セロトニン・ドーパミンとは？ モノアミン神経伝達物質の働きと心・脳の病気とのつながりを遺伝専門医が解説

「やる気が出ない」「気分が落ち込む」「集中できない」——こうした心の状態の背後では、セロトニン・ドーパミンをはじめとするモノアミン神経伝達物質という、脳内の化学物質が働いています。これらは気分・意欲・運動・睡眠・報酬など、私たちの心と体の広い範囲を調整する「脳のメッセンジャー」です。この記事では、モノアミンが作られて働き、片づけられるまでの一連のしくみを、うつ病・統合失調症・パーキンソン病・ADHDといった病気とのつながりや最新の治療の考え方とあわせて、遺伝専門医の視点でわかりやすく解説します。

1. モノアミン神経伝達物質とは：脳全体を調整する「メッセンジャー」

私たちの脳では、神経細胞（ニューロン）どうしが「神経伝達物質」という化学物質を受け渡しすることで情報をやり取りしています。その中でもドーパミン・セロトニン・ノルアドレナリンを代表とする一群を「モノアミン」と呼びます。名前の由来は、これらがいずれも1個のアミノ基（monoamine＝ひとつのアミン）という共通の化学構造を持つことにあります。

モノアミンの大きな特徴は、その神経細胞の「本体（細胞体）」が脳幹などごく限られた場所に集まっているにもかかわらず、そこから伸びる長いケーブル（軸索）が大脳皮質・基底核・辺縁系など脳のほぼ全域に張りめぐらされているという点です。つまり、少数の司令塔が脳全体に向かって一斉に信号を送る「放送局」のような働きをしており、運動・情動・認知・報酬・覚醒といった幅広い機能をまとめて調整しています。この「広く薄く全体を調整する」性質を、専門的には神経修飾（ニューロモジュレーション）と呼びます。

「再取り込み」というリサイクルのしくみ

モノアミンの信号の強さと長さは、シナプスの隙間にどれだけの量が、どれだけの時間とどまるかで決まります。この濃度を素早く下げて信号を止める主役が、送り手側の細胞膜にある「モノアミン輸送体（トランスポーター）」です。輸送体は、いったん放出したモノアミンを掃除機のように吸い戻す「再取り込み（リアップテイク）」を行います。ドーパミンにはドーパミントランスポーター（DAT）、セロトニンにはセロトニントランスポーター（SERT）、ノルアドレナリンにはノルアドレナリントランスポーター（NET）という、それぞれ専用の輸送体があります。

吸い戻されたモノアミンは、小さな袋（シナプス小胞）に再充填されて再利用されるか、あるいは分解酵素によって速やかに片づけられます。この再取り込みのしくみは、多くの抗うつ薬・精神刺激薬が作用する標的そのものであり、後の章で登場するSSRI（選択的セロトニン再取り込み阻害薬）やADHD治療薬のメチルフェニデートは、まさにこの輸送体をブロックすることで効果を発揮します。

セロトニンは「脳の物質」ではない？——体内分布の意外な事実

セロトニンは「幸せホルモン」として脳の物質というイメージが強いですが、実は体内のセロトニンのうち脳にあるのはわずか約5%にすぎません。残りの約90〜95%は、消化管の壁にある「腸クロム親和性細胞（腸クロマフィン細胞）」という細胞で作られ、腸の動き（蠕動運動）の調整などに使われています[1]。血液中のセロトニンは血小板に取り込まれて貯蔵され、血管の収縮や止血のときに放出されます。血液中のセロトニンは脳の関門（血液脳関門）を通れないため、腸のセロトニンと脳のセロトニンは、いわば「別会計」で動いていると理解しておくとよいでしょう。

これに対しドーパミンは、脳内、とりわけ黒質（こくしつ）や腹側被蓋野（ふくそくひがいや）という中脳の神経核に多く集まっています。同じモノアミンでも、体のどこにどれだけ分布しているかは物質ごとに大きく異なるのです。

