Klinički značaj određivanja trombocitnog serotonina u psihijatriji DOC.DR.SC. VJEKOSLAV PEITL KLINIKA ZA PSIHIJATRIJU KBC SESTRE MILOSRDNICE

Klinički značaj određivanja trombocitnog serotonina u psihijatriji DOC.DR.SC. VJEKOSLAV PEITL KLINIKA ZA PSIHIJATRIJU KBC SESTRE MILOSRDNICE

Serotonin ili 5-hidroksitriptamin Široko prisutan amin (biljke, životinje) U ljudi je prisutan u enterokromafinim stanicama u gastrointestinalnom traktu (90%), trombocitima i mozgu. Sintetizira se iz triptofana u dva koraka. Trombociti ga sami ne sintetiziraju već ga preuzimaju iz krvi (aktivni unos u trombocitima i živčanim okončinama). Stanično pohranjivanje u granulama slično kao što je slučaj za kateholamine.

COOH C NH 2 (Rate limiting) Triptofan hidroksilaza (1 i 2) OH COOH C NH 2 N Triptofan iz hrane; aktivan transport u SŽS N 5-hidroksitriptofan N C COOH OH 5-OH triptofan dekarboksilaza H C NH 2 5-hidroksiindol octena kiselina 5-hidroksiindol acetaldehid N 5-hidroksitriptamin

Serotonin U ljudi koji su bili na dijeti bez triptofana posljedično je bila i smanjena sinteza serotonina i do 90%. Ukoliko se u bolesnika koji su bolovali od depresije i koji su bili tretirani selektivim inhibitorima serotonina u fazi remisije provela deplecija triptofana kroz djetalne mjere simptomi depresije su se vratili. Dijeta bez triptofana u zdravih ljudi nije uzrokovala nastanak depresivnog poremećaja ili simptoma depresije.

Serotonin Najznačajni mehanizam uklanjanja serotonina (katekolamina) iz sinaptičke pukotine je ponovni povrat iz sinaptičke pukotine u presinaptički neuron pomoću proteinskog nosača - transporter. Monoamini se u neuronu mogu enzimatski razgraditi pomoću enzima MAO (A i B). Katekolamini, no ne serotonin se mogu razgraditi i pomoću enzima COMT. Enzim MAO prisutan je i intracelularno i ekstracelularno. Ekstracelularna MAO može razgraditi monoamine odmah u sinaptičkoj pukotini. Intracelularna MAO je vezana uz vanjsku membranu mitohondrija u neuronu i razgrađuje većinu monoamina.

Jezgre raphe Središnje mjesto sinteze serotonina. Smještene su medijalno u području moždanog debla te mezencefalona. Većina kaudalnih (smještenih u moždanom deblu) jezgara inervira leđnu moždinu. Dorzalne i medijalne jezgre su smještene u srednjem mozgu i inerviraju veliki ostatak središnjeg živčanog sustava pomoću brojnih projekcijskih puteva. Dorzalna jezgra pretežno inervira cerebralni korteks, talamus, strijatalna područja (kaudatnu jezgru-putamen i jezgru akumbens) i dopaminergičke jezgre srednjeg mozga (substantia nigra i ventralno tegmentalno područje) Medijalna jezgra inervira hipokampus, septum, hipotalamus i druge strukture limbičkog sustava. Jasno utječu na spavanje, aktivacijske mehanizme, pažnju, procesiranje senzornih informacija u cerebralnom korteksu, regulaciju emocija/afektiviteta te raspoloženja.

Serotoninski receptori 7 skupina, sarem 15 tipova i podtipova Multipli mehanizmi prijenosa 5HT-1A: uloga u anksioznosti i depresiji 5HT-1D: uloga u migreni 5HT-2: uloga u raznim ponašanjima na razini SŽS, kao i kardiovaskularno 5-HT3: uloga u mučnini i povraćanju (posebice vezano uz kemoterapiju)

Endogena funkcija Centralni neurotransmiter Prekursor melatonina GIT: nesigurno; motilitet? U karcinoidnih tumora: velike količine uzrokuju dijareju, bronhokonstrikciju i edem Trombociti: 5-HT2 receptori agregacija i vazokonstrikcija

Farmakološki učinci serotonina Respiratorni sustav: bronhokonstrikcija u astmatičara; stimulacija aortnih i karotidnih kemoreceptora RR i minutnog volumena GIT: tanko crijevo je vrlo osjetljivo na serotonin intenzivne ritmične kontrakcije zbog izravnog i posrednog (gangliji u zidu) učinka Stimulacija povraćanja (5-HT3 receptori na aferentnim okončinama vagusa i centralno).

