KATECHOLAMÍNY: SYNTÉZA, UVOĽŇOVANIE A FUNKCIE - NEUROPSYCHOLOGY - 2024

Tieto katecholamíny alebo aminohormonas sú látky, ktoré obsahujú vo svojej štruktúre katecholovou skupinu a postranný reťazec s aminoskupinou. Môžu v našom tele fungovať ako hormóny alebo ako neurotransmitery.

Katecholamíny sú triedou monoamínov, ktoré sú syntetizované z tyrozínu. Medzi hlavné patria dopamín, adrenalín a norepinefrín. Skladajú sa z veľmi dôležitých neurotransmiterov v našom tele a majú viac funkcií; podieľajú sa na nervových aj endokrinných mechanizmoch.

Molekulárna štruktúra norepinefrínu (noradrenalínu) z katecholamínovej rodiny.

Niektoré z funkcií centrálneho nervového systému, ktoré kontrolujú, sú pohyb, poznanie, emócie, učenie a pamäť. Zohrávajú tiež zásadnú úlohu pri reakciách na stres. Týmto spôsobom sa uvoľňovanie týchto látok zvyšuje, keď dochádza k fyzickému alebo emocionálnemu stresu. Na bunkovej úrovni tieto látky modulujú neuronálnu aktivitu otváraním alebo zatváraním iónových kanálov podľa zapojených receptorov.

Hladiny katecholamínu sa dajú zistiť pomocou krvných a močových testov. V skutočnosti sú katecholamíny viazané na približne 50% proteínov v krvi.

Zdá sa, že zmeny neurotransmisie katecholamínov vysvetľujú určité neurologické a neuropsychiatrické poruchy. Napríklad depresia je spojená s nízkymi hladinami týchto látok, na rozdiel od úzkosti. Na druhej strane sa zdá, že dopamín hrá dôležitú úlohu pri chorobách, ako sú Parkinsonova choroba a schizofrénia.

Biosyntéza katecholamínov

Katecholamíny sú odvodené od tyrozínu, aminokyseliny, ktorá vytvára proteíny. Môže byť odvodený priamo z potravy (ako exogénny zdroj) alebo syntetizovaný v pečeni z fenylalanínu (ako endogénny zdroj).

fenylalanín

Fenylalanín je pre človeka esenciálnou aminokyselinou. Získava sa prostredníctvom stravovania, hoci sa vyskytuje aj v niektorých psychoaktívnych látkach.

Na dosiahnutie dostatočnej úrovne katecholamínov je dôležité konzumovať potraviny bohaté na fenylalanín, ako je červené mäso, vajcia, ryby, mliečne výrobky, cícer, šošovica, orechy atď.

tyrozín

Chemická štruktúra aminokyseliny tyrozín (zdroj: klavecín prostredníctvom Wikimedia Commons)

Pokiaľ ide o tyrozín, nachádza sa v syre. Aby sa vytvorili katecholamíny, tyrozín musí byť syntetizovaný hormónom nazývaným tyrozínhydroxyláza. Po hydroxylácii sa získa L-DOPA (L-3,4-dihydroxyfenylalanín).

Dopamín a norepinefrín

Potom DOPA prechádza dekarboxylačným procesom prostredníctvom enzýmu DOPA dekarboxylázy za vzniku dopamínu.

Dopamínová 2D molekula.

Z dopamínu a vďaka beta-hydroxylovanému dopamínu sa získa norepinefrín (tiež nazývaný norepinefrín).

Molekula norepinefrínu

adrenalín

Epinefrín sa vyrába v drene nadobličiek, ktoré sa nachádzajú nad obličkami. Vyplýva z norepinefrínu. Epinefrín vzniká, keď je norepinefrín syntetizovaný enzýmom fenyletanolamín N-metyltransferáza (PNMT). Tento enzým sa nachádza iba v bunkách nadobličkovej drene.

Štruktúra adrenalínu

Na druhej strane, inhibícia syntézy katecholamínov je produkovaná pôsobením AMPT (alfa-metyl-p-tyrozín). To je zodpovedné za inhibíciu enzýmu tyrozín-hydroxylázy.

Kde sa vyrábajú katecholamíny?

Hlavné katecholamíny majú pôvod v nadobličkách, konkrétne v nadobličkách týchto žliaz. Vyrábajú sa vďaka bunkám nazývaným chromafíny: na tomto mieste sa adrenalín vylučuje v 80% a noradrenalín vo zvyšných 20%.

Tieto dve látky pôsobia ako sympatomimetické hormóny. To znamená, že simulujú účinky hyperaktivity na sympatický nervový systém. Keď sa teda tieto látky uvoľňujú do krvného obehu, dochádza k zvýšeniu krvného tlaku, väčšej kontrakcii svalov a zvýšeniu hladín glukózy. Rovnako ako zrýchlenie srdcového rytmu a dýchanie.

