Serotonin: Tổng Hợp Từ Tryptophan, Ảnh Hưởng Co Mạch Ra Sao?

Serotonin là một hormone và chất dẫn truyền thần kinh thiết yếu, đóng vai trò quan trọng trong nhiều hoạt động sinh lý của cơ thể. Việc hiểu rõ cách mà hormone serotonin được tổng hợp và ảnh hưởng đến các chức năng như tâm trạng, tiêu hóa hay huyết áp là yếu tố then chốt giúp phòng tránh cũng như cải thiện các rối loạn sức khỏe liên quan đến hệ thần kinh và tuần hoàn.

Định nghĩa và vai trò chung của serotonin

Serotonin là gì?

Serotonin hay 5-hydroxytryptamine (5-HT) là một chất hóa học thuộc nhóm monoamine, hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh và cũng đóng vai trò như một hormone. Phân tử này được tìm thấy chủ yếu trong não, hệ tiêu hóa và tế bào máu. Serotonin tác động rộng khắp lên hành vi, cảm xúc, tiêu hóa và hệ tim mạch thông qua các thụ thể đặc hiệu (5-HT1 đến 5-HT7) trên bề mặt tế bào mục tiêu.

Các vị trí tổng hợp chính

Khoảng 90-95% serotonin trong cơ thể người được sản xuất tại niêm mạc ruột non. Khoảng 5-10% còn lại được tổng hợp tại hệ thần kinh trung ương (não bộ và tủy sống) và một phần nhỏ từ tiểu cầu máu trong quá trình đông máu. Cả serotonin trung ương và ngoại vi đều có vai trò riêng biệt và không thể thay thế lẫn nhau.

Quá trình tổng hợp serotonin trong cơ thể

Nguồn gốc từ L-tryptophan

Serotonin được tổng hợp từ L-tryptophan, một loại amino acid thiết yếu mà cơ thể không thể tự tạo ra, nên phải được cung cấp qua thực phẩm (như thịt gà, trứng, sữa, chuối hoặc hạt óc chó). Quá trình tổng hợp diễn ra qua hai bước enzym chủ yếu.

Các enzym tham gia

Bước đầu tiên liên quan đến enzyme tryptophan hydroxylase (TPH), xúc tác việc chuyển hóa L-tryptophan thành 5-hydroxytryptophan (5-HTP). Sau đó, enzyme aromatic L-amino acid decarboxylase tiếp tục chuyển 5-HTP thành serotonin (5-HT). TPH có hai dạng: TPH1 chủ yếu ở ruột, TPH2 chủ yếu trong não.

Giai đoạn chuyển hóa: Tryptophan → 5-HTP → Serotonin

Quá trình chuyển hóa diễn ra như sau:

• L-tryptophan → (TPH) → 5-HTP
• 5-HTP → (AAAD) → Serotonin

Đây là quá trình sinh hóa quan trọng ảnh hưởng trực tiếp tới nồng độ serotonin hoạt động trong từng khu vực cơ thể.

Đặc điểm tổng hợp ở não và ở ruột

Điểm đáng lưu ý là serotonin tổng hợp tại não và tại ruột được duy trì độc lập. Do serotonin không thể vượt qua hàng rào máu não (blood-brain barrier – BBB), nguồn serotonin trong não hoàn toàn phụ thuộc vào chuyển hóa L-tryptophan nội tại trong hệ thần kinh trung ương. Ngược lại, serotonin ngoại vi giữ vai trò chủ yếu tại ruột và tuần hoàn.

Các tác dụng sinh lý chính của serotonin

Tác động trên thần kinh trung ương

Serotonin trong não điều hòa tâm trạng, cảm xúc, giấc ngủ, sự ghi nhớ và hành vi xã hội. Nồng độ thấp serotonin thường liên quan với các rối loạn như trầm cảm, lo âu, rối loạn giấc ngủ và rối loạn ám ảnh cưỡng chế (OCD). Các thuốc ức chế tái hấp thu serotonin (SSRIs) được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh lý kể trên.