Farmakološki učinci serotonina KV sustav: multipli izravni i posredni učinci: 1. Izravna vazokonstrikcija (velike arterije) i posredna vazodilatacija (posredovano s NO i PGI 2 ) 2. Srce: izravni inotropni i kronotropni učinci 3. Refleksni mehanizmi zbog promjena u krvnom pritisku 4. Stimulacija osjetnih živčanih okončina u baroreceptorima i u aferentnim okončinama vagusa u koronarnoj cirkulaciji (Bezold Jarrisch refleks) bradikardija i hipotenzija

Serotonin u SŽS Percepcija boli San/budnost Normalno ponašanje/psihički poremećaji: depresija, shizofrenija, okp, itd. Neuroendokrina regulacija utjecaj na stanice hipotalamusa uključenje u otpuštanje nekoliko hormona prednje hipofize. Serotonergički sustav već dulje vrijeme impliciran u patogenezi depresije, kao i anksioznih poremećaja (Maes and Meltzer, 1995; Abi-Dargham et al., 1997, Lopez-Munoz et al. 2009, Javitt et al. 2006). fokus unutar shizofrenije i psihotičnog spektra nešto novijeg datuma (vezan uz poremećenu neurotransmisiju dopamina)

Utjecanje na serotoninski sustav Inhibiranje unosa u SŽS (druge AK) Inhibiranje sinteze: p-klorofenilalanin (nereverzibilno) Inhibiranje ponovnog neuronalnog unosa: kokain, SIPUNS (npr. fluoksetin), TCA (npr. imipramin) Inhibiranje pohrane-deplecija: rezerpin Inhibiranje metabolizma: MAO inhibitori Promoviranje otpuštanja: p- kloroamfetamin zatim deplecija (npr. Fenfluramin za apetita) Neselektivno

Trombociti i neuromodulacija Nekoliko poveznica između mozga i trombocita zanimljiv cilj proučavanja neurobiologije psihijatrijskih poremećaja Sadrže velike količine serotonina disfunkcija serotonergičkog sustava je involvirana u razvoj više psihijatrijskih poremećaja (depresija, anksioznost, suicidalnost i dr.) Mogu unositi i dopamin, kao što i eksprimiraju razne dopaminske receptore, zanimljiv cilj za bolje razumijevanje patofiziologije shizofrenije Trombociti skladište, otpuštaju i obrađuju amiloidni prekursorski protein (APP) koji dijeli β-amiloidne (Aβ) peptide nakupljanje Aβ u mozgu (plakovi) i krvnim žilama (Aβ-angiopatija) su znakovi AD

Serotonin i trombociti Kako su serotonergički neuroni još uvijek relativno nedostupni, trombociti se već godinama koriste kao periferni model neuronalne dinamike serotonina Proces otpuštanja i ponovne pohrane serotonina vrlo je sličan u tromobcitima i neuronima (Stahl, 1985; Muck-Seler et al., 2004). Ima i suprotnih stajališta - fiziološke intraindividualne razlike između razina serotonina i njegove ponovne pohrane (Balija et al., 2011) Trombociti nemaju staničnu jezgru - genetska transkripcija se možebitno razlikuje periferno i neuronalno (Austin et al. 1994) No, razine serotonina u krvi jesu refleksija koncentracije serotonina u trombocitima (sadrže više od 99% u cirkulaciji)

Serotonin i trombociti Koncentracija serotonina u trombocitima ovisi o nekoliko čimbenika: Plazmatskoj koncentraciji serotonina Aktivnosti serotoninskog transportera Mehanizmu pohrane serotonina u guste granule Individualnoj varijabilnosti otpuštanja serotonina iz trombocita u plazmu (Balija et al., 2011, Mercado and Kilic 2010) Visoka koncentracija serotonina u trombocitima ne mora nužno govoriti o visokoj koncentraciji serotonina u krvi, no rezultati istraživanja sugeriraju kako u fiziološkim uvjetima visoka koncentracija serotonina u trombocitima direktno utječe na visoku koncentraciju serotonina u krvi. (Hervig et al. 1996)

Glavne korištene metode u psihijatriji (uz trombocite) Metoda Kratki opis Mjerenje aktivnosti MAO 2-ugljik 4-triptamin hidroklorid ili ugljik14- benzilamin kao supstrati Razina 5-HT Tekućinska kromatografija visoke djelotvornosti (HPLC) s fluorometričkom i elektrokemijskom detekcijom Vezna mjesta za SERT Test vezivanja 3 H imipramina Noradrenergička vezna mjesta Specifično vezivanje 3 H-klonidina i 3 H- johimbina za membranu trombocita Supresija odgovora trombocita na agregaciju Prostaglandinom E1 S trombocitima povezana antitijela 11 Korištenje PGE1 za supresiju agregacije trombocita kao odgovor na ADP ELISA nakon reakcije sa antihumanim imunoglobulinom vezanim za hrenovu peroksidazu Aktivnost trombocitnih mitohondrijalnih enzima Mjerenje različitih kompleksa aktivnosti respiratornog sustava

