Synteza, uwalnianie i funkcje katecholamin

The katecholaminy (CA) lub aminohormony to wszystkie substancje, które zawierają w swojej strukturze grupę katecholową i łańcuch boczny z grupą aminową. Mogą działać w naszym organizmie jako hormony lub neuroprzekaźniki.

Katecholaminy są klasą monoamin, które są syntetyzowane z tyrozyny. Główne z nich to dopamina, adrenalina i noradrenalina.

Składają się z bardzo ważnych neuroprzekaźników w naszym organizmie i pełnią wiele funkcji. Uczestniczą w mechanizmach neuronalnych i hormonalnych.

Niektóre funkcje centralnego układu nerwowego, które kontrolują, to ruch, poznanie, emocje, uczenie się i pamięć.

Katecholaminy odgrywają zasadniczą rolę w reakcjach na stres. W ten sposób uwalnianie tych substancji wzrasta, gdy doświadczasz stresu fizycznego lub emocjonalnego.

Na poziomie komórkowym substancje te modulują aktywność neuronów poprzez otwieranie lub zamykanie kanałów jonowych zgodnie z zaangażowanymi receptorami (Nicoll i in., 1990).

Poziomy katecholamin można obserwować poprzez badania krwi i moczu. W rzeczywistości katecholaminy są związane z około 50% białek we krwi.

Zmiany w neurotransmisji katecholamin wydają się wyjaśniać pewne zaburzenia neurologiczne i neuropsychiatryczne. Na przykład depresja jest związana z niskim poziomem tych substancji, w przeciwieństwie do lęku. Z drugiej strony, dopamina wydaje się odgrywać zasadniczą rolę w chorobach, takich jak choroba Parkinsona i schizofrenia.

Biosynteza katecholamin

Katecholaminy pochodzą z tyrozyny, aminokwasu, który tworzy białka. Może pochodzić bezpośrednio z diety (jako źródło egzogenne) lub syntetyzowane w wątrobie z fenyloalaniny (źródło endogenne).

Fenyloalanina jest niezbędnym aminokwasem dla ludzi. Jest uzyskiwany poprzez dietę, chociaż są one również obecne w niektórych substancjach psychoaktywnych.

Aby uzyskać odpowiedni poziom katecholamin, ważne jest spożywanie pokarmów bogatych w fenyloalaninę, takich jak czerwone mięso, jaja, ryby, produkty mleczne, ciecierzyca, soczewica, orzechy itp..

Występuje również w aspartamie, słodziku szeroko stosowanym w napojach bezalkoholowych i produktach dietetycznych. Jeśli chodzi o tyrozynę, można ją znaleźć w serze.

Aby katecholaminy powstały, tyrozyna musi być syntetyzowana przez hormon zwany hydroksylazą tyrozynową. Po hydroksylowaniu otrzymuje się L-DOPA (L-3,4-dihydroksyfenyloalaninę).

Następnie DOPA przechodzi proces dekarboksylacji poprzez enzym dekarboksylazę DOPA, wytwarzając dopaminę. 

Z dopaminy i dzięki beta-hydroksylowanej dopaminy osiąga się noradrenalinę (zwaną również noradrenaliną).

Adrenalina powstaje w szpiku nadnerczy, które znajdują się na nerkach. Powstaje z noradrenaliny. Adrenalina powstaje, gdy noradrenalinę syntetyzuje enzym N-metylotransferaza fenyloetanoloaminy (PNMT). Enzym ten występuje tylko w komórkach rdzenia nadnerczy.

Z drugiej strony, hamowanie syntezy katecholamin jest wytwarzane przez działanie AMPT (alfa metylo-p-tyrozyna). Jest to odpowiedzialne za hamowanie enzymu hydroksylazy tyrozynowej.

Gdzie produkowane są katecholaminy?

Jak wspomniano, główne katecholaminy pochodzą z nadnerczy. Szczególnie w rdzeniu nadnerczy tych gruczołów. Są wytwarzane dzięki komórkom zwanym chromafinami. W tym miejscu adrenalina jest wydzielana przez 80%, a noradrenalina w pozostałych 20%.

Te dwie substancje działają jak hormony sympatykomimetyczne. Oznacza to, że symulują skutki nadpobudliwości w sympatycznym układzie nerwowym. Zatem, gdy te substancje są uwalniane do krwioobiegu, obserwuje się wzrost ciśnienia krwi, zwiększony skurcz mięśni i zwiększone poziomy glukozy. Jak również przyspieszenie tętna i oddychania.

