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Serotonin

Serotonin ist ein wichtiger Neurotransmitter im Zentralen Nervensystem (ZNS). Es hat zugleich periphere Bedeutung (im Körper). Diese Darstellung bezieht sich auf Serotonin im Gehirn.

Die meisten Serotonin produzierenden Nervenzellen befinden sich in den Raphekernen im Mittelhirn.
Die Raphekerne projizieren serotonerg stark verzweigt in das gesamte Gehirn(1) in einem tonischen Rhythmus von 1 bis 5 Peaks / Sekunde. Die Frequenz der Serotoninausschüttung wird durch Noradrenalin an Adrenozeptoren erhöht und durch Serotonin an den somatodendritischen 5-HT-1A-Autorezeptoren verringert.(2)

Eine durch Serotoninautorezeptoren vermittelte negative Feedbackschleife begrenzt eine zu hohe Serotoninproduktion.(3) Diese negative Feedbackschleife ist bei manchen Störungsbildern beeinträchtigt.

Serotonin ist bei vielen neurophysiologischen Mechanismen involviert und hat einen breiten Regelungsbereich. Serotonin ist für die Stressreaktionen der HPA-Achse erforderlich.
Die tonische serotonerge Aktivität ist am höchsten in Phasen erwachenden Arousals, während sie in ruhigem Wachzustand und bei slow-wave-Schlaf verringert ist und während des REM-Schlafs ganz entfällt.(4)

Serotonin ist bedeutsam bei der pränatalen Gehirnentwicklung. In der frühen Entwicklung des ZNS beeinflusst Serotonin(5)

  • Zellproliferation
  • Zellmigration
  • Zelldifferenzierung

Serotonin ist bei AD(H)S eher nachrangig involviert und soll mehr bei ADS (ohne Hyperaktivität) relevant sein.(6)

Wir fragen uns allerdings, ob ein Serotoninmangel zu den bei ADHS häufig abgeflachten HPA-Reaktionen beitragen könnte. Offen ist, wie dies mit den bei ADS häufig überhöhten HPA-Achsen-Reaktionen in Übereinstimmung gebracht werden kann.

Die vornehmlich im Striatum befindlichen Dopamintransporter (DAT), die bei AD(H)S überaktiviert sind, haben im Striatum zugleich eine serotonerge Affinität, nehmen also auch Serotonin wieder auf,(7) zumindest wenn die Serotonintransportertätigkeit eingeschränkt ist.(8)

Eine direkt im Striatum verursachte Serotoninerhöhung erhöht zugleich die Dopaminkonzentration im Striatum.(9)

Serotonin erhöht den Prolaktin- und den ACTH-Spiegel.(10)

Ein Serotoninmangel in der basolatoralen Amygdala bewirkt bei erwachsenen weiblichen Mäusen, die durch chronische 4-Vinylcycloxendiepoxid-Exposition eine Verarmung der Follikel und eine Abnahme der Serum-Östradiol- und Progesteronspiegel erlitten, eine Verringerung der Langzeitpotenzierung durch erhöhte Glutamat- und verringerte GABA-Spiegel, was Angstsymptome auslöst.(11)

Bislang sind 7 Hauptgruppen von Serotoninrezeptoren bekannt, 5-HT-1 bis 5-HT-7. Diese unterteilen sich wiederum in Untergruppen, z.B. 5-HT2a, 5-HT-2b, 5-TH-2c.(10)

Serotonin wird zu 5-HIAA abgebaut.

1. Serotonin Neurone, Rezeptoren, Transporter

1.1. Serotonin-Rezeptoren

Die nachfolgende Darstellung der Serotonin-Rezeptoren beruht auf Jørgensen.(12)