Z tohto dôvodu sú katecholamíny nevyhnutné na prípravu na stres, boj alebo letové reakcie.

Norepinefrín alebo norepinefrín

Norepinefrín alebo norepinefrín sa syntetizuje a ukladá do postgangliových vlákien periférnych sympatických nervov. Táto látka sa tiež produkuje v bunkách lokusu coeruleus v bunkovej skupine nazývanej A6.

Tieto neuróny sa premietajú do hippocampu, amygdaly, talamu a kôry; tvoriace dorzálnu norepinefrinálnu cestu. Zdá sa, že táto cesta je zapojená do kognitívnych funkcií, ako je pozornosť a pamäť.

Zdá sa, že ventrálna dráha, ktorá sa spája s hypotalamom, sa podieľa na vegetatívnych, neuroendokrinných a autonómnych funkciách.

dopamín

Na druhej strane dopamín môže tiež vznikať z nadobličkovej drene a periférnych sympatických nervov. Funguje však predovšetkým ako neurotransmiter v centrálnom nervovom systéme. Takto sa vyskytuje hlavne v dvoch oblastiach mozgového kmeňa: substantia nigra a ventrálnej tegmentálnej oblasti.

Konkrétne sa hlavné skupiny dopaminergných buniek nachádzajú vo ventrálnej oblasti stredného mozgu, oblasti nazývanej „bunková skupina A9“. Táto zóna obsahuje čiernu látku. Nachádza sa tiež v bunkovej skupine A10 (ventrálna oblasť tegmentálu).

Neuróny A9 premietajú svoje vlákna na jadro kaudátu a na putamény, čím tvoria nigrostriatálnu dráhu. To je nevyhnutné pre riadenie motora.

Kým neuróny zóny A10 prechádzajú jadrom accumbens, amygdala a prefrontálna kôra tvoria mezokortikoidickú cestu. To je nevyhnutné pri motivácii, emóciách a formovaní spomienok.

Okrem toho existuje ďalšia skupina dopaminergných buniek v časti hypotalamu, ktorá sa spája s hypofýzou a má hormonálne funkcie.

V oblasti mozgového kmeňa existujú aj ďalšie jadrá, ktoré sú spojené s adrenalínom, ako sú napríklad plošné pošmy a solitárny trakt. Na to, aby sa adrenalín uvoľnil do krvi, je však potrebná prítomnosť iného neurotransmitera, acetylcholínu.

uvoľnenie

Aby došlo k uvoľneniu katecholamínov, je potrebné predchádzajúce uvoľnenie acetylcholínu. K tomuto uvoľneniu môže dôjsť napríklad vtedy, keď zistíme nebezpečenstvo. Acetylcholín inervuje nadobličku a vytvára rad bunkových udalostí.

Molekulárna štruktúra acetylcholínu

Výsledkom je vylučovanie katecholamínov do extracelulárneho priestoru procesom nazývaným exocytóza.

Ako pôsobia v tele?

V tele sa nachádza množstvo receptorov nazývaných adrenergické receptory. Tieto receptory sú aktivované katecholamínmi a sú zodpovedné za celý rad funkcií.

Zvyčajne sa dopamín, adrenalín alebo noradrenalín viažu na tieto receptory; existuje bojová alebo letová reakcia. Tým sa zvyšuje srdcová frekvencia, zvyšuje sa svalové napätie a rozširujú sa zrenice. Ovplyvňujú aj gastrointestinálny systém.

Je dôležité si uvedomiť, že krvné katecholamíny uvoľňované nadobličkou majú účinok na periférne tkanivá, ale nie na mozog. Je to preto, že nervový systém je oddelený hematoencefalickou bariérou.

Existujú tiež špecifické receptory pre dopamín, ktoré sú 5 typov. Tieto sa nachádzajú v nervovom systéme, najmä v hippocampe, nucleus accumbens, mozgovej kôre, amygdale a substantia nigra.

Vlastnosti

Katecholamíny môžu modulovať veľmi rozmanité funkcie tela. Ako je uvedené vyššie, môžu cirkulovať v krvi alebo mať rôzne účinky v mozgu (ako neurotransmitery).

Ďalej budete môcť poznať funkcie, na ktorých sa podieľajú katecholamíny:

Srdcové funkcie

Zvýšením hladín adrenalínu (hlavne) dochádza k zvýšeniu kontraktilnej sily srdca. Okrem toho sa zvyšuje frekvencia srdcového rytmu. To spôsobuje zvýšenie prísunu kyslíka.

Cievne funkcie

Všeobecne platí, že zvýšenie katecholamínov spôsobuje vazokonstrikciu, to znamená kontrakciu krvných ciev. Dôsledkom je zvýšenie krvného tlaku.

