Роль серотонина в пренатальном онтогенезе

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В обзоре обобщены современные представления о роли cеротонина в пренатальном онтогенезе. Приведены результаты экспериментальных и клинических исследований, раскрывающие механизмы участия серотонина в процессах формирования и развития единой системы мать – плацента – плод. Рассмотрена ключевая роль материнского серотонина в осуществлении генетической программы морфофункционального развития органов плода с самых ранних стадий пренатального онтогенеза как при нормальном, так и при осложненном течении беременности. Обсуждены гестационные факторы, влияющие на продукцию материнского, плацентарного и плодового серотонина, недостаток или избыток которого в процессе беременности определяет программирование перинатальных и отдаленных патологий у потомства. Представленный материал обосновывает перспективы использования серотонина в качестве биохимического маркера поражения мозга новорожденного для своевременного применения нейропротекции и предотвращения неблагоприятных последствий.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Инна Ивановна Евсюкова

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Автор, ответственный за переписку.
Email: eevs@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4456-2198
SPIN-код: 4444-4567

д-р мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Bacqué-Cazenave J., Bharatiya R., Barrière G., et al. Serotonin in animal cognition and behavior // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21. No. 5. doi: 10.3390/ijms21051649
  2. Park S., Kim Y., Lee J., et al. A systems biology approach to investigating the interaction between serotonin synthesis by tryptophan hydroxylase and the metabolic homeostasis // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22. No. 5. doi: 10.3390/ijms22052452
  3. Wu H., Denna T.H., Storkersen J.N., Gerriets V.A. Beyond a neurotransmitter: the role of serotonin in inflammation and immunity // Pharmacol. Res. 2019. Vol. 140. P. 100–114. doi: 10.1016/j.phrs.2018.06.015
  4. Yabut J.M., Crane J.D., Green A.E., et al. Emerging roles for serotonin in regulating metabolism: new implications for an ancient molecule // Endocr. Rev. 2019. Vol. 40. No. 4. P. 1092–1107. doi: 10.1210/er.2018-00283
  5. Liu N., Sun S., Wang P., et al. The mechanism of secretion and metabolism of gut-derived 5-hydrixytryptamine // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22. No. 15. doi: 10.3390/ijms22157931
  6. Eisinger F., Patzelt J., Langer H.F. The platelet response to tissue injury // Front. Med. (Lausanne). 2018. Vol. 5. doi: 10.3389/fmed.2018.00317
  7. Guzel T., Mirowska-Guzel D. The role of serotonin neurotransmission in gastrointestinal tract and pharmacotherapy // Molecules. 2022. Vol. 27. No. 5. doi: 10.3390/molecules27051680
  8. Shong K.E., Oh C.M., Namkung J., et al. Serotonin regulates de novo lipogenesis in adipose tissues through serotonin receptor 2A // Endocrinol. Metab. (Seoul). 2020. Vol. 35. No. 2. P. 470–479. doi: 10.3803/EnM.2020.35.2.470
  9. Martin A.M., Yabut J.M., Choo J.M., et al. The gut microbiome regulates host glucose homeostasis via peripheral serotonin // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2019. Vol. 116. No. 40. P. 19802–19804. doi: 10.1073/pnas.1909311116
  10. Berger M., Gray J.A., Roth B.L. The expanded biology of serotonin // Annu. Rev. Med. 2009. Vol. 60. P. 355–366. doi: 10.1146/annurev.med.60.042307.110802
  11. Fanibunda S.E., Deb S., Maniyadath B., et al. Serotonin regulates mitochondrial biogenesis and function in rodent cortical neurons via the 5-HT2A receptor and SIRT1–PGC-1α axis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2019. Vol. 116. No. 22. P. 11028–11037. doi: 10.1073/pnas.1821332116