1.1.1. 5-HT1A

  • in den dorsalen Raphekernen und im limbischen System
  • prä- und postsynaptisch(13)
  • hemmt Adenylatcyclase (AC)
    • Hemmung von AC bewirkt Gedächtnis- und Lerndefekte.(14)
    • Hemmung der AC durch Bindung an den Opiatrezeptor
    • Hemmiung der AC trägt zur Entwicklung von Sucht bei(14)
    • Toxine wie Choleratoxin und Pertussistoxin wirken durch dauerhafte Aktivierung der Adenylatcyclase.(14)
  • Autorezeptor
    • reguliert die Hemmung der Serotoninproduktion der Raphekerne(15)
  • reguliert
    • Stimmung
    • Angst
    • Temperatur
    • Füttern
    • Bewegung
  • vorwiegend inhibierend(15)
  • Agonisten:
    • 5-CT
    • 8-OH-DPAT
    • RU 24969
  • Antagonisten:
    • WAY-100635
    • Cyanopindolol
    • Metysergide
  • Stress
    • Akuter Stress erhöhte die Genexpression des 5-HT7-Rezeptors in der CA1-Region des Hippocampus.(16) während die Genexpression des 5-HT1A-Rezeptors abnahm(17)
    • Corticosteron beeinflusst dosisabhängig 5-HT1A-Rezeptor-vermittelte Reaktionen im Hippocampus der Ratte in vitro und in vivo: Die Aktivierung nur des hochaffinen Mineralocorticoidrezeptors unterdrückt die 5-HT1A-Rezeptor-vermittelten Reaktionen, während die zusätzliche Aktivierung von Glucocorticoidrezeptoren mit niedrigerer Affinität die Wirkung von 5-HT verstärkt.(18)
    • Durch Glucocorticoide vermittelter chronischer Stress regelte bei Tieren die 5-HT1A-Rezeptoren im Hippocampus herunter.(18)
  • Funktionelle Variationen im 5-HT1A-Gen (HTR1A) scheinen zusammenzuhängen mit(19)
    • Persönlichkeitsmerkmalen negativer Emotionalität
    • der Entstehung von Angststörungen
  • 5-HT1A-Aktivierung senkt die NMDA-Rezeptor-vermittelten Ströme in Pyramidenneuronen des PFC.(19)

1.1.2. 5-HT1B

  • in Substantia nigra, Basalganglien, frontaler Cortex
  • reguliert
    • Neurotransmitterfreisetzung
      • Die Aktivierung von 5-HT1B hemmt die Transmitterfreisetzung.
        Dies verringert die exzitatorische Übertragung in den Thalamocorticalregionen des visuellen und des somatosensorischen Systems erheblich.
        5-HT1B-Rezeptoren scheinen so die Entwicklung des thalamischen Cortex durch Hemmung der Glutamatfreisetzung zu regulieren.(19)
      • 5-HT filtert glutamatergen Input aus Cortex und Thalamus in die basolaterale Amygdala durch Aktivierung präsynaptischer 5-HT1B-Rezeptoren, nicht durch 5-HT1A-Rezeptoren.(20)
    • Gefäßfunktionen
  • vorwiegend inhibierend(21)
  • Agonisten:
    • 5-CT
    • RU 24969
  • Antagonisten:
    • Cyanopindolol

1.1.3. 5-HT2A

  • im Cortex, Hippocampus, Nucleus Caudates
  • stimuliert Phospholiphase
  • reguliert
    • Schlaf
    • motorische Funktionen
    • Verhalten
  • vorwiegend andere Wirkabläufe erleichternd(21)
  • Agonisten:
    • DOI
    • mCPP
    • S-α-methyl-serotonin / Sα-methyl-5-HT
  • Antagonisten:
    • Metergoline
    • Metysergide
    • Flourobenzoyl
    • Ketanserin
      • Gabe des 5HT2-Rezeptorantagonisten Ketanserin in die Amygdala hemmt die ACTH-Synthese auf Lichtstress(22)
        • Dies deutet darauf hin, dass Serotonin die HPA-Achse auch über limbische Strukturen aktiviert(23)
    • LY 53857
    • Quetiapin, Seroquel (Antipsychotikum)
  • Serotonin bewirkt an 5-HT2A eine Hemmung des Dopaminausstoßes. 5-HT2A-Antagonisten verhindern dies.
  • Serotonin unterstützt die exitatorischen Wirkungen von Glutamat im Nucleus motorius nervi facialis, der motorische Abläufe und die Gesichtsmimik steuert. Diese Unterstützung wird durch 5-HT2-Antagonisten verhindert.(24)
  • 5-HT2A wie 5-HT2C-Rezeptoren scheinen bei chronischer Aktivierung leicht eine Downregulation vorzunehmen, bei einer chronischen Unteraktivierung jedoch keiner Upregulation zu unterliegen. Zudem führt eine chronische Behandlung mit Serotoninantagonisten zu einer paradoxen Downregulation von 5-HT2A und 5-HT2C-Rezeptoren.(15)
  • 5-HT2A-Aktivierung erhöht die NMDA-Rezeptor-vermittelten Ströme in Pyramidenneuronen des PFC.(19)

1.1.4. 5-HT2B

  • vorwiegend andere Wirkabläufe erleichternd(21)
  • Agonisten:
    • S-α-methyl-serotonin / Sα-methyl-5-HT

