5-羟色胺(5-HT)由必需氨基酸色氨酸经中间体5-羟色胺酸合成。5-HT的产生部位是中枢神经系统(CNS)，在那里它作为一种神经递质；以及神经外胚层细胞，主要是胃肠道(GI)肠嗜铬细胞(EC细胞)。CNS和外周5-HT相互隔离。EC细胞产生的5-HT含量占人体总量的80%。许多不同的刺激均可诱导EC细胞释放5-HT。5-HT一旦与其他肠道激素一起分泌，就会增加GI的血液流动、运动和液体分泌。在第一次通过肝脏时，30% - 80%的5-HT被代谢，产物主要是5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)，由肾脏排出。剩下的90%在肺中代谢，产物也是5-HIAA。剩下的10%几乎全部被血小板吸收，在凝血过程中释放出来，促进血小板进一步聚集。与5-HT显著增加相关的主要疾病是神经外胚层肿瘤，特别是由EC细胞引起的肿瘤，被称为类癌。它们又细分为前肠类癌，起源于呼吸道、胃、胰腺或十二指肠(约15%的病例)；中肠类癌，发生在空肠、回肠或阑尾(约70%的病例)；后肠类癌，在结肠或直肠中发现(大约15%的病例)。类癌表现为侵袭性，良性和恶性之间没有明确的界限。大多数类癌不会引起显著的临床疾病。那些表现得更具侵略性的肿瘤往往会引起非特异性的胃肠道紊乱，如间歇性疼痛和腹胀，在出现更明显的症状之前会持续多年。在晚期肿瘤中，发病率和死亡率与生物胺(主要是5-HT)和分泌的肽激素间的联系，与局部和远端扩散的联系一样或更多。这种所谓的类癌综合征的症状包括潮红、腹泻、右心瓣膜病变和支气管收缩。所有这些症状至少部分是由5-HT引起的。类癌综合征通常由中肠肿瘤引起，因为前肠和后肠肿瘤产生的5-HT量要少得多。由于中肠肿瘤进入门静脉循环，门静脉循环进入肝脏，通常在肝脏或其他远端转移发生后才出现症状，绕过了广泛的肝首传5-HT降解。
弥散性类癌肿瘤产生的血清素量有时非常大，以致于体内色氨酸储备枯竭，临床出现色氨酸缺乏的症状，类似于糙皮病(腹泻、痴呆和皮炎三联症)。
有类癌综合征症状的类癌肿瘤的诊断，依赖于循环和尿5-HT、尿5-HIAA和血清嗜铬粒蛋白A（一种由神经外胚层细胞与特定激素共同分泌的肽）。
转移性中肠类癌肿瘤通常产生的血液或血清5-HT浓度大于1000 ng/mL。然而，400 ng/mL以上的升高提示类癌肿瘤是导致类癌综合征样症状的原因。少量的增加可能是非特异性的或与药物相关的。
只有少数类癌患者的5-HT水平会升高。5-HT，5-HIAA和嗜铬粒蛋白A的检测在没有任何症状提示类癌综合征的情况下，通常不能诊断小的类癌肿瘤(> 95%的病例)。
在晚期肿瘤患者中，几乎所有中肠肿瘤患者的循环5-HT水平都升高，但只有大约50%的前肠类癌患者循环5-HT水平升高，不超过20%的后肠肿瘤患者循环5-HT水平升高。前肠和后肠肿瘤通常有低或缺乏5-羟色氨酸(5-HTP)脱羧酶活性，因此可能很少产生5-HT。尿5-HIAA在几乎所有中肠肿瘤的癌综合征患者中升高，约30%的前肠类癌患者尿5-HIAA升高，但几乎从未有在后肠肿瘤中升高的情况。血清嗜铬粒蛋白A的测定特别适合诊断后肠肿瘤，在几乎全部病例中都有升高，尽管5-HT和5-HIAA通常正常。80% - 90%的前肠和中肠肿瘤患者嗜铬粒蛋白A也升高。因此，为了在初步诊断疑似类癌时达到最大的灵敏度，血清/血液中5-HT、尿液中5-HIAA、血清嗜铬粒蛋白A均应检测。在大多数情况下，如果这3种分析物都没有升高，类癌可被排除为类癌综合征症状的一个原因。对于某些病例，还需要进行额外的检测，如尿5-HT测定。一个例子是不分泌嗜铬粒蛋白的前肠肿瘤，它只产生5-HTP而不是5-HT。在这种情况下，循环嗜铬粒蛋白、5-HT水平和尿5-HIAA水平不会升高。然而，肾脏可以将5-HTP转化为5-HT，导致尿5-HT水平升高。
通过测定血液中的5-HT，可以监测产生血清素的类癌患者的疾病进展情况。然而，当血清素水平超过约5000 ng/mL时，血小板的血清素储存能力就会受到限制，肿瘤负荷与血液5-HT水平之间不再存在线性关系。尿5-HIAA和血清嗜铬粒蛋白A随着肿瘤负荷的增加而继续增加，从而达到更高的5-HT水平，因此更适合广泛疾病患者的随访。

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