2. モノアミンの合成と代謝：アミノ酸から作られ、酵素で片づけられる

モノアミンは、私たちが食事からとるアミノ酸を材料にして、体内で何段階もの化学反応を経て作られます。ドーパミン・ノルアドレナリンはチロシンというアミノ酸から、セロトニンはトリプトファンというアミノ酸から合成されます。この合成の最初のステップ（水酸化反応）が全体の速さを決める「律速段階」であり、ここを担う酵素が特に重要です。

合成のカギを握る「水酸化酵素」とコファクター

ドーパミン合成の律速酵素はチロシン水酸化酵素（TH）、セロトニン合成の律速酵素はトリプトファン水酸化酵素（TPH）です。この2つは同じ仲間の酵素で、反応を進めるためには鉄・酸素に加えて「テトラヒドロビオプテリン（BH4）」という補助因子（コファクター）を必要とします。BH4が足りないと、いくら材料のアミノ酸があってもモノアミンを十分に作れなくなります。BH4はGTPという物質から複数の酵素反応を経て新しく作られ、その最初の関門となる酵素がGTPシクロヒドロラーゼI（GCH1）です[26]。

ドーパミンはチロシンから、セロトニンはトリプトファンから作られる。最初の水酸化反応が律速段階で、いずれもコファクターBH4を必要とする。

「分解酵素」による片づけとセロトニン症候群

作られて働いたモノアミンは、役目を終えるとモノアミン酸化酵素（MAO）などの酵素で分解されます。抗うつ薬の一種であるMAO阻害薬は、この分解をあえて止めることでモノアミンを増やす薬です。ただし、後述するようにセロトニンの再取り込みを止める薬と分解を止める薬を併用すると、セロトニンが過剰にたまり「セロトニン症候群」という危険な状態を招くことがあるため、注意が必要です[2]。

3. 受容体のしくみ：同じ物質でも「受け手」で作用が変わる

放出されたモノアミンは、受け手側の細胞にある「受容体」に結合してはじめて効果を発揮します。ここで重要なのは、同じセロトニンやドーパミンでも、どの種類の受容体に結合するかで細胞に起きる反応が正反対にもなり得るということです。「鍵（モノアミン）」が同じでも、「鍵穴（受容体）」の種類によって開くドアが違う、とイメージすると分かりやすいでしょう。

モノアミン受容体の大部分は、細胞膜を7回貫通するGタンパク質共役受容体（GPCR）という形をしています。GPCRは、細胞の中でGタンパク質という「仲介役」を介して、cAMPなどの情報を増やしたり減らしたりします。

ドーパミン受容体：アクセルとブレーキの2系統

ドーパミン受容体は、細胞内のcAMPという情報伝達物質を増やすD1様ファミリー（D1・D5）と、逆に減らすD2様ファミリー（D2・D3・D4）の2グループに大きく分かれます。この「増やす」「減らす」という正反対の2系統があることが、ドーパミンが運動制御から統合失調症のような精神症状まで、多彩な機能に関わる理由の一つです。多くの抗精神病薬はこのD2受容体を標的にしています。

セロトニン受容体：驚異的な多様性

セロトニン受容体の多様性はさらに際立っています。現在、大きく7つのファミリー（5-HT1〜5-HT7）に分類され、あわせて14種類のサブタイプが知られています[22][23]。このうち13種類はGPCRですが、5-HT3受容体だけは例外的に、イオンが直接通る穴（イオンチャネル）として働き、素早い反応を担います。ひとつの神経細胞が複数の種類のセロトニン受容体を同時に持っていることも多く、同じセロトニンの信号でも、細胞や回路ごとにまったく異なる反応が引き起こされます。

自己受容体：出しすぎを防ぐ「アクセルとブレーキ」

モノアミンのシステムには、放出しすぎを自動で抑える巧妙なブレーキが備わっています。それが「自己受容体（オートレセプター）」です。これは信号を送る側の細胞自身の表面にある受容体で、自分が放出したモノアミンの濃度が上がりすぎると、それを感知して「もう十分だ」と放出や合成にブレーキをかけます。ドーパミンではD2様受容体が、セロトニンでは5-HT1A受容体などがこの役割を担い、システム全体が暴走しないよう精密に制御しています。