1.1.5. 5-HT2C

  • in Hypothalamus, Limbisches System, Basalganglien
  • reguliert
    • synaptische Plastizität (massgeblich)(19)
    • Erektion des Penis
  • vorwiegend andere Wirkabläufe erleichternd(21)
  • Agonisten:
    • DOI
    • mCPP
    • MK 21
    • S-α-methyl-serotonin / Sα-methyl-5-HT
  • Antagonisten:
    • Metergoline
    • Metysergide
    • Ketanserin
      • Gabe des 5HT2-Rezeptorantagonisten Ketanserin in die Amygdala hemmt die ACTH-Synthese auf Lichtstress(22)
        • Dies deutet darauf hin, dass Serotonin die HPA-Achse auch über limbische Strukturen aktiviert(23)
    • LY 53857
    • SB 242084
    • Quetiapin / Seroquel (Antipsychotikum)
  • 5-HT2A wie 5-HT2C-Rezeptoren scheinen bei chronischer Aktivierung leicht eine Downregulation vorzunehmen, bei einer chronischen Unteraktivierung jedoch keiner Upregulation zu unterliegen. Zudem führt eine chronische Behandlung mit Serotoninantagonisten zu einer paradoxen Downregulation von 5-HT2A und 5-HT2C-Rezeptoren.(15)
  • 5-HT2C-Aktivierung erhöht die NMDA-Rezeptor-vermittelten Ströme in Pyramidenneuronen des PFC.(19)

1.1.6. 5-HT3

  • in Pons, Hirnstamm,(12) entorhinaler Cortex, Area postrema(15)
  • reguliert
    • Erbrechensreflex
    • gastrointestinale Bewegungen (z.B. Darmbewegungen)
    • Kardiovaskuläres System
  • schnell exzitatorisch wirkend(21)
  • Agonisten:
    • SR 57227
    • m-CPBG
    • Y-25130
    • Ondansetrone
    • ICS 205-930
  • Stimulation der 5-HT3-Rezeptoren im Striatum erhöht den endogenen Dopaminausstoss.(2)

1.1.7. 5-HT4

  • in Cortex, Hypothalamus
  • reguliert
    • Gedächtnis
    • Neurotransmitterfreisetzung
  • erleichtert andere Wirkabläufe(21)
  • Agonist:
    • RS 67506
  • Antagonisten:
    • ICS 205-930
    • RS 2359

1.1.8. 5-HT5A

  • in Cortex, Hippocampus, Hypothalamus
  • reguliert
    • Schlaf
    • motorische Funktionen
    • Verhalten
  • Agonisten:
    • 5-CT

1.1.9. 5-HT5B

  • in den dorsalen Raphekernen, in CA 1-Region des Hippocampus, Riechkolben
  • reguliert
    • unbekannt

1.1.10. 5-HT6

  • in Striatum, Hippocampus, Cortex
  • reguliert
    • cholinerges System
    • Fütterung
  • Antagonisten:
    • Metergoline

1.1.11. 5-HT7

  • in Limbisches System, Nucleus suprachiasmaticus, dorsale Raphekerne
  • reguliert
    • Stimmung
    • Angst
    • Temperatur
    • Schlafzyklen
  • erleichtert andere Wirkabläufe(21)
  • Agonisten:
    • 5-CT
    • 8-OH-DPAT
  • Antagonisten:
    • Metergoline
    • Metysergide
  • Stress
    • Akuter Stress erhöhte die Genexpression des 5-HT7-Rezeptors in der CA1-Region des Hippocampus,(16) während die Genexpression des 5-HT1A-Rezeptors abnahm(17)

1.2. Wirkung antidepressiver Medikamente und Behandlung auf Rezeptoren

Die nachfolgende Darstellung beruht auf Cooper et al.(25)

1.2.1. Somatodendritischer 5-HT-1A-Autorezeptor

  • SSRI: Langzeiteinnahme verringert Rezeptorempfindlichkeit
  • MAO-A-Wiederaufnahmehemmer: Langzeiteinnahme verringert Rezeptorempfindlichkeit
  • 5-HT-1A-Agonisten: Langzeiteinnahme verringert Rezeptorempfindlichkeit
  • Trizyklische Antidepressiva: keine Auswirkung
  • Elektrokrampftherapie: keine Auswirkung

Die Wirkungen von SSRI, MAO-A-Wiederaufnahmehemmern und 5-HT-1A-Agonisten könnten als eine Verringerung der Upregulation des Rezeptors auf Serotoninmangel verstanden werden.

