Syntéza, uvoľňovanie a funkcie katecholamínov

katecholamíny (CA) alebo aminohormóny sú všetky tie látky, ktoré obsahujú vo svojej štruktúre katecholovú skupinu a bočný reťazec s aminoskupinou. Môžu pracovať v našom tele ako hormóny alebo ako neurotransmitery.

Katecholamíny sú triedou monoamínov, ktoré sú syntetizované z tyrozínu. Hlavnými sú dopamín, adrenalín a noradrenalín.

Skladajú sa z veľmi dôležitých neurotransmiterov v našom tele a vykonávajú viaceré funkcie. Podieľajú sa na nervových aj endokrinných mechanizmoch.

Niektoré funkcie centrálnej nervovej sústavy, ktoré kontrolujú pohyb, poznávanie, emócie, učenie a pamäť.

Katecholamíny hrajú zásadnú úlohu v stresových reakciách. Týmto spôsobom sa uvoľňovanie týchto látok zvyšuje, keď pociťujete fyzický alebo emocionálny stres.

Na úrovni buniek tieto látky modulujú neuronálnu aktivitu otvorením alebo uzatvorením iónových kanálov podľa príslušných receptorov (Nicoll et al., 1990)..

Hladiny katecholamínu sa môžu pozorovať 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 zohráva zásadnú úlohu pri chorobách, ako je Parkinsonova choroba a schizofrénia.

Biosyntéza katecholamínov

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

Fenylalanín je esenciálna aminokyselina pre ľudí. Získava sa prostredníctvom stravy, aj keď sú prítomné aj v niektorých psychoaktívnych látkach.

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

Nachádza sa tiež v aspartame, sladidle široko používanom v nealkoholických nápojoch a diétnych výrobkoch. Čo sa týka tyrozínu, možno ho nájsť v syre.

Pre vytvorenie katecholamínov sa musí tyrozín syntetizovať hormónom nazývaným tyrozínhydroxyláza. Po hydroxylácii sa získa L-DOPA (L-3,4-dihydroxyfenylalanín).

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

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

Adrenalín sa tvorí v dreni nadobličiek, ktoré sa nachádzajú na obličkách. Vzniká z noradrenalínu. Adrenalín vzniká, keď je noradrenalín syntetizovaný enzýmom fenyletanolamín N-metyltransferázou (PNMT). Tento enzým sa nachádza iba v bunkách nadobličky.

Na druhej strane, inhibícia syntézy katecholamínov sa uskutočňuje pôsobením AMPT (alfa-metyl-p-tyrozínu). To je zodpovedné za inhibíciu enzýmu tyrozínhydroxylázy.

Kde sa vyrábajú katecholamíny?

Ako už bolo uvedené, hlavné katecholamíny pochádzajú z nadobličiek. Konkrétne v drene nadobličiek týchto žliaz. Vyrábajú sa vďaka bunkám nazývaným chromafíny. V tomto mieste je adrenalín vylučovaný 80% a noradrenalín vo zvyšných 20%..

Tieto dve látky pôsobia ako sympatomimetické hormóny. To znamená, že simulujú účinky hyperaktivity v sympatickom nervovom systéme. Keď sa tieto látky uvoľňujú do krvného obehu, dochádza k zvýšeniu krvného tlaku, zvýšeniu svalovej kontrakcie a zvýšeniu hladín glukózy. Rovnako ako zrýchlenie srdcovej frekvencie a dýchania.

Z tohto dôvodu sú katecholamíny nevyhnutné na prípravu reakcií na stres, boj alebo let.

Norepinefrin alebo norepinefrín sa syntetizuje a uchováva v postganglionických vláknach periférnych sympatických nervov. Táto látka je tiež produkovaná v bunkách locus coeruleus, v bunkovej množine nazvanej A6.

Tieto neuróny premietajú do hipokampu, amygdaly, talamu a kôry; tvoriace dorzálnu norepinefrinegickú dráhu. Zdá sa, že táto cesta sa podieľa na kognitívnych funkciách, ako je pozornosť a pamäť.

Zdá sa, že ventrálna cesta, ktorá sa spája s hypotalamom, sa zúčastňuje vegetatívnych, neuroendokrinných a autonómnych funkcií.

Na druhej strane, dopamín môže tiež vznikať z nadobličiek a periférnych sympatických nervov. Pracuje však hlavne ako neurotransmiter centrálneho nervového systému. Týmto spôsobom sa vyskytuje väčšinou v dvoch oblastiach mozgového kmeňa: substantia nigra a ventrálna tegmentálna oblasť.

Konkrétne, hlavné skupiny dopaminergných buniek sa nachádzajú vo ventrálnej oblasti stredného mozgu, oblasti nazývanej "skupina A9 buniek". Táto zóna obsahuje substantia nigra. Sú tiež umiestnené v bunkovej skupine A10 (ventrálna tegmentálna oblasť)..

A9 neuróny premietajú svoje vlákna do jadra kaudátu a putamenu, čím vytvárajú nigrostriatálnu dráhu. To je nevyhnutné pre riadenie motora.

Zatiaľ čo neuróny zóny A10 prechádzajú jadrom akumulátorov, amygdaly a prefrontálneho kortexu, vytvárajúc mezokortikolimickú dráhu. To je nevyhnutné pre motiváciu, emócie a formovanie spomienok.

Okrem toho existuje iná skupina dopaminergných buniek v časti hypotalamu, ktorá sa spája s hypofýzou na uplatnenie hormonálnych funkcií.

Existujú aj iné jadrá v oblasti mozgového kmeňa, ktoré sú spojené s adrenalínom, ako je oblasť postrema a solitárny trakt. Na uvoľnenie adrenalínu v krvi je však potrebná prítomnosť iného neurotransmitera, acetylcholínu.. 