Trombocitni serotonin u depresiji Višekratno zabilježena niža koncentracija serotonina u trombocitima u depresivnim pacijentima, naprema zdravima (Muck-Seler et al., 2004; Ruljancic et al. 2013) Neka istraživanja nisu pronašla značajnih razlika (Šagud et al. 2016, Moreno 2006) Više koncentracije trombocitnog serotonina zabilježene u psihotičnih depresivnih pacijenata u usporedbi s nepsihotičnima (Muck-Seler et al., 1996) U suicidalnih pacijenata s depresijom (u usporedbi s ne-suicidalnim i zdravima) su višekratno zabilježene niže koncentracije trombocitnog serotonina (Alvarez et al. 1999; muck Seler et al. 1996, Pivac et al. 1997; Rao et al. 1998, Braunig et al. 1989, Van Kempen et al. 1992) Opisano i kako se niža koncentracija trombocitnog serotonina (uz više razine IL-6 i CRP) može koristiti kao marker metaboličkog sindroma u depresivnih pacijenata (Silić et al. 2012) Sezonske i okolinske varijacije: više koncentracije trombocitnog serotonina zabilježene u psihotičnih depresivnih pacijenata (naprema nepsihotičnima) i to u ljeti, jeseni i zimi (Jakovljević et al. 1997), Liječenje izlaganjem dnevnom suncu je značajno povisilo koncentraciju trombocitnog serotonina u depresivnih pacijenata (Ljubičić et al. 2007).

Trombocitni serotonin u depresiji Glede liječenja Antidepresivi značajno snižavaju i normaliziraju koncentraciju trombocitnog serotonina (posebice u pacijenata s dobrim odgovorom na antidepresive) (Moreno et al. 2006; Anderson et al. 2004; Muck Seler et al. 2005; Maurer-Spurej et al. 2007 - (Šagud et al. 2016) Predlagano korištenje koncentracije trombocitnog serotonina kao prediktora terapijskog odgovora antidepresivima (Figueras et al. 1999; Muck-Seler et al. 2002; Muck Seler et al. 2005)

Trombocitni serotonin u shizofreniji Istraživanja trombocitnog serotonina u shizofreniji opetovano ukazuju na njegove značajno više koncentracije: u neliječenih pacijenata (Muck-Seler et al., 2004, 1999; Kaneda et al., 2001; Ertugrul et al., 2007; Meszaros et al. 1998) kod izraženih pozitivnih simptoma (Muck-Seler et al. 1991; Jakovljevic et al., 1997; Pivac et al. 1997) u shizofrenih bez značajnih depresivnih simptoma (Peitl 2016) Niže vrijednosti koncentracije trombocitnog serotonina su opisane u shizofrenih pacijenata liječenih neurolepticima (Kaneda et al. 2001) Više vrijednosti koncentracije trombocitnog serotonina su povezivane povezivane s boljim terapijskim odgovorom na olanzapin (Brusov et al. 2005) U prvih psihoza opisana je značajno niža koncentracija trombocitnog serotonina u suicidalnih, naprema onima koji to nisu, kao i zdravih (Marčinko et al. 2007

Trombocitni serotonin u shizofreniji Primjećeno kako se koncentracije trombocitnog serotonina značajno više u shizofrenih pacijenata za proljeća (u usporedbi sa zdravima i depresivnim pacijentima) (Jakovljević et al. 1997) Pri usporedbi shizofrenih i depresivnih pacijenata, koncentracije trombocitnog serotonina su više u shizofrenih (Muck-Seler et al. 2004, Peitl et al. 2016) Značajno niže koncentracije trombocitnog serotonina u subpopulaciji shizofrenih s izraženim depresivnim simptomima (Peitl et al. 2016)

Shematska prezentacija glavnih trombocitnih oštećenja u shizofreniji

Anksioznost i suicid Snižena serotonergička funkcija sa sklonošću razvoja agresije (najvjerojatnihe usmjerena na autoagresivno i suicidalno ponašanje) mogući je patofiziološki supstrat suicidalnosti. Obrnuta (inverzna) povezanost između razine serotoninskog metabolita 5-HIAA u CS likvoru i povijesti ranijih pokušaja suicida također povezuje serotonergičku disfunkcionalnost i suicid. Osim serotonergičke disfunkcije, trombociti suicidalnih psihijatrijskih pacijenata ukazuju na smanjenu gustoću GABA-A (BZD) receptora.

