カルチノイドは他の腫瘍と同様に、原因が未だ解明されていません。この疾患の多くの症状は、腫瘍のホルモン活性によって引き起こされることが指摘されています。最も確実な証拠は、腫瘍細胞がアミノ酸トリプトファンの変換産物であるセロトニン(5-ヒドロキシトリプタミン)を分泌し、その血中濃度が0.1~0.3μg/mlに達するというものです。モノアミン酸化酵素の影響下で、セロトニンの大部分は5-ヒドロキシインドール酢酸に変換され、尿中に排泄されます。尿中では、カルチノイドでは、その変換の最終産物である5-ヒドロキシインドール酢酸(5-HIAA)の含有量が急増し、多くの場合50~500mg(正常範囲では2~10mg)に達します。
トリプトファンからセロトニンを生成するプロセスは、複雑な酵素反応であり、複数の段階を経て進行します。セロトニンの生物学的機能は非常に広範囲に及ぶことが知られています。中枢神経系の調節に関与し、血管収縮作用を持ち、平滑筋の緊張を高め、血液凝固を促進し、腎臓への血液供給を調節するなど、様々な作用があります。ヒトでは、セロトニンの摂取により、血圧の上昇、徐脈、喘息発作を伴う顕著な気管支痙攣、平滑筋のほぼ全身の痙攣(縮瞳、腸管および膀胱の痛みおよびしぶり、女性では子宮収縮)が起こります。消化管の運動性、唾液を含むすべての消化液の分泌が促進されます。体内では、セロトニンは主に結合型で存在し、そのほとんどは血小板に固定されています。結合型のセロトニンは生理的に不活性です。いくつかのタンパク質、脂質、細胞多糖類がセロトニンの結合に関与しています。
セロトニンの生理活性は、血液中に遊離状態で存在するときに発現します。腫瘍からのセロトニンの放出は、カルチノイド(セロトニン)発作中に観察される複雑な一連の身体反応を説明しています。
近年、腫瘍が他の生物学的に活性な物質も生成することが証明されています。リシルブラジキニンとブラジキニンは、キニノーゲン(血漿α2グロブリンに関連)、ヒスタミン、プロスタグランジンに対するカリクレインの作用の結果として生成され、ここ数十年で証明されているようにポリペプチドP、つまり多ホルモン性です。
カルチノイドが形成される銀親和細胞は、文献では腸クロマフィン細胞、基底顆粒細胞(細胞の基底部分には、組織化学的に検査すると銀親和性、クロマフィン性、酸性、アルカリ性、その他の反応を示す顆粒が含まれる)、黄色細胞、腸管銀親和細胞(クルチツキー細胞)、ハイデンハイン細胞、シュミット細胞とも呼ばれています。
これらの細胞は消化管粘膜に拡散して存在するだけでなく、他の臓器にも存在し、内分泌機能を果たしていることが判明しました。当初、これらの細胞系は「拡散内分泌器官」または「拡散内分泌系」と呼ぶことが提案され、1954年以降は「傍分泌腺」という用語が使用されるようになりました。その後、ピアース(1968~1972年)は「APUD系」という概念を提唱しました。これは内分泌細胞系を含み、アミン前駆体を吸収し、その後脱炭酸してアミン(オリゴペプチド(ヒスタミン、セロトニン、コリンなど)やポリペプチドホルモンを放出する能力を備えています。これらの腸管銀親和細胞は約15種類(さらに多い可能性もある)が分化しており、それぞれの分類が提案されています。
消化管内分泌細胞の研究は、特にカルチノイド腫瘍の性質をより明確に理解し、これらの疾患の臨床症状を説明する上で非常に重要です。カルチノイド腫瘍の患者における内分泌(「一般的な」)症状の違いは、これらの腫瘍細胞が産生する多様な生理活性物質によって説明されます。
カルチノイド症候群の典型的な臨床像は、空腸と盲腸から発生する腫瘍に最も特徴的です。