Z tego powodu katecholaminy są niezbędne do przygotowania reakcji na stres, walki lub ucieczki.

Norepinefryna lub norepinefryna jest syntetyzowana i przechowywana we włóknach pozagałkowych obwodowych nerwów współczulnych. Substancja ta jest również wytwarzana w komórkach locus coeruleus, w zestawie komórek zwanym A6.

Te neurony projektują do hipokampa, ciała migdałowatego, wzgórza i kory; stanowiący grzbietową ścieżkę noradrenaliny. Ten szlak wydaje się być zaangażowany w funkcje poznawcze, takie jak uwaga i pamięć.

Brzuszna droga, która łączy się z podwzgórzem, wydaje się uczestniczyć w funkcjach wegetatywnych, neuroendokrynnych i autonomicznych.

Z drugiej strony dopamina może również powstawać z rdzenia nadnerczy i obwodowych nerwów współczulnych. Działa jednak głównie jako neuroprzekaźnik centralnego układu nerwowego. W ten sposób występuje głównie w dwóch obszarach pnia mózgu: istocie czarnej i brzusznym obszarze nakrywkowym.

W szczególności główne grupy komórek dopaminergicznych znajdują się w brzusznym obszarze śródmózgowia, obszarze zwanym „grupą komórek A9”. Ta strefa obejmuje istotę czarną. Znajdują się one również w grupie komórek A10 (brzuszny obszar nakrywkowy).

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

Podczas gdy neurony strefy A10 przechodzą przez jądro półleżące, ciało migdałowate i kora przedczołowa, tworząc szlak mezokortykolimbiczny. Jest to niezbędne w motywacji, emocjach i tworzeniu wspomnień.

Ponadto istnieje inna grupa komórek dopaminergicznych w części podwzgórza, która łączy się z przysadką mózgową, aby wywierać funkcje hormonalne.

Istnieją również inne jądra w obszarze pnia mózgu, które są związane z adrenaliną, takie jak obszar postrema i przewód samotny. Jednak, aby uwolnić adrenalinę we krwi, konieczna jest obecność innego neuroprzekaźnika, acetylocholiny.. 

Uwalnianie katecholamin

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

Wynikiem jest wydzielanie katecholamin do przestrzeni pozakomórkowej w procesie zwanym egzocytozą..

Jak działają w ciele?

Istnieje szereg receptorów rozmieszczonych w całym organizmie, zwanych receptorami adrenergicznymi. Receptory te są aktywowane aminami katecholowymi i odpowiadają za wiele różnych funkcji.

Zazwyczaj, gdy dopamina, adrenalina lub noradrenalina wiążą się z tymi receptorami; następuje reakcja ucieczki lub walki. W ten sposób zwiększa tętno, napięcie mięśniowe i pojawia się rozszerzenie źrenic. Wpływają również na układ pokarmowy.

Ważne jest, aby pamiętać, że katecholaminy we krwi, które uwalniają rdzeń nadnerczy, wywierają wpływ na tkanki obwodowe, ale nie na mózg. Dzieje się tak, ponieważ układ nerwowy jest oddzielony barierą krew-mózg.

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

Funkcje

Katecholaminy mogą modulować bardzo różnorodne funkcje organizmu. Jak wspomniano wcześniej, mogą krążyć w krwi lub wywierać różny wpływ na mózg (np. Neuroprzekaźniki).

Następnie możesz dowiedzieć się o funkcjach, w których uczestniczą katecholaminy:

Funkcje serca

Wzrost poziomu adrenaliny (głównie) powoduje wzrost siły skurczowej serca. Ponadto zwiększa się częstotliwość uderzeń. Powoduje to zwiększenie podaży tlenu.

Funkcje naczyniowe

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

Funkcje przewodu pokarmowego

Wydaje się, że adrenalina zmniejsza ruchliwość i wydzielanie żołądkowe i jelitowe. Jak również skurcz zwieracza. Receptory adrenergiczne zaangażowane w te funkcje to a1, a2 i b2.

