Neurotransmitter und Gewebshormon - Wie Serotonin den Darm in Schwung hält

Neurotransmitter und Gewebshormon

Serotonin: Das ist doch das „Glückshormon“, das die Stimmung stabilisieren soll und dessen Verfügbarkeit durch zahlreiche Antidepressiva modifiziert wird. Stimmt – aber nur teilweise. Der weit größere Anteil des körpereigenen Serotonins, rund 95 %, befindet sich im Gastrointestinaltrakt.1 Erfahren Sie hier, welche Aufgaben das Hormon im Darm übernimmt und welche therapeutischen Möglichkeiten sich davon ableiten.

 

Serotonin: Duale Funktion im Darm

Auf die Frage, welche physiologische Rolle Serotonin im Gastrointestinal (GI)-Trakt zukommt, gibt es keine eindeutige Antwort. Vielmehr scheint es eine große Bandbreite an komplexen Effekten auszulösen, die bis heute nicht vollständig erfasst sind. So ist Serotonin beispielsweise wichtig für die Erregungsübertragung zwischen den enterischen Nervenzellen, die Initiierung und Ausbreitung von intrinsischen Reflexen und die Kommunikation zwischen Darm und Gehirn.2

Grundsätzlich nimmt Serotonin im GI-Trakt eine duale Funktion ein:2

  1. als Gewebshormon, das von den enterochromafinen (EC-)Zellen im GI-Trakt synthetisiertwird; diese enthalten eines der Enzyme zur Biosynthese von Serotonin: Tryptophan-Hydroxylase 1 (TpH-1)
  2. als Neurotransmitter im enterischen Nervensystem (ENS); in den Neuronen wird Serotonin aus Tryptophan-Hydroxylase 2 (TpH-2) gebildet.

Der Löwenanteil des intestinalen Serotonins geht auf die EC-Zellen zurück, nur etwa 10 % entfällt auf die Neuronen des ENS.1 EC-Zellen sezernieren Serotonin in nahezu verschwenderisch hohen Mengen, sodass es bis ins Darmlumen und in den Blutkreislauf überströmt. Dieses überschießende Serotonin aus den EC-Zellen wird von Thrombozyten aufgenommen und ist praktisch die einzige Quelle für Serotonin im Blut. Die Blutplättchen selbst können mangels TpH kein Serotonin produzieren.2

 

Relevanz der beiden Serotoninquellen

Eine vor diesem Hintergrund erstaunliche Entdeckung machten Li et al. in einer 2011 publizierten Studie an Mäusen. Die Forscher testeten die gastrointestinalen Funktionen von TpH-1- und TpH-2-Knockout-Mäusen, die demnach kein Serotonin aus einer oder beiden Quellen produzieren konnten. Das Ergebnis: Die TpH-1-Knockout-Mäuse, die kein Serotonin aus EC-Zellen herstellen konnten, unterschieden sich in keiner der gemessenen Funktionen (z.B. intestinaler Transit und Kolonmotilität) vom Wildtyp. Dagegen wichen die TpH-2-Knockout-Mäuse, bei denen das neuronale Serotonin fehlte, funktionell deutlich vom Wildtyp ab: Ihre Magenentleerung beschleunigte sich, während der Nahrungstransport im Dünn- und Dickdarm sowie die Defäkation signifikant langsamer abliefen. Mäuse, denen beide Enzyme fehlten, waren von TpH-2-Knockout- Mäusen nicht zu unterscheiden.3

Hat der Botenstoff aus der größten Serotoninquelle des Körpers – den EC-Zellen – also überhaupt eine tragende Funktion, oder ist Serotonin lediglich als Neurotransmitter im Gehirn und im Darm unverzichtbar? Diese Antwort gilt es noch zu erforschen.4


Diverse Rezeptoren, diverse Therapieansätze

Was die Erforschung von Serotonin im Darm weiter verkompliziert, ist die Vielzahl verschiedener Rezeptor-Typen, die sich mit zahlreichen Überlappungen über den GI-Trakt verteilt. So besitzen beispielsweise Dogiel-Typ-II-Neuronen, eine Form von intrinsischen sensorischen Nervenzellen, 5-HT3-Rezeptoren, 5-HT1A-Rezeptoren, 5-HT4-Rezeptoren und 5-HT7-Rezeptoren – alles potenzielle „Andockstellen“ für Serotonin.4

Am weitesten verbreitet und am besten erforscht sind die 5-HT3– und 5-HT4-Rezeptoren. 5-HT3-Rezeptoren aktivieren beispielsweise primär afferente Nervenfasern, die im zentralen Nervensystem (ZNS) Empfindungen wie Übelkeit und Brechreiz auslösen können. Spezielle 5-HT3-Rezeptor-Antagonisten wirken genau dem entgegen und werden als Antiemetika eingesetzt, etwa im Rahmen von Chemotherapien.2

5-HT4-Rezeptoren sitzen hingegen präsynaptisch an den cholinergen Nervenenden, auch an jenen der intestinalen Motoneurone. Werden sie aktiviert, stimulieren sie über die Ausschüttung von Acetylcholin die Kontraktion der glatten Muskulatur, die für die Darmperistaltik verantwortlich ist. Über diesen Weg entsteht die prokinetische Wirkung von 5-HT4-Agonisten wie Prucaloprid, die zur Behandlung der chronischen Obstipation angewendet werden, wenn der Patient auf herkömmliche Laxanzien nicht ausreichend anspricht.2