4. ドーパミンとセロトニン：2つの異なる「調節の流儀」

ドーパミンとセロトニンは、どちらもモノアミンでよく似た構造を持ちながら、シナプスでの「信号の調節のしかた」が根本的に異なることが、脳内をリアルタイムで測定する研究によって明らかにされてきました[2]。この違いを理解すると、なぜ薬の効き方がそれぞれ異なるのかが見えてきます。

ドーパミンは「作る量」で決まる（合成制限型）

ドーパミンの信号は、主に「どれだけ材料を合成し、小さな袋（小胞）に詰め込めるか」で決まります。これを合成制限型と呼びます。実際、ドーパミンを袋に詰め込む働きを薬で止めると、ドーパミンの放出はほぼ検出できないレベルまで激減します。一方、同じ操作をしてもセロトニンの放出は緩やかにしか減りません[2]。つまりドーパミンは「詰め込み・供給」に強く依存しており、激しく連続して使うと在庫切れを起こしやすい性質を持っています。

セロトニンは「片づける速さ」で決まる（クリアランス制限型）

これに対しセロトニンは、放出される量そのものは厳しく抑えられている反面、「輸送体でどれだけ速く片づけるか（クリアランス）」に非常に敏感です。これをクリアランス制限型と呼びます。実際に、セロトニン輸送体（SERT）を薬（シタロプラム）でブロックすると、シナプスのセロトニンの最大量はもとの約4.8倍（476%）に跳ね上がり、セロトニンが消えるまでの時間（半減期）も約2.3秒から約7.4秒へと大きく延びました[2]。SSRI（選択的セロトニン再取り込み阻害薬）が効くのは、まさにこの「片づけを遅らせる」性質を利用しているからです。

5. 脳内システムと感情：接近と回避のバランス

モノアミンは、それぞれが独立して働いているわけではなく、複雑なネットワークとして協調・拮抗しながら、最終的な行動や感情を作り出しています。ここでは、感情や意思決定とのつながりを見ていきます。

「感情の三原色」という考え方

近年提唱されている「感情の三原色モデル」では、基本的な感情が3つのモノアミンによって作り出されると考えます。すなわち、ドーパミンが「喜び（報酬・接近）」、ノルアドレナリンが「恐怖・怒り（ストレス）」、セロトニンが「嫌悪・悲しみ（損失・静止）」を担い、これらが絵の具の三原色のように混ざり合って、人間らしい複雑な感情のスペクトラムが生まれるという考え方です[8][9]。これはあくまで一つの理論モデルですが、モノアミンと感情の関係を直感的に整理するのに役立ちます。

ドーパミン＝喜び、ノルアドレナリン＝恐怖・怒り、セロトニン＝嫌悪・悲しみ。3色が混ざり合うように、複雑な感情が生まれると考えるモデル。

「接近」のドーパミンと「回避」のセロトニン

何かに近づこうとする「接近」と、危険を避けようとする「回避」という行動においても、ドーパミンとセロトニンは異なる役割を分担しています。脳画像研究（PET）では、ドーパミン輸送体をブロックするメチルフェニデートは主に線条体（せんじょうたい）に作用して「接近」の意欲を高め、セロトニン輸送体をブロックするフルオキセチンは、線条体だけでなく視床・扁桃体・島皮質まで広く作用して「積極的な危険回避」を改善することが示されています[10]。そして、この2つが唯一重なり合う場所が線条体であり、線条体が「接近」と「回避」の衝突を調整する共通のハブになっていると考えられています。

意思決定と学習における「二重の役割分担」

健康な人を対象とした多数の薬理学的研究をまとめたメタ解析では、ドーパミンとセロトニンが「学習」において明確に異なる役割を持つことが示されています[3]。ドーパミンは主に「報酬（うれしい出来事）から学ぶこと」に関わり、目先の小さな誘惑を我慢して将来の大きな報酬を待つ「忍耐」にも寄与します。一方セロトニンは「罰（いやな出来事）に対する敏感さ」や「危険を察知して動きを止める」ことに選択的に関わります。この「報酬のドーパミン／罰のセロトニン」という役割分担は、うつ病や強迫症などで見られる「ものの受け取り方の偏り」を理解する手がかりになります。

