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5-羟色胺又称血清素（英语：Serotonin，全称血清张力素，又称血清胺，简称为5-HT）为单胺型神经递质，由色氨酸经色氨酸羟化酶转化为5-羟色氨酸，再经5-羟色氨酸脱羧酶在中枢神经元及动物（包含人类）消化道之肠嗜铬细胞中合成。
5-羟色胺主要存在于动物（包括人类）的胃肠道，血小板和中枢神经系统中。它被普遍认为是幸福和快乐感觉的贡献者。血清素在大脑中的含量为总量的2%，有九成位于粘膜肠嗜铬细胞和肌间神经丛，参与肠蠕动的调节。与肠粘膜进入血液的5-HT主要被血小板摄取。8%-9%的位于血小板中。因为5-HT不能透过血脑屏障，故中枢和外周可视为两个独立的系统。
人体大约90％的总5-羟色胺位于肠胃道中的嗜铬细胞中，它用于调节肠的蠕动。5-羟色胺分泌于肠管和基底面，由此增加了血小板对血清素的吸收。5-羟色胺激活后增加刺激影响肠蠕动的速率。剩余部分在中枢神经的血清素能神经元中合成。5-HT作为神经递质，主要分布于松果体和下丘脑，可能参与痛觉、睡眠和体温等生理功能的调节。中枢神经系统5-HT含量及功能异常可能与精神病和偏头痛等多种疾病的发病有关。5-羟色胺水平较低的人群更容易发生抑郁、冲动行为、酗酒、自杀、攻击及暴力行为。科学家们甚至通过改变实验动物脑内5-羟色胺的水平使他们更具有攻击性。
嗜铬细胞分泌的血清素最终从组织中出来进入血液中。它由血小板积极吸收与存储它。当血小板凝结成块时，血小板释放血清素，其用作血管收缩剂并有助于调节血液凝固和止血。血清素也是某些细胞的生长因子，其在伤口愈合中起到作用。有各种血清素受体。
5-羟色胺主要由肝脏代谢为5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)。代谢包括首先通过单胺氧化酶氧化成相应的醛。然后通过醛脱氢酶氧化成5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)，一种吲哚乙酸衍生物。然后后者由肾脏排出。
除了动物，在真菌和植物中也发现5-羟色胺。5-羟色胺在昆虫毒液和植物的刺中存在，会引起疼痛，这也是注射5-羟色胺时的副作用。血清素由致病性变形虫产生，其对肠道的影响是引起腹泻。其广泛存在于许多种子和果实中可能有助于刺激消化道排出种子，帮助植物播种。
许多真菌与植物中皆含有血清素[6]，而人类必须通过食物获取色氨酸。
5-HT的影响涉及多个生理系统，特别与觉醒水平，睡眠-觉醒周期，心境食物和性行为有密切相关。有动物实验表明，当提高血清素在动物体内含量时，动物的互相攻击行为明显减少。
血清素是一种抑制性神经递质，最早于血清中发现，广泛存在于哺乳动物组织中，在大脑皮层质及神经突触内含量很高。在外周组织，血清素是一种强血管收缩剂和平滑肌收缩刺激剂。血清素还能增强记忆力，并能保护神经元免受“兴奋神经毒素”的损害。如谷氨酸即对受损的神经细胞有很大的毒性，因此充足的血清素能在老化过程中防止脑损害发生。