Dove viene prodotta la serotonina e come viene metabolizzata?

La serotonina è un neurotrasmettitore che svolge numerose funzioni nell’organismo umano. Probabilmente ne avete sentito parlare come del «neurotrasmettitore della felicità», ma si tratta di una semplificazione eccessiva. La serotonina influenza l’umore, la digestione, il sonno, l’appetito e persino il modo in cui percepisci il dolore. Capire come il tuo corpo produce e metabolizza la serotonina aiuta a spiegare perché l’alimentazione, i farmaci e i problemi di salute possano alterare il tuo stato, sia a livello fisico che mentale. Di seguito vi spiegheremo, in termini semplici, come la serotonina viene prodotta e metabolizzata nell’organismo e perché è importante.

Che cos’è la serotonina e dove viene prodotta?

La serotonina (5-HT) è un neurotrasmettitore, ovvero una sostanza chimica che le cellule nervose utilizzano per comunicare tra loro e con altri tessuti. Dove viene prodotta la serotonina? Sorprendentemente, circa il 90% della serotonina presente nell’organismo viene prodotta nell’intestino da cellule specializzate chiamate cellule enterocromaffini. Nell’intestino, contribuisce a regolare la digestione, la motilità intestinale e la trasmissione dei segnali al sistema nervoso. Una quantità molto minore di serotonina viene prodotta nel cervello, dove svolge un ruolo importante nella regolazione dell’umore, del sonno, dell’appetito e di alcune funzioni cognitive.

Poiché la serotonina non può attraversare la barriera emato-encefalica, il cervello dispone di una propria riserva (centrale) di serotonina, distinta da quella del resto dell’organismo (periferica). Inoltre, ciascuna riserva regola la propria produzione di serotonina in modo indipendente. Di conseguenza, le variazioni dei livelli di serotonina periferica non alterano direttamente i livelli di serotonina cerebrale, e viceversa.

Sintesi della serotonina: come tutto ha inizio

L’organismo trasforma l’aminoacido triptofano, proveniente dall’alimentazione, in serotonina attraverso un percorso biochimico conciso e graduale che collega l’apporto nutrizionale alla produzione di neurotrasmettitori. Quando il triptofano viene assorbito da alimenti ricchi di proteine, la sua concentrazione nel sangue e la competizione con altri aminoacidi determinano la quantità che penetra nelle cellule produttrici di serotonina. Una volta all’interno di queste cellule, una sequenza rigorosamente regolata di reazioni enzimatiche garantisce una sintesi controllata della serotonina. Molti fattori modulano questo processo, tra cui il tipo di enzima TPH presente (TPH1 nella periferia, TPH2 nel cervello), la disponibilità dei cofattori e i meccanismi di trasporto cellulare. Di conseguenza, il triptofano presente nell’alimentazione è necessario, ma non è l’unico fattore determinante della quantità di serotonina prodotta.

Fase 1: Il triptofano, il componente di base

La serotonina viene sintetizzata a partire dall’aminoacido essenziale triptofano, presente in alimenti ricchi di proteine quali carne, latticini, uova, soia, frutta secca, semi e alcuni cereali. La quantità di triptofano nel sangue influisce sulla quantità disponibile per le cellule che producono serotonina. Tuttavia, l’alimentazione è solo uno dei tanti fattori: anche il trasporto verso le cellule e la competizione con altri aminoacidi per l’assorbimento influenzano la quantità di triptofano che raggiunge effettivamente le vie di sintesi della serotonina.

Fase 2: La prima trasformazione chimica

All’interno delle cellule produttrici di serotonina, l’enzima triptofano idrossilasi (TPH) effettua la prima trasformazione chimica aggiungendo un gruppo idrossile al triptofano, trasformandolo in 5-idrossitriptofano (5-HTP). Trattandosi della fase più lenta, la conversione da parte della TPH è il punto chiave che limita la velocità di sintesi della serotonina e funge da principale punto di controllo della quantità di serotonina che una cellula può produrre. Esistono due forme principali dell’enzima TPH: la TPH1, che si trova principalmente nell’intestino e nei tessuti periferici, e la TPH2, che è la forma predominante nel cervello.

Fase 3: Eliminazione di un piccolo gruppo per produrre serotonina

Dopo la conversione del TPH in 5-HTP, un secondo enzima, la decarbossilasi degli aminoacidi L-aromatici (AAAD), rimuove rapidamente un piccolo gruppo carbossilico dal 5-HTP per produrre serotonina (5-HT). Questa fase di decarbossilazione avviene immediatamente dopo l’idrossilazione effettuata dalla triptofano idrossilasi.