6. 心・脳の病気とのつながりと最新の治療

モノアミンのバランスが崩れると、脳の特定の回路の働きに問題が生じ、さまざまな精神・神経の病気につながります。ここでは代表的な4つの病気とのつながりを見ていきます。

パーキンソン病：ドーパミンの不足

パーキンソン病は、中脳の黒質にあるドーパミン神経細胞が減っていき、運動を調整する回路のドーパミンが著しく不足することで、手のふるえや動作の遅さなどが生じる病気です。治療の中心は、脳内でドーパミンに変わるL-DOPA（レボドパ）を補うことです。ただし病気が進むと、血液中のL-DOPAの濃度変動に応じて体が勝手に動く「ジスキネジア」が問題になるため、濃度を一定に保つ工夫が進められています。近年では、慢性の痛み（3か月以上続く痛み）でも、意欲や快・不快に関わる中脳辺縁系のドーパミンの働きが低下していることが分かり[11]、パーキンソン病などで使われるドーパミン作動薬が痛みの緩和にも注目されています。

統合失調症：ドーパミンの「過剰な意味づけ」

統合失調症の理解は、単純な「受容体の過剰」という古い考えから、「ドパミン仮説バージョンIII（最終共通経路モデル）」へと進化しました[4]。このモデルでは、妊娠・周産期の合併症、環境ストレス、遺伝的要因など多様なリスクが、最終的に「線条体でのドーパミンの過剰な合成・放出」へと収束すると考えます。このドーパミンの暴走が、本来重要でない刺激に不適切な意味づけをしてしまう「異常な顕著性（アベラント・サリエンス）」を生み、幻覚や妄想につながるとされます。

さらに近年登場したルマテペロンは、セロトニン5-HT2A受容体を強くブロックしつつ、ドーパミンD2受容体には部分的に作用し、同時にセロトニン輸送体（SERT）も適度に抑え、NMDA受容体の下流のシグナルを高めるという、複数の作用を1剤で併せ持つ薬として注目されています[5][6]。

うつ病：モノアミンから「回路の再生」へ

従来の抗うつ薬（SSRI・SNRIなど）は、輸送体をブロックしてシナプスのモノアミンを増やしますが、効果が実感できるまでには数週間を要します。これは、単にモノアミンが増えるだけでなく、その後に脳の神経回路が作り替えられる（シナプスが新しく作られる）過程が必要だからだと考えられています。

これに対し、近年注目されるケタミン（およびその成分エスケタミン）は、まったく異なるしくみで、数時間から24時間という短時間で効果を発揮します。ケタミンはNMDA受容体を介してグルタミン酸の一過性の放出を促し、それがmTORC1という細胞内の「タンパク質合成スイッチ」を入れることで、わずかな時間で樹状突起スパイン（神経のつなぎ目）を再生させることが動物研究で示されています[7]。なお、鼻から投与するエスケタミン（Spravato）は、治療抵抗性うつ病に対して海外で承認されています[27]（点滴で行う従来のケタミンは主に適応外での使用です）。

ADHD：ドーパミン・ノルアドレナリンの調整不足

ADHD（注意欠如・多動症）の背景には、前頭前皮質などでのドーパミン・ノルアドレナリンの持続的な働きが不足していることがあると考えられています。治療薬のメチルフェニデートは、ドーパミン輸送体（DAT）とノルアドレナリン輸送体（NET）をブロックして、シナプスのこれらの物質を治療的なレベルに高めます。その作用のしくみには、低用量ではまず自己受容体を刺激して突発的な過剰放出を抑えるという考え方（Seeman & Madras）と、弱いシグナルを増幅して課題への注意（顕著性）を高めるという考え方（Volkow）があり、いずれも「散らかった信号を整える」方向で説明されています[20][21]。

