5-HTP的代谢途径见
图2。5-HTP在动物脑部松果腺中由Trp产生,而Trp也是生物合成5-HT和MT的底物。游离于血浆的Trp穿过血脑屏障进入大脑,并通过色氨酸羟化酶(tryptophan hydroxylas,TPH)转化为5-HTP。TPH存在2种亚型,即TPH1和TPH2,均表现出Trp羟化活性。TPH1主要在松果体和肠嗜铬细胞(enterochromaffin,EC)中广泛表达,负责外周组织5-HT的合成;而TPH2主要在中枢神经系统中表达
[23-24]。5-HTP再经芳香族
L-氨基酸脱羧酶(aromatic
L-amino acid decarboxylase,AADC)转化为5-HT。5-HT通过7种不同的受体发挥相应的生理作用,包括通过激活5-HT1A、5-HT2A等受体,调节神经元兴奋性,参与中枢神经系统情绪调节、学习记忆等生理过程;或通过激活5-HT3、5-HT4等受体,调节胃肠道运动
[25]。5-HT还可通过线粒体酶单胺氧化酶-A(monoamine oxidase-A,MAO-A)和醛脱氢酶(acetaldehyde dehydrogenase,AD)的组合在细胞内进一步代谢成5-羟基吲哚乙酸(5-hydroxyindole acetic acid,5-HIAA),最后经尿排泄到体外
[26]。5-HIAA可改善葡萄糖不耐受,并通过激活芳香烃受体(AhR)/结节性硬化症蛋白2(TSC2)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1(mTORC1)通路改善高脂饮食诱导的胰岛素抵抗
[27]。此外,5-HT可根据肾上腺素能神经元的输入,被芳烷基胺-N-乙酰转移酶(arylalkylamine-N-acetyltransferase,AANAT)乙酰化,成为N-乙酰血清素(N-acetylserotonin,NAS),然后被乙酰复合胺-O-甲基转移酶(acetylserotonin-O-methyltransferase,ASMT)甲基化形成MT
[9,28-29]。AANAT被认为是该合成途径的限速酶
[30]。此外,MT还可通过非受体介导和受体介导2种方式发挥其重要作用。前者包括其作为活性氧类和活性氮的清除剂,或与胞质蛋白(如钙调蛋白等)相互作用,参与细胞骨架的调节控制等
[31-32]。而后者主要是由G蛋白偶联受体超家族的MT1和MT2膜受体介导,通过抑制腺苷酸环化酶(adenylyl cyclase,AC)的活性并降低环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)的浓度,从而发挥抗惊厥、调节生殖性能、控制昼夜节律等生理作用
[33-36]。