1.2.2. Präsynaptische 5-HT-Autorezeptoren

  • SSRI: Langzeiteinnahme verringert Rezeptorempfindlichkeit
  • MAO-A-Wiederaufnahmehemmer: keine Auswirkung
  • 5-HT-1A-Agonisten: keine Auswirkung
  • Trizyklische Antidepressiva: keine Auswirkung
  • Elektrokrampftherapie: keine Auswirkung

1.2.3. Präynaptische Alpha-2-Adrenozeptoren

  • SSRI: keine Auswirkung
  • MAO-A-Wiederaufnahmehemmer: Langzeiteinnahme verringert Rezeptorempfindlichkeit
  • Elektrokrampftherapie: keine Auswirkung

1.2.4. Postsynaptische 5-HT-Rezeptoren

  • SSRI: keine Auswirkung
  • MAO-A-Wiederaufnahmehemmer: keine Auswirkung oder verringerte Rezeptorempfindlichkeit durch Langzeiteinnahme
  • 5-HT-1A-Agonisten: keine Auswirkung
  • Trizyklische Antidepressiva: Langzeiteinnahme erhöht Rezeptorempfindlichkeit
  • Elektrokrampftherapie: Langzeiteinnahme erhöht Rezeptorempfindlichkeit

1.2.5. Serotoninspiegelveränderung

  • SSRI: Erhöhung
  • MAO-A-Wiederaufnahmehemmer: Erhöhung
  • 5-HT-1A-Agonisten: Erhöhung
  • Trizyklische Antidepressiva: Erhöhung
  • Elektrokrampftherapie: Erhöhung

2. Regelbereiche von Serotonin

  • Impulskontrolle(26)(27)(5)
  • Situationsgerechter Abruf von Verhaltensweisen, besonders auf Emotionen hin(28)
    • zusammen mit Dopamin
  • Steuerung der Intensität der Stressreaktion(28)
    • zusammen mit Dopamin
    • 5-HT innerviert insbesondere stark die stressintegrativen Strukturen des Vorderhirns, einschließlich(29)
      • Hippocampus
      • PFC
      • Amygdala
      • Hypothalamus
    • Eine Deaktivierung (Läsion) der Raphekerne (elektrolytisch oder neurochemisch mittels DHT) vermindert die Reaktionen der HPA-Achse auf Stress durch(23)
      • Bewegungseinschränkung (Serotoninverringerung vermindert ACTH-Sekretion um 50 %)(30)
        • dagegen keine Verringerung der ACTH-Sekretion durch 5-HT-Antagonisten auf Schwimmstress, Äther-Behandlung oder Endotoxin.
      • Äther(31); anders dagegen(30)
      • Gabe des 5-HT-Antagonisten DHT in den PVN in Bezug auf Stress durch Äther(31)
      • Glutamatgabe in den PVN(32)
        • was darauf hindeutet, dass Serotonin unmittelbar auf den PVN wirkt und dort Stressreaktionen vermittelt
        • ebenso übrigens auch Noradrenalin (via α1-Adrenozeptoren)(33)
      • Stimulation des dorsalen Hippocampus(31)
      • Stimulation der zentralen Amygdala(31)
        • wobei Serotonin diese stresshemmende Wirkung im PVN via 5-HT-2-Rezeptoren vermittelt(33)
    • Gabe eines 5HT2-Rezeptorantagonisten in die Amygdala hemmt die ACTH-Synthese auf Lichtstress(22)
      • Dies deutet darauf hin, dass Serotonin die HPA-Achse auch über limbische Strukturen aktiviert(23)
  • Emotionen/Gefühlssteuerung(34)(35)
  • Kontrolle der Reizstärke(37)
  • Niedriges Serotoninniveau bewirkt bei AD(H)S emotionale Defizite(38)
  • Schmerzwahrnehmung(26)(35)
  • Schlaf-Wach-Rhythmus(39)(35)
  • Essverhalten(26)(35)
  • Sexualverhalten(40)(35)
  • Antisoziale Persönlichkeitsstörung(41)

3. Symptome von Serotoninmangel

Serotoninmangel im Gehirn:

  • Antriebsarmut(34)
  • Traurigkeit(34)
  • Ängste(34)(42)
  • Zwänge(34)(38)
  • depressive Verstimmungen / Depressionen(34)(38)(4)(42)
  • Aggression(27)(5)(36)(4)(42)
  • Magen-/Darmbeschwerden(34)
    • Serotonin regelt als Botenstoff zugleich das Nervensystem des Verdauungstraktes(34)
    • Ess-Störungen / Sättigung(42)
  • emotionale Defizite(38)
  • inadäquate Exekutivfunktionen(38)
  • Lernschwierigkeiten(38)
    • Gedächtnisminderung(42)
  • Impulsinhibitionsprobleme (wenn zugleich Dopamin involviert)(43)
  • Schlafstörungen(42)