  12. Azouzi S., Santuz H., Morandat S., et al. Antioxidant and membrane binding properties of serotonin protect lipids from oxidation // Biophys. J. 2017. Vol. 112. No. 9. P. 1863–1873. doi: 10.1016/j.bpj.2017.03.037
  13. Carrasco G.A., Van de Kar L.D. Neuroendocrine pharmacology of stress // Eur. J. Pharmacol. 2003. Vol. 463. No. 1–3. P. 235–272. doi: 10.1016/s0014-2999(03)01285-8
  14. Kroeze W.K., Kristiansen K., Roth B.L. Molecular biology of serotonin receptors: structure and function at the molecular level // Curr. Top. Med. Chem. 2002. Vol. 2. No. 6. P. 507–528. doi: 10.2174/1568026023393796
  15. Hodo T.W., de Aquino M.T.P., Shimamoto A., et al. Critical neurotransmitters in the neuroimmune network // Front. Immunol. 2020. Vol. 11. doi: 10.3389/fimmu.2020.01869
  16. Shah R., Courtiol E., Castellanos F.X., et al. Abnormal serotonin levels during perinatal development lead to behavioral deficits in adulthood // Front. Behav. Neurosci. 2018. Vol. 12. doi: 10.3389/fnbeh.2018.00114
  17. Brummelte S., Mc Glanaghy E., Bonnin A., et al. Developmental changes in serotonin signaling: Implications for early brain function, behavior and adaptation // Neuroscience. 2017. Vol. 342. P. 212–231. doi: 10.1016/j.neuroscience.2016.02.037
  18. Kanova M., Kohout P. Tryptophan: a unique role in the critically Ill // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22. No. 21. doi: 10.3390/ijms222111714
  19. Badawy A.A. Tryptophan metabolism, disposition and utilization in pregnancy // Biosci. Rep. 2015. Vol. 35. No. 5. doi: 10.1042/BSR20150197
  20. Shallie P.D., Naicker T. The placenta as a window to the brain: a review on the role of placental markers in prenatal programming of neurodevelopment // Int. J. Dev. Neurosci. 2019. Vol. 73. P. 41–49. doi: 10.1016/j.ijdevneu.2019.01.003
  21. Laurent L., Deroy K., St-Pierre J., et al. Human placenta express both peripheral and neuronal isoform of tryptophan hydroxylase // Biochimie. 2017. Vol. 140. P. 159–165. doi: 10.1016/j.biochi.2017.07.008
  22. Viau M., Lafond J., Vaillancourt C. Expression of placental serotonin transporter and 5-HT 2A receptor in normal and gestational diabetes mellitus pregnancies // Reprod. Biomed. Online. 2009. Vol. 19. No. 2. P. 207–215. doi: 10.1016/s1472-6483(10)60074-0
  23. Hadden C., Fahmi T., Cooper A., et al. Serotonin transporter protects the placental cells against apoptosis in caspase 3-independent pathway // J. Cell Physiol. 2017. Vol. 232. No. 12. P. 3520–3529. doi: 10.1002/jcp.25812
  24. Rosenfeld C.S. Placental serotonin signaling, pregnancy outcomes, and regulation of fetal brain development // Biology Reprod. 2020. Vol. 102. No. 3. P. 532–538. doi: 10.1093/biolre/ioz204
  25. Kliman H.J., Quaratella S.B., Setaro A.C., et al. Pathway of maternal serotonin to the human embryo and fetus // Endocrinology. 2018. Vol. 159. No. 4. P. 1609–1629. doi: 10.1210/en.2017-03025
  26. Brenner B., Harney J.T., Ahmed B.A., et al. Plasma serotonin levels and the platelet serotonin transporter // J Neurochem. 2007. Vol. 102. No. 1. P. 206–215. doi: 10.1111/j.1471-4159.2007.04542.x
  27. Bakovic P., Kesic M., Peric M., et al. Differential serotonin uptake mechanisms at the human maternal-fetal interface // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22. No. 15. doi: 10.3390/ijms22157807
  28. Forstner D., Guettler J., Gauster M. Changes in maternal platelet physiology during gestation and their interaction with trophoblasts // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22. No. 19. doi: 10.3390/ijms221910732
