KATECHOLAMINY: SYNTEZA, UWALNIANIE I FUNKCJE - NEUROPSYCHOLOGIA - 2025

W katecholaminy lub aminohormonas są substancje zawierające w swojej strukturze grupę katecholu i łańcuch boczny z grupą aminową. Mogą działać w naszym organizmie jako hormony lub neuroprzekaźniki.

Katecholaminy to klasa monoamin, które są syntetyzowane z tyrozyny. Najważniejsze z nich to dopamina, adrenalina i norepinefryna. Składają się z bardzo ważnych neuroprzekaźników w naszym organizmie i pełnią wiele funkcji; uczestniczą zarówno w mechanizmach nerwowych, jak i hormonalnych.

Budowa molekularna norepinefryny (noradrenaliny) z rodziny katecholamin.

Niektóre z funkcji ośrodkowego układu nerwowego, które kontrolują, to ruch, poznanie, emocje, uczenie się i pamięć. Odgrywają również fundamentalną rolę w reakcjach na stres. W ten sposób uwalnianie tych substancji zwiększa się, gdy doświadczany jest stres fizyczny lub emocjonalny. Na poziomie komórkowym substancje te modulują aktywność neuronów, otwierając lub zamykając kanały jonowe zgodnie z zaangażowanymi receptorami.

Poziom katecholamin można sprawdzić w badaniach krwi i moczu. W rzeczywistości katecholaminy są związane z około 50% białek we krwi.

Wydaje się, że zmiany w neurotransmisji katecholamin wyjaśniają pewne zaburzenia neurologiczne i neuropsychiatryczne. Na przykład depresja jest związana z niskim poziomem tych substancji, w przeciwieństwie do lęku. Z drugiej strony wydaje się, że dopamina odgrywa istotną rolę w chorobach, takich jak choroba Parkinsona i schizofrenia.

Biosynteza katecholamin

Katecholaminy pochodzą z tyrozyny, aminokwasu tworzącego białka. Może pochodzić bezpośrednio z diety (jako źródło egzogenne) lub być syntetyzowany w wątrobie z fenyloalaniny (jako źródło endogenne).

Fenyloalanina

Fenyloalanina jest aminokwasem niezbędnym dla człowieka. Uzyskuje się je poprzez dietę, chociaż występują one również w niektórych substancjach psychoaktywnych.

Aby mieć odpowiedni poziom katecholamin, ważne jest, aby spożywać pokarmy bogate w fenyloalaninę, takie jak czerwone mięso, jajka, ryby, nabiał, ciecierzyca, soczewica, orzechy itp.

Tyrozyna

Struktura chemiczna aminokwasu tyrozyny (źródło: Clavecin za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Jeśli chodzi o tyrozynę, można ją znaleźć w serze. Aby powstały katecholaminy, tyrozyna musi być syntetyzowana przez hormon zwany hydroksylazą tyrozynową. Po hydroksylacji otrzymuje się L-DOPA (L-3,4-dihydroksyfenyloalaninę).

Dopamina i norepinefryna

Następnie DOPA przechodzi proces dekarboksylacji przez enzym dekarboksylazę DOPA, produkując dopaminę.

Cząsteczka dopaminy 2D.

Z dopaminy oraz dzięki beta-hydroksylowanej dopaminie otrzymywana jest norepinefryna (zwana także norepinefryną).

Cząsteczka noradrenaliny

Adrenalina

Epinefryna jest wytwarzana w rdzeniu nadnerczy, które znajdują się powyżej nerek. Powstaje z noradrenaliny. Epinefryna powstaje, gdy noradrenalina jest syntetyzowana przez enzym N-metylotransferazę fenyloetanoloaminy (PNMT). Enzym ten występuje tylko w komórkach rdzenia nadnerczy.

Struktura adrenaliny

Z drugiej strony zahamowanie syntezy katecholamin jest spowodowane działaniem AMPT (alfa-metylo-p-tyrozyna). Jest to odpowiedzialne za hamowanie enzymu hydroksylazy tyrozyny.

Gdzie produkowane są katecholaminy?

Główne katecholaminy pochodzą z nadnerczy, zwłaszcza z rdzenia nadnerczy tych gruczołów. Powstają dzięki komórkom zwanym chromafinami: w tym miejscu w 80% wydzielana jest adrenalina, a w pozostałych 20% noradrenalina.

Te dwie substancje działają jak hormony sympatykomimetyczne. Oznacza to, że symulują wpływ nadpobudliwości na współczulny układ nerwowy. Tak więc, gdy te substancje są uwalniane do krwiobiegu, obserwuje się wzrost ciśnienia krwi, silniejszy skurcz mięśni i wzrost poziomu glukozy. A także przyspieszenie akcji serca i oddychanie.

Z tego powodu katecholaminy są niezbędne, aby przygotować się na reakcję na stres, walkę lub ucieczkę.