Tác động trên hệ tiêu hóa

Tại ruột, serotonin điều khiển nhu động ruột, co bóp cơ trơn ruột và tăng tiết dịch tiêu hóa. Hơn 90% serotonin tập trung tại tế bào enterochromaffin trong biểu mô ruột. Nó cũng đóng vai trò thúc đẩy cảm giác no và điều hòa phản ứng viêm tại hệ tiêu hóa. Rối loạn sản xuất serotonin tại đây có thể dẫn đến hội chứng ruột kích thích (IBS).

Tác động trên hệ tim mạch

Serotonin có khả năng làm co mạch (vasoconstriction) khi gắn vào các thụ thể 5-HT2A và 5-HT2B trên tế bào nội mô mạch máu. Nó đồng thời góp phần vào cơ chế điều hòa huyết áp và tiến trình đông máu thông qua vai trò trong hoạt động của tiểu cầu.

Serotonin và khả năng gây co mạch máu

Cơ chế co mạch

Khi serotonin gắn với các thụ thể đặc hiệu trên thành mạch, nó gây ra phản ứng co mạch cấp tính. Cơ chế này giúp tăng nhanh huyết áp hoặc duy trì trương lực mạch trong tình huống sinh lý đặc biệt như vận động hay chấn thương.

Vai trò trong quá trình đông máu

Tiểu cầu máu lưu giữ serotonin trong bào quan đặc biệt gọi là dense granules. Khi mạch máu bị tổn thương, tiểu cầu giải phóng serotonin ra không gian ngoại bào, thúc đẩy co mạch và hình thành nút tiểu cầu ban đầu – bước đầu tiên trong quá trình cầm máu.

Ảnh hưởng lâm sàng

Serotonin quá mức hoặc rối loạn tín hiệu thụ thể có thể dẫn đến bệnh lý như tăng huyết áp, đau nửa đầu do co mạch não cục bộ, hoặc hội chứng carcinoid – một khối u tiêu hóa tiết serotonin.

Ảnh hưởng song song của serotonin não & serotonin ngoại vi—Có qua hàng rào máu não không?

Sự phân chia serotonin não và ngoại vi

Nghiên cứu cho thấy nồng độ serotonin giữa máu và não không có liên hệ trực tiếp do serotonin không thể vượt qua hàng rào máu não (BBB). Do đó, serotonin hoạt động tại não và tại ruột gần như tồn tại như hai hệ thống biệt lập sinh học – mỗi hệ có chức năng riêng biệt và độc lập về trao đổi chất.

Ảnh hưởng riêng biệt lên các cơ quan

Serotonin tổng hợp trong não ảnh hưởng tới tâm lý và hành vi, trong khi serotonin bên ngoài não (ở ruột hay trong tuần hoàn máu) chi phối vận động tiêu hóa, co mạch, điều hòa miễn dịch và cầm máu. Điều này giải thích vì sao các biểu hiện thần kinh và tiêu hóa có thể cùng xuất hiện nhưng nguyên nhân và điều trị lại khác nhau.

Tương tác trục ruột-não liên quan tới serotonin

Trục ruột – não (gut-brain axis) là hệ thống tín hiệu hai chiều giữa hệ thần kinh trung ương và hệ thần kinh ruột. Serotonin giữ vai trò cốt lõi trong việc gắn kết thông tin giữa hai hệ này thông qua các tín hiệu thần kinh, hormone và miễn dịch. Sự mất cân bằng serotonin ở ruột có thể ảnh hưởng ngược lên tâm trạng và hành vi.

Kết luận

Hormone serotonin là một phân tử đa năng giữ vai trò sống còn trong hoạt động sinh học của con người. Từ cơ chế tổng hợp phức tạp từ L-tryptophan, đến khả năng điều hòa tâm trạng, tiêu hóa, huyết áp và đông máu, mỗi chức năng của serotonin đều gắn liền với sức khỏe con người. Điều quan trọng là serotonin ở não và ruột không thể thay thế lẫn nhau, nhấn mạnh sự cần thiết của việc duy trì cân bằng cả về mặt thần kinh lẫn tiêu hóa.

Nguồn tham khảo

[1] Raffles Medical Vietnam: https://raffleshospital.com.vn

[2] Medlatec: https://medlatec.vn

[3] Bened Life: https://benedlife.com

[4] Young SN. “How to increase serotonin in the human brain without drugs.” J Psychiatry Neurosci. 2007.