Periphere (somatische) Symptome von Serotoninmangel:(42)

  • Vasokonstriktion (Koronarspasmen)
  • Colon irritabile (Reizdarm)
  • Fibromyalgie (Schmerzempfindlichkeit)
  • Skoliose
  • Thromboseneigung (Thrombozytenaggregation)
  • Inflammation (Immun-Dysfunktion)
  • Melatonin-Mangel

Serotoninmangel im Gehirn und im Köper:(42)

  • Kopfschmerzen
  • Migräne

Auch bei Schizophrenie ist Serotonin involviert.(4)

Die Einnahme von Methylphenidat soll Auswirkungen auf den Serotoninspiegel haben.(38)

Auffällig ist, das Serotoninmangel einerseits mit internalisierenden Störungsbildern (Depression, Angst) und gleichzeitig mit externalisierenden Störungsbildern (Aggression, Impulskontrolle, antisoziale Persönlichkeitsstörung) assoziiert ist.

4. Bildung von Serotonin

Die Serotoninbildung wird erhöht durch

  • Zen-Meditation
    Meditation kann den Serotoninspiegel des Gehirns langfristig erhöhen, also nicht nur während der Meditation selbst.(43)
  • Vitamin D3.(44) D3 erhöht (insbesondere im Winter) auch bei gesunden Menschen die Stimmung(45) indem es die Serotoninsynthese erhöht.(46)
    In Deutschland leiden 60 % aller Menschen unter D3-Mangel.
    Insbesondere in den Monaten Oktober bis April reicht die natürliche Sonneneinstrahlungsintensität nicht aus, um genügend D3 zu bilden. Mehr hierzu unter Vitamin D3 im Beitrag Vitamine und Mineralstoffe bei AD(H)S im Abschnitt Medikamente bei AD(H)S – Übersicht des Kapitels AD(H)S – Behandlung und Therapie.
    AD(H)S-Betroffene leiden überdurchschnittlich häufig unter D3-Mangel.
  • Acetyl-L-carnitin (0,5 g/kg über 25 Tage) erhöhte bei Mäusen den Serotoninspiegel im Cortex und den Noradrenalinspiegel im Hippocampus.(47) GABA, Glutamat und Glutamin blieben unverändert.

Die Serotoninbildung wird verringert durch

5. Psychische Störungen aufgrund Fehlfunktionen des serotonergen Systems

AD(H)S ist vornehmlich dopaminerg, in zweiter Linie noradrenerg bedingt. Es besteht eine weitere, wenn auch geringere, Verbindung zum serotonergen System.

6. Behandlung mittels serotonerger Medikamente (Störungsbilder)

  • Depression(55)
  • Zwangsstörungen(55)
  • Angst- und Panikstörungen(55)

Zuletzt aktualisiert am 15.09.2020 um 03:06 Uhr


6.)
Simchen, Helga: http://helga-simchen.info/Thesen-zu-ADS; dort: was bewirken die Botenstoffe ?; Abschnitt 8 - (Position im Text: 1)
14.)
Spektrum.de: Adenylatcyclase - (Position im Text: 1, 2, 3)
21.)
28.)
Rensing, Koch, Rippe, Rippe (2006): Der Mensch im Stress; Psyche, Körper, Moleküle; Elsevier Spektrum (heute: Springer), Kapitel 4: neurobiologische Grundlagen von Stressreaktionen, Seite 82 - (Position im Text: 1, 2, 3)
34.)
Simchen, Helga: http://helga-simchen.info/Thesen-zu-ADS; dort: was bewirken die Botenstoffe ? - (Position im Text: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13)
42.)
Römmler (2005): Das Serotonin-Defizit-Syndrom - (Position im Text: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)
43.)
Müller, Candrian, Kropotov (2011): ADHS – Neurodiagnostik in der Praxis, Springer, Seite 86, mit weiteren Nachweisen - (Position im Text: 1, 2)
49.)
Cooper, Bloom, Roth (2003): The Biochemical Basis of Neuropharmacology, Seite 299 - (Position im Text: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19)
53.)
Heninger (1995): Indoleamines: The role of serotonin in clinical disorders. In: Psychopharmacology: the Fourth Generation of Progress. 1995; pp. 471-482. - (Position im Text: 1)