Norepinefryna lub norepinefryna

Noradrenalina lub norepinefryna jest syntetyzowana i przechowywana we włóknach postganglionowych obwodowych nerwów współczulnych. Substancja ta jest również wytwarzana w komórkach miejsca sinawego, w grupie komórek zwanej A6.

Te neurony przenoszą się do hipokampu, ciała migdałowatego, wzgórza i kory; stanowiące grzbietowy szlak norepinefrynalny. Ta ścieżka wydaje się być zaangażowana w funkcje poznawcze, takie jak uwaga i pamięć.

Wydaje się, że ścieżka brzuszna, która łączy się z podwzgórzem, bierze udział w funkcjach wegetatywnych, neuroendokrynnych i autonomicznych.

Dopamina

Z drugiej strony dopamina może również pochodzić z rdzenia nadnerczy i obwodowych nerwów współczulnych. Jednak działa przede wszystkim jako neuroprzekaźnik w ośrodkowym układzie nerwowym. W ten sposób występuje głównie w dwóch obszarach pnia mózgu: istocie czarnej i brzusznej części nakrywkowej.

Konkretnie, główne grupy komórek dopaminergicznych znajdują się w brzusznej części śródmózgowia, obszarze zwanym „grupą komórek A9”. Ta strefa obejmuje czarną substancję. Są również zlokalizowane w grupie komórek A10 (brzuszny obszar nakrywki).

Neurony A9 wysyłają swoje włókna do jądra ogoniastego i do skorupy, tworząc szlak nigrostriatalny. Ma to zasadnicze znaczenie dla sterowania silnikiem.

Podczas gdy neurony strefy A10 przechodzą przez jądro ciała półleżącego, ciało migdałowate i korę przedczołową, tworząc szlak mezokortykolimbiczny. Ma to zasadnicze znaczenie dla motywacji, emocji i tworzenia wspomnień.

Ponadto w części podwzgórza występuje inna grupa komórek dopaminergicznych, które łączą się z przysadką mózgową i pełnią funkcje hormonalne.

Istnieją również inne jądra w okolicy pnia mózgu, które są związane z adrenaliną, takie jak obszar pośmiertny i pojedynczy przewód. Jednak, aby adrenalina dostała się do krwi, konieczna jest obecność innego neuroprzekaźnika, acetylocholiny.

Wydanie

Aby nastąpiło uwolnienie katecholamin, konieczne jest wcześniejsze uwolnienie acetylocholiny. To uwolnienie może wystąpić, na przykład, gdy wykryjemy zagrożenie. Acetylocholina unerwia rdzeń nadnerczy i wywołuje szereg zdarzeń komórkowych.

Struktura cząsteczkowa acetylocholiny

Rezultatem jest wydzielanie katecholamin do przestrzeni zewnątrzkomórkowej w procesie zwanym egzocytozą.

Jak działają w organizmie?

Istnieje szereg receptorów rozmieszczonych w całym ciele zwanych receptorami adrenergicznymi. Te receptory są aktywowane przez katecholaminy i odpowiadają za wiele różnych funkcji.

Zwykle, gdy dopamina, epinefryna lub noradrenalina wiążą się z tymi receptorami; występuje reakcja walki lub ucieczki. W ten sposób wzrasta częstość akcji serca, wzrasta napięcie mięśni, a źrenice rozszerzają się. Wpływają również na układ pokarmowy.

Należy zauważyć, że katecholaminy we krwi uwalniane przez rdzeń nadnerczy wywierają wpływ na tkanki obwodowe, ale nie na mózg. Dzieje się tak, ponieważ układ nerwowy jest oddzielony barierą krew-mózg.

Istnieją również specyficzne receptory dopaminy, których jest 5 typów. Znajdują się one w układzie nerwowym, zwłaszcza w hipokampie, jądrze półleżącym, korze mózgowej, ciele migdałowatym i istocie czarnej.

cechy

Katecholaminy mogą modulować bardzo różnorodne funkcje organizmu. Jak wspomniano powyżej, mogą krążyć we krwi lub mieć różny wpływ na mózg (jako neuroprzekaźniki).

Następnie będziesz mógł poznać funkcje, w których uczestniczą katecholaminy:

Funkcje serca

Poprzez wzrost poziomu adrenaliny (głównie) następuje wzrost siły skurczu serca. Ponadto zwiększa się częstotliwość bicia serca. Powoduje to wzrost podaży tlenu.

Funkcje naczyniowe

Generalnie wzrost katecholamin powoduje zwężenie naczyń, czyli skurcz naczyń krwionośnych. Konsekwencją jest wzrost ciśnienia krwi.