7. 遺伝学との接点：モノアミンと遺伝子診断のつながり

モノアミンは基礎神経科学の用語ですが、当院のような臨床遺伝の現場とも深くつながっています。というのも、モノアミンを作る酵素・受け取る受容体・回収する輸送体は、すべて遺伝子という設計図をもとに作られているからです。その設計図に生まれつきの変化（変異）があると、モノアミンの働きに影響が及び、一部は遺伝性の病気の原因になります。

合成酵素・輸送体の遺伝子と病気

たとえば、ドーパミン合成の律速酵素をコードするTH遺伝子（チロシン水酸化酵素）に両親由来の2つの変異があると、ドーパミンがうまく作れず、乳幼児期からの運動障害を特徴とするドパ反応性ジストニア（L-DOPAで改善する運動異常）などを引き起こすことがあります。これは常染色体潜性（劣性）遺伝の形をとります。また、ノルアドレナリン輸送体をコードするSLC6A2遺伝子（NET）の変化は、立ちくらみや動悸を伴う起立性の症状と関連することが知られています。こうした「モノアミンの遺伝子」の異常は、症状だけからは診断が難しく、遺伝子検査が診断の決め手になる場合があります。

薬の効き方の個人差（薬理遺伝学）

同じ抗うつ薬・抗精神病薬でも、よく効く人と効きにくい人、副作用が出やすい人がいます。この個人差の一部には、モノアミン関連の遺伝子の「型（多型）」が関わることが研究されています。これは薬理遺伝学（ファーマコゲノミクス）と呼ばれる分野で、将来的には「その人の遺伝的な特徴に合わせて薬を選ぶ」個別化医療につながると期待されています。ただし現時点では、精神科の薬の選択を遺伝子検査だけで決められる段階には至っておらず、あくまで研究・参考的な位置づけです。

エピジェネティクスと世代を超えた影響

遺伝子の「配列そのもの」だけでなく、遺伝子の「使われ方（スイッチのオン・オフ）」を変えるエピジェネティクスもモノアミンに関わります。動物研究では、ドーパミン輸送体（DAT）の遺伝子を改変すると、ドーパミン系だけでなくDNAメチル化などを介してセロトニン系にも影響が及び、その行動の変化が次の世代にまで受け継がれ得ることが報告されています[13][14]。これは、親世代の環境やストレスが、複数のモノアミン系のクロストークを通じて子孫に影響する可能性を示す、興味深い知見です。

遺伝カウンセリングという入り口

モノアミンに関わる遺伝性の病気や、薬の効き方の個人差について不安がある場合、まず情報を整理する入り口となるのが遺伝カウンセリングです。当院では臨床遺伝専門医が、文献や専門的知見をもとに、ご本人・ご家族の意思決定を支援する立場から情報提供を行います。なお、小児期に発症する疾患そのものの診療は小児科・小児神経の専門施設が担いますが、遺伝的背景の整理や家族計画に関する相談は、遺伝の専門家の視点が役立つ場面が少なくありません。