  29. Romero-Reyes J., Molina-Hernández A., Díaz N.F., et al. Role of serotonin in vertebrate embryo development // Reprod. Biol 2021. Vol. 21. No. 1. doi: 10.1016/j.repbio.2020.100475
  30. Romero-Reyes J., Vázquez-Martínez E.R., Bahena-Alvarez D., et al. Differential localization of serotoninergic system elements in human amniotic epithelial cells // Biol. Reprod. 2021. Vol. 105. No. 2. P. 439–448. doi: 10.1093/biolre/ioab106
  31. Xing L., Huttner W.B. Neurotransmitters as modulators of neural progenitor cell proliferation during mammalian neocortex development // Front. Cell Dev. Biol. 2020. Vol. 8. doi: 10.3389/fcell.2020.00391
  32. Ranzil S., Walker D.W., Borg A.J., et al. The relationship between the placental serotonin pathway and fetal growth restriction // Biochimie. 2019. Vol. 161. P. 80–87. doi: 10.1016/j.biochi.2018.12.016
  33. Farrelly L.A., Thompson R.E., Zhao S., et al. Histone serotonylation is a permissive modification that enhances TFIID binding to H3K4me3 // Nature. 2019. Vol. 567. No. 7749. P. 535–539. doi: 10.1038/s41586-019-1024-7
  34. Murthy S., Niquille M., Hurni N., et al. // Nat. Commun. 2014. Vol. 5. doi: 10.1038/ncomms6524
  35. Holst S.C., Landolt H-P. Sleep-wake neurochemistry // Sleep Med. Clin. 2022. Vol. 17. No. 2. P. 151–160. doi: 10.1016/j.jsmc.2022.03.002
  36. Chen H.L., Gao J.X., Chen Y.N., et al. Rapid eye movement sleep during early life: a comprehensive narrative review // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2022. Vol. 19. No. 20. doi: 10.3390/ijerph192013101
  37. Kolk S.M., Rakic P. Development of prefrontal cortex // Neuropsychopharmacology. 2022. Vol. 47. No. 1. P. 41–57. doi: 10.1038/s41386-021-01137-9
  38. Bonnin А., Levitt Р. Fetal, maternal and placental sources of serotonin and new implications for developmental programming of the brain // Neuroscience. 2011. Vol. 197. P. 1–7. doi: 10.1016/j.neuroscience.2011.10.005
  39. Gaspar P., Cases O., Maroteaux L. The developmental role of serotonin: news from mouse molecular genetics // Nat. Rev. Neurosci. 2003. Vol. 4. No. 12. P. 1002–1012. doi: 10.1038/nrn1256
  40. Herlenius E., Lagercrantz H. Development of neurotransmitter systems during critical periods // Exp. Neurol. 2004. Vol. 190. No. 1. P. S8–S21. doi: 10.1016/j.expneurol.2004.03.027
  41. Alhajeri M.M., Alkhanjari R.R., Hodeify R., et al. Neurotransmitters, neuropeptides and calcium in oocyte maturation and early development // Front. Cell Dev. Biol. 2022. Vol. 10. doi: 10.3389/fcell.2022.980219
  42. Soslau G. Cardiovascular serotonergic system: evolution, receptors, transporter, and function // J. Exp. Zool. A. Ecol. Integr. Physiol. 2022. Vol. 337. No. 2. P. 115–127. doi: 10.1002/jez.2554
  43. Launay J.M. Sérotonine et système cardio-vasculaire: rôle du récepteur sérotoninergique 5-HT2B [Serotonin and the cardiovascular system: role of the serotoninergic 5-HT 2B receptor] // Bull. Acad. Natl. Med. 2003. Vol. 187. No. 1. P. 117–127.
  44. Kent M.E., Hu B., Eggleston T.M., et al. Hypersensitivity of zebrafish htr2b mutant embryos to sertraline indicates a role for serotonin signaling in cardiac development // J. Cardiovasc. Pharmacol. 2022. Vol. 80. No. 2. P. 261–269. doi: 10.1097/FJC.0000000000001297
  45. 5-HT2B receptors: from molecular biology to clinical applications / Ed. by L. Maroteaux, L. Monassier. New York: Springer, 2021. doi: 10.1007/978-3-030-55920-5
  46. Мельникова В.И., Извольская М.С., Воронова С.Н., и др. Роль серотонина в становлении и функционировании иммунной системы на разных этапах онтогенеза // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2012. Т. 39. № 3. С. 288–295.