Anksiozni poremećaji (panični poremećaj) Koncentracija serotonina u trombocitima većinom se nije mijenjala u pacijenata s paničnim poremećajem (Balon et al. 1987; McIntyre et al. 1989) U jednom istraživanju je primjećeno smanjenje koncentracije (Evans et al. 1985) Niže plazmatske razine serotonina (mjereno tekućinskom kromatografijom) nego u zdravih (Schneider et al. 1987) Niže vrijednosti uočene i u muškaraca s paničnim poremećajem (u usporedbi sa zdravima), s daljnjim smanjenjem nakon liječenja paroksetinom (Shutov & Bystrova 2008) Nekoliko istraživanja - smanjeno vezivanje za mjesto unosa serotonina na trombocitima (Iny et al. 1994; Lewis et al. 1985), Većina istraživanja nije ustanovila razlike prema zdravima (Innis et al. 1987; Nutt & Fraser 1987; Pecknold et al. 1987; Schneider et al. 1987; Uhde et al. 1987; Norman et al. 1989; Butler et al. 1992) Dva istraživanja su zabilježila povećani unos serotonina u trombocite (Norman et al. 1986; Norman et al. 1989b), dok su druge dvije zabilježile smanjen unos (Pecknold et al. 1988; Butler et al. 1992) Značajno niža agregacija trombocita u odgovoru na serotonin (Butler et al. 1992)

Anksiozni poremećaji (GAP) Sniženo vezivanje za mjesto ponovnog unosa serotonina u trombocite (Iny et al. 1994) Vezivanje serotonina za limfocite se nije razlikovalo u pacijenata s GAP-om i zdravih (Hernandez et al. 2002) Serotonin i 5-HIAA u trombocitima bogatoj i siromašnoj plazmi (i limfocitima) se nisu razlikovali u pacijenata s GAP-om i zdravih (Hernandez et al. 2002)

Anksiozni poremećaji (OKP) Mjerenjem perifernih serotonergičkih parametara (koncentracija serotonina u krvi, likvoru, trombocitni serotoninski transproter, karakteristike vezivanja za 5-HT 2A receptor i inozitol 1,4,5-trifosfatni sadržaj trombocita) identificirani su neki prediktori ishoda liječenja OKP pacijenata s antidepresivima (SIPUNS) Kapacitet ponovnog unosa serotonina na trombocitima je snižen u djece i adolescenata s OKP

Anksiozni poremećaji (PTSP) Značajno niža koncentracija trombocitnog serotonina u suicidalnih pacijenata s PTSP-om i drugih pacijenata koji pak ne boluju od PTSP-a (usporedba s ne-suicidalnim pacijentima s PTSP-om i zdravima) (Kovacic et al. 2008) Oboljeli od PTSP-a imaju značajno niže razine serotonina u plazmi s vrlo niskim brojem trombocita (PPP platelet poor plasma), a više razine noradrenalina, kao i značajno višu prosječnu urinarnu ekskreciju tri kateholamina (noradrenalin, dopamin i homovanilinska kiselina) u 24 satnom urinu (Spivak et al. 1999) Nije nađeno promjena u vezivanju za 5-HT 1A receptor Bonne et al. (2005) Niži broj trombocitnih veznih mjesta za [ 3 H]paroksetin i niža konstanta disocijacije za vezivanje [ 3 H]paroksetina u veterana s PTSP-om (usporedba sa zdravima) (Fichtner et al. 1995)

Alzheimerova bolest Neurodegenerativno oboljenje i najčešći uzrok demencije u starijih Neuropatologija uključuje β-amiloidne (Aβ) plakove u mozgu i krvnim žilama, neurofibrilarne čvoriće s hiperfosforiliranim tau proteinom, upalu i cerebrovaskularno oštećenje Trombociti su zanimljiv alat za proučavanje staničnih mehanizama AD jer u usporedbi s perifernim tkivima sadrže najviše količine prekursora β-amiloida (APP) Sve tri izoforme APP (130, 110 i 106 kda) se mogu ustanoviti u trombocitima APP dijeli Ca 2+ ovisna cisteinska proteaza tijekom aktivacije trombocita, a metabolizacija APP je poremećana u pacijenata s AD, što dovodi do smanjenog omjera 130 kda i 106-110 kda APP izoformi biomarker za AD?

H V A L A N A P O Z O R N O S T I