Accumulo e rilascio: come agisce la serotonina

Nel cervello, la serotonina viene immagazzinata in minuscole vescicole all’interno delle terminazioni nervose e viene rilasciata a livello della sinapsi tra i nervi quando un neurone viene attivato. Una volta in questo spazio, si lega a vari recettori della serotonina situati sulle cellule vicine per modulare l’umore, il sonno, l’appetito, la percezione del dolore e altre funzioni neuronali. Dopo il rilascio, gran parte della serotonina viene rapidamente riassorbita dalla cellula che l’ha rilasciata tramite il trasportatore della serotonina (SERT) oppure viene metabolizzata, il che contribuisce a garantire che la segnalazione sia breve e avvenga nel momento preciso.

Nell’intestino, cellule enterocromaffini specializzate rilevano il cibo, la distensione meccanica e i segnali chimici, e rilasciano serotonina nella mucosa intestinale e nei nervi vicini — e, in alcuni casi, nel circolo sanguigno. La serotonina intestinale coordina il transito e la secrezione intestinali, influenza il flusso sanguigno e le risposte immunitarie dell’intestino e invia segnali al sistema nervoso che agiscono sulla digestione, sulla nausea e su sensazioni quali il gonfiore. Poiché l’intestino contiene la maggior parte della serotonina presente nell’organismo, le alterazioni della funzione intestinale o del microbiota possono modificare in modo significativo l’attività periferica della serotonina e produrre effetti a livello digestivo o sistemico.

Disattivazione del messaggio: ricaptazione e degradazione

Una volta che la serotonina ha trasmesso il suo segnale, l’organismo la elimina rapidamente per porre fine alla stimolazione continua. Il principale meccanismo di eliminazione è il trasportatore della serotonina (SERT), una proteina che riporta la serotonina all’interno delle cellule affinché smetta di attivare i recettori. I farmaci denominati inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina (SSRI) agiscono bloccando il SERT, lasciando così una maggiore quantità di serotonina attiva a livello della sinapsi. Questo è uno dei motivi per cui vengono utilizzati nel trattamento della depressione e dell’ansia.

All’interno della cellula, la serotonina viene degradata principalmente da un enzima chiamato monoamino ossidasi A (MAO-A). La MAO-A la trasforma in un’altra molecola che viene poi convertita in acido 5-idrossiindolacetico (5-HIAA), il quale viene successivamente escreto nelle urine. La misurazione dei livelli di 5-HIAA può fornire ai medici un’indicazione della quantità di serotonina prodotta e degradata dall’organismo.

Produzione e metabolismo della serotonina: implicazioni pratiche

La produzione e la degradazione della serotonina hanno effetti concreti sulla salute e sul trattamento, poiché questo sistema è compartimentato, dipende dagli enzimi ed è influenzato dalla genetica, dall’alimentazione, dai farmaci e dalla funzione intestinale. Questi fattori pratici sono importanti per diversi motivi. Innanzitutto, è importante notare che la serotonina del cervello e quella dell’intestino vengono prodotte separatamente e non si mescolano; di conseguenza, modificare la serotonina a livello periferico non modificherà necessariamente i livelli cerebrali, e viceversa. Questo spiega perché alcuni trattamenti che agiscono sulla serotonina intestinale non hanno un effetto affidabile sull’umore, e viceversa. Inoltre, gli enzimi che sintetizzano la serotonina necessitano di cofattori specifici — ad esempio, la triptofano idrossilasi necessita di tetraidrobiopterina (BH4) e l’AAAD necessita di vitamina B6 —, per cui una carenza di questi cofattori o una scarsa disponibilità di triptofano può limitarne la produzione.

D’altra parte, numerosi farmaci di uso comune agiscono su alcune fasi della via di sintesi della serotonina. Gli inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina (SSRI) bloccano il trasportatore della serotonina (SERT) per aumentare i livelli di serotonina a livello delle sinapsi; sono comunemente utilizzati per trattare la depressione, l’ansia e alcuni disturbi dolorosi. Gli inibitori della MAO rallentano la degradazione della serotonina; l’associazione di più agenti serotoninergici può, in casi eccezionali, causare interazioni pericolose. Poiché circa il 90% della serotonina presente nell’organismo si trova nell’intestino, infezioni, infiammazioni, alcuni tipi di cancro o le alterazioni del microbiota intestinale possono alterare la segnalazione della serotonina e provocare sintomi quali nausea, diarrea, stitichezza o gonfiore addominale. Infine, le differenze genetiche a livello di enzimi e trasportatori (ad esempio, varianti del SERT o del TPH) possono influenzare il modo in cui una persona reagisce allo stress o ai farmaci, nonché il suo rischio di sviluppare disturbi dell’umore.

