La sérotonine est un catabolite quantitativement mineur du tryptophane. L'acide 5-hydroxyindole acétique (5-HIAA) et la mélatonine sont des catabolites de la sérotonine. Seules sérotonine et mélatonine possèdent de très nombreuses fonctions. Ces trois molécules peuvent être dosées dans les liquides biologiques par chromatographie liquide haute performance avec détection fluorimétrique, électrochimique ou par spectrométrie de masse. La mélatonine peut aussi être mesurée par radio-immunologie et il existe des kits Elisa pour sérotonine et mélatonine. Les valeurs physiologiques de ces trois molécules varient avec l'âge et il existe des variations circadiennes très importantes pour la mélatonine qui est un synchroniseur majeur de nos rythmes biologiques. Le 5-HIAA urinaire est le dosage le plus souvent pratiqué pour la détection et le suivi de tumeurs neuroendocrines, en particulier carcinoïdes. La sérotonine sanguine, également demandée dans ce cadre, est aussi élevée dans les syndromes autistiques alors que la mélatonine plasmatique y est diminuée. Quant à la sérotonine plasmatique, dont le pré-analytique est délicat, elle augmente, sans variation de la sérotonine sanguine, dans l'hypertension artérielle pulmonaire, l'insuffisance cardiaque ou une atteinte coronarienne.