonin oder Serotoninrezeptoren sind häufige Ziele von Pharmaunternehmen, da viele Gesundheitszustände durch Serotonin beeinflusst werden.

Zu den gängigsten Medikamenten, die den Serotoninspiegel erhöhen, gehören verschiedene Klassen von Antidepressiva, die die Aufnahme und das Recycling von Serotonin blockieren, so dass mehr Serotonin im Gehirn verbleibt.

Medikamente, die auf diese Weise wirken, sind selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer, Serotonin-Noradrenalin-Wiederaufnahmehemmer und trizyklische Antidepressiva.

Eine andere Art von Antidepressiva, die Monoaminoxidase-Hemmer, blockieren ein Enzym, das Serotonin abbaut.

Viele andere Medikamente, die zur Behandlung zahlreicher Krankheiten eingesetzt werden, erhöhen ebenfalls den Serotoninspiegel.

Dazu gehören die Kopfschmerzmittel der Triptan-Familie, opioidhaltige Schmerzmittel, Hustenstiller mit Dextromethorphan und Mittel gegen Übelkeit.

Worin besteht der Unterschied zwischen Dopamin und Serotonin?

Sowohl Dopamin als auch Serotonin sind Neurotransmitter. Das bedeutet, dass sie chemische Botschaften zwischen Nervenzellen im Gehirn sowie zu und von anderen Teilen des Körpers übermitteln.

Beide werden auch als „Glückshormone“ bezeichnet, da sie beide eine Rolle bei positiven Stimmungen und Gefühlen spielen. Serotonin wird mit Freude, Konzentration und Gelassenheit in Verbindung gebracht.

Dopamin wird mit Belohnung und Motivation in Verbindung gebracht. Dopamin und Serotonin sind auch an einigen psychischen Erkrankungen wie Depressionen und Stimmungsschwankungen beteiligt.

Dopamin und Serotonin haben auch unterschiedliche Funktionen. Dopamin steuert Körperbewegungen und Koordination. Serotonin hilft bei der Regulierung der Verdauungsfunktionen, einschließlich der Darmfunktion und des Appetits.

Dopamin ruft ein Hungergefühl hervor, während Serotonin dieses Gefühl unterdrückt. Dopamin wird hauptsächlich im Gehirn gespeichert, während Serotonin hauptsächlich im Darm vorkommt.

Manchmal arbeiten diese Neurotransmitter zusammen, um das chemische Gleichgewicht im Körper aufrechtzuerhalten. Manchmal führt ein Ungleichgewicht zu einer Überproduktion des anderen Neurotransmitters. Ein Zuviel oder Zuwenig eines der beiden Neurotransmitter kann körperliche und psychische Symptome hervorrufen.

Serotonin beeinflusst das Verhalten von einzelnen Molekülen bis hin zum gesamten Gehirn

In einer Studie haben Forschende des Picower Institute for Learning and Memory am Massachusetts Institute of Technology (MIT) anhand eines einfachen Tiermodells die Wirkung von Serotonin auf das Verhalten von einzelnen Molekülen bis hin zum gesamten Gehirn des Tieres umfassend dargestellt.

Serotonin wirkt über viele verschiedene Rezeptoren, die oft gemeinsam aktiviert werden, um die Funktionsweise neuronaler Schaltkreise zu verändern“, erklärt Steve Flavell, außerordentlicher Professor am Picower Institute und am MIT Department of Brain and Cognitive Sciences und Erstautor der in Cell veröffentlichten Studie.

Die gleichen komplexen Zusammenhänge, mit denen die Wissenschaftler beim Menschen konfrontiert sind, gelten auch für den Fadenwurm C. elegans, allerdings in einem überschaubareren Maßstab. C. elegans hat nur 302 Neuronen (statt Milliarden) und nur sechs Serotoninrezeptoren (statt 14 wie beim Menschen).

Darüber hinaus wurden alle Neuronen von C. elegans und ihre Verbindungen kartiert und die Zellen für genetische Manipulationen zugänglich gemacht.

Diese Ergebnisse liefern einen umfassenden Überblick darüber, wie Serotonin auf eine Vielzahl von Rezeptoren wirkt, die über ein Konnektom verteilt sind, um die Aktivität und das Verhalten des gesamten Gehirns zu modulieren, schreibt das Forscherteam in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Cell.