Produzione e metabolismo della serotonina: luoghi comuni diffusi

• Serotonina = felicità: la serotonina contribuisce alla regolazione dell’umore, ma rappresenta solo una parte di un insieme complesso che comprende altri neurotrasmettitori, ormoni, eventi della vita e l’ambiente.
• Mangiare più triptofano per sentirsi immediatamente più felici: sebbene il triptofano sia la materia prima, il consumo di alimenti ricchi di triptofano non aumenterà istantaneamente i livelli di serotonina nel cervello né vi renderà più felici, poiché gli aminoacidi competono per il trasporto verso il cervello e la sintesi della serotonina è rigorosamente regolata. Inoltre, contrariamente alla credenza popolare secondo cui tutta la serotonina verrebbe prodotta nel cervello, la maggior parte della serotonina dell’organismo viene generata nell’intestino, mentre le riserve cerebrali e periferiche vengono prodotte e controllate separatamente.
• Tutta la serotonina viene prodotta nel cervello: non è vero: circa il 90% della serotonina dell’organismo viene prodotta nell’intestino, nelle cellule enterocromaffini, e non nel cervello. Poiché la serotonina non è in grado di attraversare la barriera emato-encefalica, il cervello e il resto dell’organismo sintetizzano e regolano le proprie riserve di serotonina in modo indipendente. Di conseguenza, i cambiamenti che interessano la serotonina periferica (ad esempio, un’infiammazione intestinale o alcuni farmaci) non modificano direttamente i livelli di serotonina nel cervello, e viceversa.

In che modo i ricercatori misurano l’attività della serotonina?

I ricercatori valutano l’attività della serotonina tramite misurazioni indirette, poiché il prelievo diretto della serotonina — in particolare nel cervello vivente — risulta difficile e invasivo. A livello clinico, un approccio comune consiste nel misurare l’acido 5-idrossiindolacetico (5-HIAA). Poiché la serotonina si degrada in 5-HIAA, talvolta si misurano i livelli di 5-HIAA « » nelle urine per stimare il ricambio complessivo della serotonina. Livelli più elevati o più bassi di 5-HIAA possono riflettere variazioni nel ricambio globale della serotonina, ma devono essere interpretati nel loro contesto, poiché l’alimentazione, i farmaci e alcune patologie possono influenzare tali livelli. La serotonina può essere misurata anche nel sangue o nelle piastrine, ma questi test sono influenzati da numerosi fattori, quali la conta piastrinica, i pasti recenti e l’infiammazione periferica; pertanto non costituiscono test diagnostici di routine per i disturbi dell’umore.

Per quanto riguarda la serotonina cerebrale, poiché la sua attività è più difficile da misurare direttamente nelle persone viventi, i ricercatori ricorrono a metodi indiretti. Tra i metodi più diffusi figurano le tecniche di imaging cerebrale funzionale e molecolare (ad esempio, la tomografia a emissione di positroni [PET] che utilizzano radioligandi che si legano ai recettori o ai trasportatori della serotonina), in grado di evidenziare alcuni aspetti della segnalazione della serotonina, nonché i test di provocazione farmacologica, che osservano le risposte comportamentali o fisiologiche a farmaci che modificano la serotonina. Nel complesso, questi approcci offrono una visione pratica, sebbene imperfetta, del ruolo della serotonina nel corpo e nel cervello.

Perché l’equilibrio e il contesto della serotonina sono importanti?

La serotonina viene sintetizzata dal triptofano presente nella dieta attraverso due fasi enzimatiche; viene immagazzinata e poi rilasciata dalle cellule nervose e da quelle intestinali; viene eliminata tramite un trasportatore e degradata dalla MAO-A in un prodotto di scarto quantificabile. I suoi effetti dipendono dal luogo in cui viene prodotta (cervello o intestino), dalla disponibilità di precursori e cofattori, dalle differenze genetiche, dai farmaci e dallo stato di salute generale. La serotonina è essenziale per l’umore e per numerose funzioni corporee, ma è importante sottolineare che fa parte di un sistema complesso; non è un semplice interruttore «on/off» della felicità.