8. よくある誤解

よくある質問（FAQ）

参考文献

• [1] Diverse Metabolic Roles of Peripheral Serotonin. Endocrinology. 2017. [Oxford Academic]
• [2] Brain dopamine and serotonin differ in regulation and its consequences. PNAS. 2012. [PNAS]
• [3] Dopamine and serotonin differentially associated with reward and punishment processes in humans: a systematic review and meta-analysis. [PMC12159863]
• [4] The Dopamine Hypothesis of Schizophrenia: Version III—The Final Common Pathway. Schizophr Bull. 2009. [PMC2669582]
• [5] Lumateperone-mediated effects on prefrontal glutamatergic receptor-mediated neurotransmission: a dopamine D1 receptor dependent mechanism. Eur Neuropsychopharmacol. 2022. [ScienceDirect]
• [6] Dopamine D2 receptor occupancy of lumateperone (ITI-007): a PET study. Neuropsychopharmacology. 2019. [PMC6333832]
• [7] Signaling Pathways Underlying the Rapid Antidepressant Actions of Ketamine. Neuropharmacology. 2012. [PMC3195863]
• [8] Monoamine Neurotransmitters Control Basic Emotions and Affect Major Depressive Disorders. Pharmaceuticals. 2022. [MDPI Pharmaceuticals]
• [9] Editorial: Neurotransmitters and Emotions. Front Psychol. [PMC7025515]
• [10] Dopamine and serotonin neurotransmissions exert complementary control over primate approach and avoidance. Transl Psychiatry. 2025. [Nature]
• [11] Association between Chronic Pain and Alterations in the Mesolimbic Dopaminergic System. Brain Sci. 2020. [PMC7600461]
• [13] The Role of Dopamine in Neurological, Psychiatric, and Metabolic Disorders and Cancer. 2025. [PMC11853172]
• [14] Exploring transgenerational inheritance in epigenotypes of DAT heterozygous rats. Behav Brain Res. 2024. [ScienceDirect]
• [15] Dopamine Receptor Partial Agonists: Do They Differ in Their Clinical Efficacy? Front Psychiatry. 2021. [PMC8821167]
• [16] Early Clinical Effects of Cariprazine in Schizophrenia With Predominantly Negative Symptoms. [PMC8818881]
• [20] Dopaminergic and noradrenergic contributions to functionality in ADHD: the role of methylphenidate. Behav Brain Funct. 2009. [PubMed 19587853]
• [21] Imaging the Effects of Methylphenidate on Brain Dopamine. Biol Psychiatry. 2005. [PDF]
• [22] Serotonin Receptors. Basic Neurochemistry (NCBI Bookshelf). [NCBI]
• [23] 5-HT2A receptors: Pharmacology and functional selectivity. Pharmacol Rev. 2025. [ScienceDirect]
• [24] Phytochemicals Modulate Biosynthesis and Function of Serotonin, Dopamine, and Norepinephrine. Int J Mol Sci. 2025. [PMC11988947]
• [26] Tyrosine Hydroxylase and Regulation of Dopamine Synthesis. [PMC3065393]
• [27] Spravato (esketamine) FDA Approval History. [Drugs.com]

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この記事の監修・執筆者：仲田 洋美

（臨床遺伝専門医／がん薬物療法専門医／総合内科専門医）

Google公認：仲田洋美 公式プロフィール

ミネルバクリニック院長。1995年に医師免許を取得後、 臨床遺伝学・内科学・腫瘍学を軸に診療を続けてきました。 のべ10万人以上のご家族の意思決定と向き合ってきた臨床遺伝専門医です。

出生前診断（NIPT・確定検査・遺伝カウンセリング）においては、 検査結果の数値そのものだけでなく、 「結果をどう受け止め、どう生きるか」までを医療の責任と捉え、 一貫した遺伝カウンセリングと医学的支援を行っています。

ハイティーンの時期にベルギーで過ごし、 日本人として異文化の中で生活した経験があります。 価値観や宗教観、医療への向き合い方が国や文化によって異なることを体感しました。 この経験は現在の診療においても、 「医学的に正しいこと」と「その人にとって受け止められること」の両立を考える姿勢の基盤となっています。

また、初めての妊娠・出産で一卵性双生児を妊娠し、 36週6日で一人を死産した経験があります。 その出来事は、妊娠・出産が女性の心身に与える影響の大きさ、 そして「トラウマ」となり得る体験の重みを深く考える契機となりました。 現在は、女性を妊娠・出産のトラウマから守る医療を使命の一つとし、 出生前診断や遺伝カウンセリングに取り組んでいます。

出生前診断は単なる検査ではなく、 家族の未来に関わる重要な意思決定です。 年齢や統計だけで判断するのではなく、 医学的根拠と心理的支援の両面から、 ご家族が後悔の少ない選択をできるよう伴走することを大切にしています。

日本人類遺伝学会認定 臨床遺伝専門医／日本内科学会認定 総合内科専門医／ 日本臨床腫瘍学会認定 がん薬物療法専門医。 2025年には APAC地域における出生前検査分野のリーダーとして国際的評価を受け、 複数の海外メディア・専門誌で特集掲載されました。

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