Die Koautoren der Studie sind Ugur Dag, Postdoktorand am Picower Institut, Di Kang, Doktorandin in Gehirn- und Kognitionswissenschaften am MIT, und Ijeoma Nwabudike, ehemalige Forschungstechnikerin und jetzt Doktorandin in Yale.

Die Analyse aller gesammelten Daten führte zu mindestens zwei wichtigen Erkenntnissen: Erstens, dass drei Rezeptoren in erster Linie für die Verlangsamung des Verhaltens verantwortlich sind. Zweitens, dass die anderen drei Rezeptoren mit den Rezeptoren, die die Verlangsamung verursachen, interagieren und deren Funktion modulieren. Diese komplexen Interaktionen zwischen Serotoninrezeptoren bei der Verhaltenssteuerung sollten für Psychopharmaka, die auf diese Rezeptoren abzielen, direkt relevant sein, so Flavell.

Die Forscher gewannen auch andere wichtige Erkenntnisse über die Wirkung von Serotonin. Eine davon war, dass verschiedene Rezeptoren auf unterschiedliche Muster der Serotoninfreisetzung in lebenden Tieren reagieren. So reagierte der SER-4-Rezeptor nur auf einen plötzlichen Anstieg der Serotoninfreisetzung durch das neurosekretorisch-motorische Neuron (NSM).

Der MOD-1-Rezeptor hingegen reagierte auf kontinuierliche tonische Veränderungen der Serotoninfreisetzung durch das neurosekretorisch-motorische (NSM) Neuron. Dies deutet darauf hin, dass verschiedene Serotoninrezeptoren im lebenden Tier zu unterschiedlichen Zeiten aktiviert werden.

Kartierung des Gehirns

Etwa die Hälfte der Neuronen des Wurms exprimieren Serotoninrezeptoren, wobei einige Neuronen bis zu fünf verschiedene Typen exprimieren.

Das Team verfolgte die Aktivität aller Neuronen (anhand ihrer Kalziumschwankungen) und alle Verhaltensweisen, um zu beobachten, wie das serotonerge Neuron NSM die Aktivität anderer Zellen beeinflusste, während die Würmer frei ihre Umgebung erkundeten. Etwa die Hälfte der Neuronen im Gehirn der Würmer änderte ihre Aktivität, wenn Serotonin freigesetzt wurde.

Da die Forscher nun wussten, von welchen Neuronen die Aufzeichnungen stammten, stellten sie sich die Frage, ob die Kenntnis der Serotoninrezeptoren, die in jeder Zelle exprimiert werden, es erlauben würde, ihre Reaktion auf Serotonin vorherzusagen.

Die Kenntnis der in den einzelnen Neuronen und ihren Eingangsneuronen exprimierten Rezeptoren ermöglichte es tatsächlich, die Reaktion der einzelnen Neuronen auf Serotonin vorherzusagen.

Die Forschenden kommen zu dem Schluss, dass die Bildgebung des gesamten Gehirns bei sich frei bewegenden Tieren und die Kenntnis der zellulären Identität während der Serotoninfreisetzung zum ersten Mal einen Überblick darüber geben, wie die Serotoninfreisetzung mit Aktivitätsänderungen in den verschiedenen Zelltypen im Gehirn eines Tieres verbunden ist.

Die Ergebnisse der Studie zeigen, wie die Auswirkungen der Beeinflussung eines Serotoninrezeptors von der Funktion anderer Rezeptoren oder der Zelltypen, die sie exprimieren, abhängen können. Insbesondere zeigt die Studie, wie Serotoninrezeptoren zusammenwirken, um den Aktivitätszustand neuronaler Schaltkreise zu verändern.

Quellen

• Chawla J, Kvarnberg D. Hydrosoluble vitamins. Handb Clin Neurol. 2014;120:891-914. doi: 10.1016/B978-0-7020-4087-0.00059-0. PMID: 24365359.
• Steven W. Flavell, Dissecting the Functional Organization of the C. elegans Serotonergic System at Whole-Brain Scale, Cell (2023). DOI: 10.1016/j.cell.2023.04.023. www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00419-1

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