  47. Sunday M.E. Pulmonary neuroendocrine cells and lung development // Endocr. Pathol. 1996. Vol. 7. No. 3. P. 173–201. doi: 10.1007/BF02739921
  48. Eenjes E., Tibboel D., Wijnen R.M.H., et al. Lung epithelium development and airway regeneration // Front. Cell. Dev. Biol. 2022. Vol. 10. doi: 10.3389/fcell.2022.1022457
  49. Nikolic J., Vukojevic K., Šoljic V., et al. Expression patterns of serotonin receptors 5-HT1A, 5-HT2A, and 5-HT3A during human fetal lung development // Int. J. Mol. Sci. 2023. Vol. 24. No. 3. doi: 10.3390/ijms24032965
  50. Castro E.C., Sen P., Parks W.T., et al. The role of serotonin transporter in human lung development and in neonatal lung disorders // Can. Respir. J. 2017. Vol. 2017. doi: 10.1155/2017/9064046
  51. Cutz E., Yeger H., Pan J. Pulmonary neuroendocrine cell system in pediatric lung disease-recent advances // Pediatr. Dev. Pathol. 2007. Vol. 10. No. 6. P. 419–435. doi: 10.2350/07-04-0267.1
  52. Garg A., Sui P., Verheyden J.M., et al. Consider the lung as a sensory organ: a tip from pulmonary neuroendocrine cells // Curr. Top. Dev. Biol. 2019. Vol. 132. P. 67–89. doi: 10.1016/bs.ctdb.2018.12.002
  53. Cummings K.J., Hodges M.R. The serotonergic system and the control of breathing during development // Respir. Physiol. Neurobiol. 2019. Vol. 270. doi: 10.1016/j.resp.2019.103255
  54. Penkova N., Penkov R., Hrischev P., et al. Immunohistochemical study on the expression of serotonin and 5HTR3 in gastrointestinal tract of rat embryos and newborns // J. Bio. Sci. Biotech. 2012. P. 53–56.
  55. Gershon M.D. 5-Hydroxytryptamine (serotonin) in the gastrointestinal tract // Curr. Opin. Endocrinol. Diabetes Obes. 2013. Vol. 20. No. 1. P. 14–21. doi: 10.1097/MED.0b013e32835bc703
  56. Indrio F., Neu J., Pettoello Mantovani M., et al. Development of the gastrointestinal tract in newborns as a challenge for an appropriate nutrition: a narrative review // Nutrients. 2022. Vol. 14. No. 7. doi: 10.3390/nu14071405
  57. Erikci A., Ucar G., Yabanoglu-Ciftci S. Role of serotonin in the regulation of renal proximal tubular epithelial cells // Ren. Fail. 2016. Vol. 38. No. 7. P. 1141–1150. doi: 10.1080/0886022X.2016.1194165
  58. Hanswijk S.I., Spoelder M., Shan L., et al. Gestational factors throughout fetal neurodevelopment: the serotonin link // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21. No. 16. doi: 10.3390/ijms21165850
  59. Kratimenos P., Penn A.A. Placental programming of neuropsychiatric disease // Pediatr. Res. 2019. Vol. 86. No. 2. P. 157–164. doi: 10.1038/s41390-019-0405-9
  60. Huang X., Kuang S., Applegate T.J., et al. Prenatal serotonin fluctuation affects serotoninergic development and related neural circuits in chicken embryos // Neuroscience. 2021. Vol. 473. P. 66–80. doi: 10.1016/j.neuroscience.2021.08.011
  61. Abbott P.W., Gumusoglu S.B., Bittle J., et al. Prenatal stress and genetic risk: how prenatal stress interacts with genetics to alter risk for psychiatric illness // Psychoneuroendocrinology. 2018. Vol. 90. P. 9–21. doi: 10.1016/j.psyneuen.2018.01.019
  62. Anderson K.N., Lind J.N., Simeone R.M., et al. Maternal use of specific antidepressant medications during early pregnancy and the risk of selected birth defects // JAMA Psychiatry. 2020. Vol. 77. No. 12. P. 1246–1255. doi: 10.1001/jamapsychiatry.2020.2453
  63. Domingues R.R., Fricke H.P., Sheftel C.M., et al. Effect of low and high doses of two selective serotonin reuptake inhibitors on pregnancy outcomes and neonatal mortality // Toxics. 2022. Vol. 10. No. 1. doi: 10.3390/toxics10010011