Funkcje żołądkowo-jelitowe

Wydaje się, że epinefryna zmniejsza ruchliwość oraz wydzielanie żołądka i jelit. Jak również skurcz zwieraczy. Receptory adrenergiczne biorące udział w tych funkcjach to a1, a2 i b2.

Funkcje moczowe

Epinefryna rozluźnia mięsień wypieracza pęcherza (dzięki czemu można przechowywać więcej moczu). Jednocześnie obkurcza trygon i zwieracz, aby umożliwić zatrzymanie moczu.

Jednak umiarkowane dawki dopaminy zwiększają przepływ krwi do nerek, wywierając działanie moczopędne.

Funkcje oczu

Wzrost zawartości katecholamin powoduje również rozszerzenie źrenic (rozszerzenie źrenic). Oprócz spadku ciśnienia wewnątrzgałkowego.

Funkcje oddechowe

Wydaje się, że aminy katecholowe zwiększają częstość oddechów. Ponadto ma silne działanie relaksujące oskrzela. W ten sposób zmniejsza wydzielinę oskrzelową, wywierając działanie rozszerzające oskrzela.

Funkcje w ośrodkowym układzie nerwowym

W układzie nerwowym noradrenalina i dopamina zwiększają czujność, uwagę, koncentrację i przetwarzanie bodźców.

Sprawia, że ​​szybciej reagujemy na bodźce, lepiej się uczymy i pamiętamy. Pośredniczą także w uczuciu przyjemności i nagrody. Jednak podwyższony poziom tych substancji wiąże się z problemami lękowymi.

Podczas gdy niski poziom dopaminy wydaje się wpływać na pojawianie się zaburzeń uwagi, trudności w nauce i depresji.

Funkcje motoryczne

Dopamina jest główną katecholaminą zaangażowaną w kontrolę ruchów. Odpowiedzialnymi obszarami są istota czarna i zwoje podstawy (zwłaszcza jądro ogoniaste).

W rzeczywistości wykazano, że brak dopaminy w zwojach podstawy mózgu jest przyczyną choroby Parkinsona.

Naprężenie

Aminy katecholowe są bardzo ważne w regulacji stresu. Poziomy tych substancji są podnoszone, aby przygotować nasz organizm do reagowania na potencjalnie niebezpieczne bodźce. Tak pojawiają się reakcje walki lub ucieczki.

Działania na układ odpornościowy

Wykazano, że stres wpływa na układ odpornościowy, w którym pośredniczą głównie adrenalina i norepinefryna. Kiedy jesteśmy narażeni na stres, nadnercza uwalnia adrenalinę, podczas gdy układ nerwowy wydziela noradrenalinę. To unerwia narządy zaangażowane w układ odpornościowy.

Bardzo długotrwały wzrost katecholamin wywołuje chroniczny stres i osłabienie układu odpornościowego.

Analiza katecholamin w moczu i krwi

Organizm rozkłada katecholaminy i wydala je z moczem. Dlatego poprzez analizę moczu można zaobserwować ilość katecholamin wydzielanych w okresie 24 godzin. Ten test można również wykonać za pomocą badania krwi.

Ten test jest zwykle wykonywany w celu zdiagnozowania guzów nadnerczy (guz chromochłonny). Guz w tym obszarze spowodowałby uwolnienie zbyt wielu katecholamin. Co znalazłoby odzwierciedlenie w objawach, takich jak nadciśnienie, nadmierne pocenie się, bóle głowy, tachykardia i drżenie.

Wysoki poziom katecholamin w moczu może również objawiać wszelkiego rodzaju nadmierny stres, taki jak infekcje całego ciała, operacje lub urazy.

Chociaż poziomy te mogą ulec zmianie, jeśli zażyli leki na ciśnienie krwi, leki przeciwdepresyjne, leki lub kofeinę. Ponadto zimno może zwiększyć poziom katecholamin w analizie.

Jednak niskie wartości mogą wskazywać na cukrzycę lub zmiany w czynności układu nerwowego.

Bibliografia

1. Brandan, NC, Llanos, B., Cristina, I., Ruiz Díaz, DAN i Rodríguez, AN (2010). Hormony katecholaminowe nadnerczy. Katedra Wydziału Lekarskiego Biochemii. .
2. Katecholamina. (sf). Pobrane 2 stycznia 2017 r. Z Wikipedia.org.
3. Katecholamina. (21 z 12 2009). Otrzymane z Encyclopædia Britannica.
4. Katecholaminy we krwi. (sf). Pobrane 2 stycznia 2017 r. Z WebMD.
5. Katecholaminy w moczu. (sf). Pobrane 2 stycznia 2017 r. Z WebMD.
6. Carlson, NR (2006). Fizjologia zachowania Wydanie 8, Madryt: Pearson. pp: 117-120.
7. Gómez-González, B., & Escobar, A. (2006). Stres i układ odpornościowy. Rev Mex Neuroci, 7 (1), 30-8.