Funkcje moczowe

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

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

Funkcje oczu

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

Funkcje oddechowe

Katecholaminy wydają się zwiększać częstość oddechów. Ponadto ma silne działanie relaksujące oskrzela. Tym samym zmniejsza wydzieliny oskrzelowe wywierające działanie rozszerzające oskrzela.

Funkcje w ośrodkowym układzie nerwowym

W układzie nerwowym noradrenalina i dopamina zwiększają zdolność do leczenia, uwagi, koncentracji i stymulacji.

To sprawia, że ​​szybciej reagujemy na bodźce, uczymy się i pamiętamy lepiej. Pośredniczą również w odczuciach przyjemności i nagrody. Jednak podwyższone poziomy tych substancji są związane z problemami lękowymi. 

Chociaż niski poziom dopaminy wydaje się wpływać na pojawienie się zmian uwagi, trudności w nauce i depresji.

Funkcje silnika

Dopamina jest główną katecholaminą biorącą udział w kontrolowaniu ruchów. Odpowiedzialne obszary to istota czarna i zwoje podstawy (zwłaszcza jądro ogoniaste).

W rzeczywistości brak dopaminy w zwojach podstawy mózgu okazał się być przyczyną choroby Parkinsona.

Stres

Katecholaminy są bardzo ważne w regulacji stresu. Poziom tych substancji wzrasta, aby przygotować nasz organizm do reagowania na potencjalnie niebezpieczne bodźce. W ten sposób pojawiają się reakcje walki lub lotu.

Działania na układ odpornościowy

Wykazano, że stres wpływa na układ odpornościowy, w którym pośredniczą głównie adrenalina i noradrenalina. Gdy jesteśmy narażeni na stres, nadnercza uwalniają adrenalinę, podczas gdy noradrenalina jest wydzielana w układzie nerwowym. To unerwia organy zaangażowane w układ odpornościowy.

Wzrost katecholamin w bardzo przedłużony sposób powoduje chroniczny stres i osłabienie układu odpornościowego.

Analiza katecholamin w moczu i krwi

Organizm rozkłada katecholaminy i wydala je przez mocz. Dlatego też, poprzez analizę moczu, można zaobserwować ilość katecholamin wydzielanych w ciągu 24 godzin. Ten test można również wykonać poprzez badanie krwi.

Ten test jest zwykle przeprowadzany w celu zdiagnozowania guzów w nadnerczach (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 manifestować każdy rodzaj nadmiernego stresu, takiego jak infekcje w całym ciele, operacje lub urazy pourazowe.

Chociaż te poziomy mogą być zmienione, jeśli przyjmowano leki na ciśnienie krwi, leki przeciwdepresyjne, leki lub kofeinę. Ponadto spędzanie zimna może zwiększyć poziom katecholamin w analizie.

Niskie wartości mogą jednak wskazywać na cukrzycę lub zmiany w aktywności układu nerwowego.

Referencje

1. Brandan, N. C., Llanos, B., Cristina, I., Ruiz Díaz, D. A. N., i Rodríguez, A. N. (2010). Hormony nadnerczowe katecholamin. Katedra Biochemii Wydział Lekarski. [dostęp: 02 stycznia 2017]. 
2. Katecholamina (s.f.). Pobrane 2 stycznia 2017 r. Z Wikipedii.org.
3. Katecholamina (21 z 12 2009 r.). Źródło z Encyclopædia Britannica.
4. Katecholaminy we krwi. (s.f.). Pobrane 2 stycznia 2017 r. Z WebMD.
5. Katecholaminy w moczu. (s.f.). Pobrane 2 stycznia 2017 r. Z WebMD.
6. Carlson, N.R. (2006). Fizjologia zachowań, wyd. 8, Madryt: Pearson. pp: 117-120.
7. Gómez-González, B. i Escobar, A. (2006). Stres i układ odpornościowy. Rev Mex Neuroci, 7 (1), 30-8.
8. Kobayashi, K. (2001). Rola sygnalizacji katecholaminowej w funkcjach mózgu i układu nerwowego: nowe spostrzeżenia z mysiego badania genetyki molekularnej. In Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings (tom 6, nr 1, str. 115-121). Nature Publishing Group.
9. Nicoll, RA, Malenka, RC i Kauer, JA (1990). Porównanie funkcjonalne podtypów receptorów neuroprzekaźnikowych w ośrodkowym układzie nerwowym ssaków. Physiol Rev. 70: 513-565.