  64. Horackova H., Karahoda R., Cerveny L., et al. Effect of selected antidepressants on placental homeostasis of serotonin: maternal and fetal perspectives // Pharmaceutics. 2021. Vol. 13. No. 8. doi: 10.3390/pharmaceutics13081306
  65. Uguz F. Selective serotonin reuptake inhibitors and the risk of congenital anomalies: a systematic review of current meta-analyses // Expert. Opin. Drug. Saf. 2020. Vol. 19. No. 12. P. 1595–1604. doi: 10.1080/14740338.2020.1832080
  66. Domingues R., Wiltbank M.C., Hernandez L.L. Pregnancy complications and neonatal mortality in a serotonin transporter null mouse model: insight into the use of selective serotonin reuptake inhibitor during pregnancy // Front. Med. (Lausanne). 2022. Vol. 9. doi: 10.3389/fmed.2022.848581
  67. Sun M., Zhang S., Li Y. Effect of maternal antidepressant use during the pre-pregnancy/early pregnancy period on congenital heart disease: a prospective cohort study in Central China // Front. Cardiovasc. Med. 2022. Vol. 9. doi: 10.3389/fcvm.2022.91688
  68. Pei S., Liu L., Zhong Z., et al. Risk of prenatal depression and stress treatment: alteration on serotonin system of offspring through exposure to Fluoxetine // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. doi: 10.1038/srep33822
  69. da Silva Junior C.A., Marques D.A., Patrone L.G.A., et al. Intra-uterine diazepam exposure decreases the number of catecholaminergic and serotoninergic neurons of neonate rats // Neurosci. Lett. 2023. Vol. 795. doi: 10.1016/j.neulet.2022.137014
  70. Williams M., Zhang Z., Nance E., et al. Maternal inflammation results in altered tryptophan metabolism in rabbit placenta and fetal brain // Dev. Neurosci. 2017. Vol. 39, No. 5. P. 399–412. doi: 10.1159/000471509
  71. Huang X., Feng Z., Cheng H-W. Perspective: gestational tryptophan fluctuation altering neuroembryogenesis and psychosocial development // Cells. 2022. Vol. 11. No. 8. doi: 10.3390/cells11081270
  72. Vehmeijer F.O.L., Guxens M., Duijts L., et al. Maternal psychological distress during pregnancy and childhood health outcomes: a narrative review // J. Dev. Orig. Health Dis. 2019. Vol. 10. No. 3. P. 274–285. doi: 10.1017/S2040174418000557
  73. Rakers F., Rupprecht S., Dreiling M., et al. Transfer of maternal psychosocial stress to the fetus // Neurosci. Biobehav. Rev. 2017. doi: 10.1016/j.neubiorev.2017.02.019
  74. St-Pierre J., Laurent L., King S., et al. Effects of prenatal maternal stress on serotonin and fetal development // Placenta. 2016. Vol. 48. Suppl. 1. P. 66–71. doi: 10.1016/j.placenta.2015.11.013
  75. Van den Bergh B.R.H., van den Heuvel M.I., Lahti M., et al. Prenatal developmental origins of behavior and mental health: the influence of maternal stress in pregnancy // Neurosci. Biobehav. Rev. 2020. Vol. 117. P. 26–64. doi: 10.1016/j.neubiorev.2017.07.003
  76. Зверева Н.А., Милютина Ю.П., Арутюнян А.В., и др. Серотонин и циклическая организация сна у доношенных новорожденных детей с задержкой внутриутробного развития // Журнал акушерства и женских болезней. 2022. Т. 71. № 6. C. 5–14. doi: 10.17816/JOWD112611

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор, 2023


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 66759 от 08.08.2016 г. 
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия Эл № 77 - 6389 от 15.07.2002 г.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах