Серотонин формирует будущее ребенка еще до рождения

Серотонин давно известен как «гормон счастья», который регулирует настроение и эмоциональное состояние. Однако его физиологическая роль гораздо шире и реализуется уже на этапе внутриутробного развития. В период нейрогенеза серотонин выполняет функцию ключевого нейротрофического фактора, участвуя в формировании нейронных связей и синаптической пластичности. Эти процессы во многом предопределяют будущие когнитивные способности ребёнка, особенности поведения и индивидуальную предрасположенность к нейропсихическим расстройствам.

Согласно обзору, опубликованному в журнале Cellular and Molecular Neurobiology, серотонин (5-гидрокситриптамин, или 5-HT) участвует в процессах развития нервной системы — от раннего эмбриогенеза до постнатального созревания головного мозга. Авторы подчеркивают, что это не просто нейромедиатор, а многофункциональный регулятор, влияющий на пролиферацию нейронов (их деление и рост), их миграцию и передачу нервных импульсов в строго определенные критические периоды развития человека.

«Думайте о хорошем!» — так обычно говорят врачи женской консультации каждой беременной. И за этим стоит не просто пожелание, а научно обоснованный факт: во время беременности серотонин играет критическую роль, причем далеко не только в регуляции настроения женщины. Серотонин является активным участником плацентарного кровотока и критически важен для закладки и созревания нервной системы плода. Исследователи выделяют три основных источника серотонина, которые воздействуют на будущего ребенка:

Материнский и плацентарный серотонин. До того момента, как у плода созревает собственная серотонинергическая система, ее функции берут на себя материнские и плацентарные источники, внося значительный вклад в формирование нервной системы развивающегося головного мозга. Исследования показывают, что плацента способна эффективно синтезировать серотонин. Так, после введения триптофана (предшественника серотонина) через маточную артерию новый синтезированный серотонин был обнаружен в пупочной вене плода.

Вместе с тем, в научной литературе представлены и конкурирующие данные. Так, некоторые исследования не подтверждают экспрессию триптофан-гидроксилазы — фермента, ускоряющего синтез серотонина, — в трофобласте плаценты человека. Это позволило предположить, что серотонин может не синтезироваться в плаценте de novo, а транспортироваться из материнской кровотока через систему мать-плацента-плод к плоду.

Формирование собственной серотонинергической системы плода. У человека серотонин обнаруживается в продолговатом мозге, мосту и спинном мозге уже на 5–6-й неделе внутриутробного развития. Серотонин продуцирующие нейроны начинают формироваться в заднем мозге в направлении переднего, достигая коры больших полушарий примерно к 10-й неделе, а самых передних областей — к 13-й неделе внутриутробного развития. К началу второго триместра (примерно 14–15-я неделя) скопления серотонинергических клеток формируют ядра шва ствола головного мозга, которые в дальнейшем становятся основными центрами синтеза серотонина в центральной нервной системе.

Кишечная микробиота. Постнатальная серотониновая сигнализация может модулироваться под влиянием диетических факторов и состава кишечной микробиоты. В экспериментальных работах на грызунах продемонстрировано, что диета матери, в частности, питание со сниженной калорийностью или рацион с высоким содержанием жиров и фруктозы оказывают разнонаправленное воздействие на уровень серотонина в головном мозге потомства и активность серотониновых транспортеров, причем эффекты характеризуются выраженным половым диморфизмом. В частности, диета с высоким содержанием жиров и фруктозы приводила к снижению мозгового серотонина у самцов на 32% уже на второй день постнатального периода, тогда как у самок в этом же возрасте достоверных изменений не регистрировалось. Однако к 21-му дню жизни значительное снижение уровня серотонина (около 40%) отмечалось уже и у самок.

В эмбриональном развитии серотонин играет ключевую роль в нескольких фундаментальных процессах, происходящих в головном мозге: клеточной пролиферации, миграции нейронов и последующей передаче импульсов по аксонам.

В экспериментах на мышах с нокаутом генов триптофан-гидроксилазы — ферментов, лимитирующих биосинтез серотонина, — были зафиксированы задержка созревания супрагранулярных слоев коры головного мозга и снижение массы тела у животных.

Особое значение серотонин имеет для формирования таламокортикальных проекций — проводящие нервные пути, соединяющие таламус с корой головного мозга, по которым сенсорная информация поступает в специфические области неокортекса. Того самого отдела головного мозга, отвечающего за мышление, речь память и поведение. Серотонин влияет на чувствительность таламокортикальных аксонов к нетрину-1 — ключевому белку, выполняющего фундаментальную роль в направлении роста аксонов (аксональном наведении) во время развития нервной системы . Этот эффект опосредуется активацией рецепторов 5-HT1B и 5-HT1D. В постнатальном периоде серотонин продолжает регулировать созревание таламокортикальных аксонов.

Помимо прямого влияния на нейроны, серотонин модулирует активность микроглии — главных иммунных клеток центральной нервной системы. Условная инактивация рецепторов 5-HT2B на микроглии в ранний постнатальный период нарушала формирование нейронных цепей и приводила к поведенческим аномалиям во взрослом возрасте, включая гиперактивность и дефицит социального взаимодействия. Важно, что эти эффекты зависели от времени инактивации гена: более позднее удаление (после 30-го дня) не давало таких последствий, что указывает на существование критического окна, в течение которого рецепторы микроглии 5-HT2B влияют на развитие социального и адаптивного поведения.

Недостаток серотонина и нарушения серотонинергической сигнализации в чувствительные периоды раннего развития головного мозга ученые связывают с повышенным риском нейроразвивательных (нейропсихических) расстройств, таких как расстройства аутистического спектра (РАС), синдром ломкой Х-хромосомы и синдром дефицита внимания и гиперактивности.

Связь серотонина с РАС была впервые описана в 1961 году, когда Шейн и Фридман сообщили о повышенном уровне серотонина в цельной крови детей с инфантильным аутизмом. С тех пор повышенный уровень серотонина в крови (гиперсеротонинемия) была зарегистрирована примерно у 30% людей с РАС. Удивительно и то, что исследования метаболизма триптофана (предшественника серотонина) при РАС дают неоднозначные результаты. У детей с РАС уровень кинуренина и кинуреновой кислоты в сыворотке крови повышен по сравнению с детьми без нейропсихических расстройств, что предполагает активацию кинуренинового пути в раннем развитии. У взрослых с РАС, напротив, наблюдается снижение концентрации триптофана и кинуреновой кислоты.

Особый интерес представляет роль кишечной микробиоты в модуляции метаболизма триптофана. Метаболический анализ фекальных образцов людей с расстройствами аутистического спектра выявил отличный от нейротипичных лиц состав микробиома. Эти различия могут смещать метаболизм триптофана в сторону образования нейроактивных метаболитов — включая производные кинуренина и предшественники серотонина, — что способно влиять на функцию центральной нервной системы и поведение.

Авторы обзора подчеркивают, что понимание роли серотонина и механизмов его влияния на головной мозг плода открывает перспективы для разработки новых терапевтических стратегий, а также использования серотонина в качестве биомаркера возможных нарушений.

Особое внимание уделяется критическим «окнам развития» — периодам, когда головной мозг особенно чувствителен к изменениям серотонинового сигнала. Воздействие в эти периоды может иметь долгосрочные последствия, тогда как в другие моменты те же изменения могут не оказывать существенного влияния на развитие ЦНС.

Информация носит общий характер и не заменяет консультацию врача.

Статья подготовлена по материалам обзора: «The Role of Serotonin in Brain Development: From Molecular Pathways to Neurodevelopmental Risk» (Cellular and Molecular Neurobiology, 2026).