Gastrointestinálne funkcie

Zdá sa, že adrenalín znižuje motilitu a vylučovanie žalúdka a čriev. Rovnako ako kontrakcia zvieračov. Adrenergické receptory zapojené do týchto funkcií sú al, a2 a b2.

Močové funkcie

Epinefrín uvoľňuje sval detrusoru močového mechúra (takže sa môže ukladať viac moču). Zároveň kontraktuje trigon a zvierač, aby umožnil zadržiavanie moču.

Mierne dávky dopamínu však zvyšujú prietok krvi obličkami a vyvolávajú diuretický účinok.

Očné funkcie

Nárast katecholamínov tiež spôsobuje dilatáciu žiakov (mydriáza). Okrem zníženia vnútroočného tlaku.

Dýchacie funkcie

Zdá sa, že katecholamíny zvyšujú rýchlosť dýchania. Okrem toho má silné bronchiálne relaxačné účinky. Znižuje tak bronchiálnu sekréciu a má bronchodilatačný účinok.

Funkcie v centrálnom nervovom systéme

V nervovom systéme norepinefrín a dopamín zvyšujú bdelosť, pozornosť, koncentráciu a spracovanie stimulov.

Núti nás to rýchlejšie reagovať na podnety a núti nás sa učiť a pamätať si lepšie. Sprostredkovávajú tiež pocity radosti a odmeny. Zvýšené hladiny týchto látok však boli spojené s problémami úzkosti.

Aj keď sa zdá, že nízka hladina dopamínu ovplyvňuje výskyt porúch pozornosti, ťažkostí s učením a depresie.

Funkcie motora

Dopamín je hlavným katecholamínom, ktorý sa podieľa na sprostredkovaní kontroly pohybu. Zodpovednými oblasťami sú substantia nigra a bazálne gangliá (najmä jadro kaudátu).

V skutočnosti sa ukázalo, že neprítomnosť dopamínu v bazálnych gangliách je pôvodom Parkinsonovej choroby.

stres

Katecholamíny sú veľmi dôležité pri regulácii stresu. Hladiny týchto látok sú zvýšené, aby pripravili naše telo na potenciálne nebezpečné podnety. Takto sa objavujú bojové alebo letové reakcie.

Pôsobenie na imunitný systém

Ukázalo sa, že stres ovplyvňuje imunitný systém, ktorý je sprostredkovaný primárne adrenalínom a norepinefrínom. Keď sme vystavení stresu, nadobličky uvoľňujú adrenalín, zatiaľ čo nervový systém vylučuje norepinefrín. Toto inervuje orgány zapojené do imunitného systému.

Veľmi predĺžený nárast katecholamínov spôsobuje chronický stres a oslabenie imunitného systému.

Analýza katecholamínov v moči a krvi

Telo štiepi katecholamíny a vylučuje ich močom. Preto pomocou analýzy moču je možné pozorovať množstvo katecholamínov vylučovaných v priebehu 24 hodín. Tento test je možné vykonať aj krvným testom.

Tento test sa zvyčajne vykonáva na diagnostiku nádorov v nadobličkách (feochromocytóm). Nádor v tejto oblasti by spôsobil uvoľnenie príliš veľkého množstva katecholamínov. Čo by sa prejavilo na príznakoch, ako je hypertenzia, nadmerné potenie, bolesti hlavy, tachykardia a tras.

Vysoká hladina katecholamínov v moči môže tiež prejavovať akýkoľvek typ nadmerného stresu, napríklad infekcie celého tela, chirurgický zákrok alebo traumatické zranenia.

Aj keď tieto hladiny môžu byť zmenené, ak užívali lieky na krvný tlak, antidepresíva, lieky alebo kofeín. Okrem toho môže byť za studena zvýšené množstvo katecholamínov v analýze.

Nízke hodnoty však môžu naznačovať diabetes alebo zmeny v činnosti nervového systému.

Referencie

1. Brandan, NC, Llanos, B., Cristina, I., Ruiz Díaz, DAN a Rodríguez, AN (2010). Hormóny katecholamínu nadobličiek. Katedra biochemickej medicíny Lekárska fakulta. ,
2. Katecholamínov. (SF). Získané 2. januára 2017, z Wikipedia.org.
3. Katecholamínov. (21 z 12 z roku 2009). Získané z Encyclopædia Britannica.
4. Katecholamíny v krvi. (SF). Získané z 2. januára 2017, z WebMD.
5. Katecholamíny v moči. (SF). Získané z 2. januára 2017, z WebMD.
6. Carlson, NR (2006). Fyziológia správania 8. vydanie Madrid: Pearson. str. 117-120.
7. Gómez-González, B. a Escobar, A. (2006). Stres a imunitný systém. Rev Mex Neuroci, 7 (1), 30-8.