Serotoninstoffwechsel – Bildung, Wirkung und Abbau

Was ist der Serotoninstoffwechsel?

Der Serotoninstoffwechsel (auch Serotoninmetabolismus genannt) umfasst alle biochemischen Prozesse, die an der Bildung, dem Transport, der Wirkung und dem Abbau von Serotonin beteiligt sind. Serotonin ist ein wichtiger Neurotransmitter und Gewebshormon, das im Volksmund auch als Glückshormon bezeichnet wird. Es spielt eine zentrale Rolle bei der Regulierung von Stimmung, Schlaf, Appetit, Schmerzempfindung und Darmfunktion.

Bildung von Serotonin (Biosynthese)

Serotonin wird aus der essentiellen Aminosäure Tryptophan synthetisiert, die der Körper nicht selbst herstellen kann und über die Nahrung aufnehmen muss. Die Biosynthese verläuft in zwei Schritten:

• Schritt 1: Tryptophan wird durch das Enzym Tryptophan-Hydroxylase zu 5-Hydroxytryptophan (5-HTP) umgewandelt. Dieser Schritt ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Serotoninsynthese und benötigt Vitamin B6 sowie Eisen als Kofaktoren.
• Schritt 2: 5-HTP wird durch die aromatische L-Aminosäure-Decarboxylase zu Serotonin (5-Hydroxytryptamin, 5-HT) umgewandelt. Auch hier ist Vitamin B6 als Kofaktor erforderlich.

Etwa 90–95 % des gesamten körpereigenen Serotonins werden im Magen-Darm-Trakt (in den enterochromaffinen Zellen) produziert. Der Rest entsteht im Gehirn, insbesondere in den Raphe-Kernen des Hirnstamms.

Transport und Wirkung

Serotonin wirkt, indem es an spezifische Serotoninrezeptoren (5-HT-Rezeptoren) bindet, von denen bislang mindestens 14 verschiedene Subtypen bekannt sind. Diese Rezeptoren befinden sich im Gehirn, im Darm, in Blutgefäßen und auf Blutplättchen (Thrombozyten).

• Im Gehirn: Regulation von Stimmung, Emotionen, Schlaf-Wach-Rhythmus, Gedächtnis und Kognition.
• Im Darm: Steuerung der Darmmotilität und Sekretion (sogenannte Darm-Hirn-Achse).
• In Blutgefäßen: Beeinflussung des Gefäßtonus und der Blutgerinnung.
• Auf Blutplättchen: Förderung der Thrombozytenaggregation (Blutgerinnung).

Nach seiner Wirkung wird Serotonin durch spezialisierte Transportproteine, den sogenannten Serotonin-Wiederaufnahmetransporter (SERT), aus dem synaptischen Spalt zurück in die ausschüttende Zelle transportiert und steht dort erneut zur Verfügung oder wird abgebaut.

Abbau von Serotonin

Der Abbau von Serotonin erfolgt hauptsächlich durch das Enzym Monoaminoxidase A (MAO-A). Dabei entsteht als Zwischenprodukt 5-Hydroxyindolacetaldehyd, das weiter zu 5-Hydroxyindolessigsäure (5-HIAA) oxidiert wird. 5-HIAA ist das wichtigste Abbauprodukt des Serotonins und wird über den Urin ausgeschieden. Die Messung von 5-HIAA im Urin wird in der Diagnostik genutzt, beispielsweise zum Nachweis eines Karzinoidtumors.

Serotonin kann in der Zirbeldrüse (Epiphyse) auch als Vorläufer für die Synthese von Melatonin dienen, dem wichtigsten Schlafhormon des Körpers.

Störungen des Serotoninstoffwechsels

Ein gestörter Serotoninstoffwechsel wird mit verschiedenen Erkrankungen in Verbindung gebracht:

• Depression: Ein Serotoninmangel im Gehirn gilt als ein wesentlicher Faktor bei der Entstehung von Depressionen. Viele Antidepressiva, insbesondere Selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI), greifen gezielt in den Serotoninstoffwechsel ein, indem sie den SERT blockieren und so die Serotoninkonzentration im synaptischen Spalt erhöhen.
• Angststörungen: Veränderungen im Serotoninsystem werden auch bei Panikstörungen, sozialen Phobien und generalisierten Angststörungen beobachtet.
• Reizdarmsyndrom: Da der Großteil des Serotonins im Darm produziert wird, kann eine gestörte Serotoninsignalisierung zu Symptomen wie Bauchschmerzen, Durchfall oder Verstopfung führen.
• Serotoninmangel: Kann durch eine tryptophanarme Ernährung, Stress, Nährstoffmangel (z. B. Vitamin B6, Magnesium, Zink) oder genetische Faktoren entstehen.
• Serotoninsyndrom: Eine potenziell lebensbedrohliche Überaktivierung des Serotoninsystems, die meist durch eine Kombination verschiedener serotonerg wirkender Medikamente ausgelöst wird. Symptome sind Verwirrtheit, Fieber, Muskelzuckungen und hoher Blutdruck.

Einflussfaktoren auf den Serotoninstoffwechsel

Der Serotoninstoffwechsel wird von einer Vielzahl innerer und äußerer Faktoren beeinflusst:

• Ernährung: Eine ausreichende Zufuhr von Tryptophan (z. B. aus Hülsenfrüchten, Nüssen, Samen, Milchprodukten, Fleisch) sowie von Kofaktoren wie Vitamin B6, Magnesium und Eisen ist essenziell.
• Licht: Sonnenlicht fördert die Serotoninsynthese im Gehirn und erklärt teilweise saisonal bedingte Stimmungsschwankungen (saisonale affektive Störung, SAD).
• Sport: Regelmäßige körperliche Aktivität erhöht die Serotoninverfügbarkeit im Gehirn.
• Darm-Mikrobiom: Die Darmflora beeinflusst die Serotoninsynthese in den enterochromaffinen Zellen erheblich.
• Stress: Chronischer Stress kann den Tryptophanabbau über den Kynurenin-Stoffwechselweg verstärken und so die Serotoninverfügbarkeit reduzieren.
• Medikamente: SSRI, SNRI, MAO-Hemmer, Triptane und andere Substanzen greifen direkt in den Serotoninstoffwechsel ein.

Quellen

1. Berger M., Gray J.A., Roth B.L. (2009): The Expanded Biology of Serotonin. Annual Review of Medicine, 60, 355–366. https://doi.org/10.1146/annurev.med.60.042307.110802
2. Ruddick J.P. et al. (2006): Tryptophan metabolism in the central nervous system: medical implications. Expert Reviews in Molecular Medicine, 8(20), 1–27.
3. World Health Organization (WHO): Mental health – Depression. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/depression