Uvoľňovanie katecholamínov

Na uvoľnenie katecholamínov je potrebné predbežné uvoľňovanie acetylcholínu. Toto uvoľnenie môže nastať napríklad vtedy, keď zistíme nebezpečenstvo. Acetylcholín dodáva dreň nadobličiek a produkuje sériu bunkových udalostí

Výsledkom je vylučovanie katecholamínov do extracelulárneho priestoru procesom nazývaným exocytóza..

Ako sa správajú v tele?

Existuje rad receptorov distribuovaných po celom tele, nazývaných adrenergné receptory. Tieto receptory sú aktivované katecholamínmi a sú zodpovedné za širokú škálu funkcií.

Zvyčajne, keď sa na tieto receptory viažu dopamín, adrenalín alebo noradrenalín; dôjde k únikovej alebo bojovej reakcii. Tým sa zvyšuje srdcová frekvencia, svalové napätie a objavuje sa dilatácia žiakov. Ovplyvňujú aj gastrointestinálny systém.

Je dôležité poznamenať, že katecholamíny v krvi, ktoré uvoľňujú medovú dreň nadobličiek, pôsobia na periférne tkanivá, ale nie v mozgu. 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 hipokampe, jadre akumulov, mozgovej kôry, amygdaly a substantia nigra..

funkcie

Katecholamíny môžu modulovať veľmi rôznorodé funkcie organizmu. Ako už bolo spomenuté, môžu cirkulovať krvou alebo pôsobiť na mozog (napr. Neurotransmitery)..

Ďalej sa môžete dozvedieť o funkciách, v ktorých sa zúčastňujú katecholamíny:

Srdcové funkcie

Zvýšením hladiny adrenalínu (hlavne) dochádza k zvýšeniu kontraktilnej sily srdca. Okrem toho sa zvyšuje frekvencia úderov. To spôsobuje zvýšenie prívodu kyslíka.

Cievne funkcie

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

Gastrointestinálne funkcie

Zdá sa, že adrenalín znižuje motilitu žalúdka a čriev a sekrécie. Rovnako ako kontrakcie zvierača. Adrenergné receptory zapojené do týchto funkcií sú al, a2 a b2.

Močové funkcie

Adrenalín uvoľňuje sval močového mechúra detruzora (aby sa mohlo uskladniť viac moču). Súčasne sa uzatvára trigon a sfinkter, aby sa umožnilo retenciu moču.

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

Očné funkcie

Zvýšenie katecholamínov tiež spôsobuje dilatáciu žiakov (mydriáza). Okrem poklesu vnútroočného tlaku.

Respiračné funkcie

Zdá sa, že katecholamíny zvyšujú rýchlosť dýchania. Okrem toho má silné bronchiálne relaxačné účinky. Znižuje tak bronchiálne sekréty, ktoré majú bronchodilatačný účinok.

Funkcie v centrálnom nervovom systéme

V nervovom systéme noradrenalín a dopamín zvyšujú viligance, pozornosť, koncentráciu a spracovanie stimulov.

To nás robí rýchlejšie reagovať na podnety a učiť sa a lepšie si zapamätať. Tiež sprostredkúvajú pocity rozkoše a odmeny. Zvýšené hladiny týchto látok sú však spojené s úzkostnými problémami. 

Hoci sa zdá, že nízke hladiny dopamínu ovplyvňujú výskyt zmien v pozornosti, ťažkostí s učením a depresie.

Funkcie motora

Dopamín je hlavným katecholamínom zapojeným do sprostredkovania kontroly pohybov. Zodpovedajúcimi oblasťami sú substantia nigra a bazálne ganglia (najmä jadro caudate).

V skutočnosti sa ukázalo, že absencia dopamínu v bazálnych gangliách je zdrojom Parkinsonovej choroby.

stres

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

Účinky na imunitný systém

Ukázalo sa, že stres ovplyvňuje imunitný systém, ktorý je sprostredkovaný hlavne adrenalínom a noradrenalínom. Keď sme vystavení stresu, nadobličky uvoľňujú adrenalín, zatiaľ čo noradrenalín je vylučovaný v nervovom systéme. To inervuje orgány zapojené do imunitného systému.

Zvýšenie katecholamínov veľmi dlhodobým spôsobom spôsobuje chronický stres a oslabenie imunitného systému.

Analýza katecholamínov v moči a krvi

Organizmus rozkladá katecholamíny a vylučuje ich močom. Preto je možné prostredníctvom analýzy moču pozorovať množstvo katecholamínov vylučovaných počas 24 hodín. Tento test sa môže vykonať aj krvným testom.

Tento test sa zvyčajne vykonáva na diagnostikovanie nádorov v nadobličkách (feochromocytóm). Nádor v tejto oblasti by spôsobil uvoľnenie prílišného množstva katecholamínov. Čo by sa prejavilo v symptómoch, ako je hypertenzia, nadmerné potenie, bolesti hlavy, tachykardia a tremor.

Vysoké hladiny katecholamínov v moči môžu tiež prejavovať akýkoľvek typ nadmerného stresu, ako sú infekcie v celom tele, operácie alebo traumatické poranenia..

Hoci tieto hladiny môžu byť zmenené, ak boli lieky na krvný tlak, antidepresíva, lieky alebo kofeín. Okrem toho, po strávení studenej vody sa môžu v analýze zvýšiť hladiny katecholamínov.

Nízke hodnoty však môžu znamenať diabetes alebo zmeny aktivity nervového systému.

referencie

1. Brandan, N. C., Llanos, B., Cristina, I., Ruiz Díaz, D. A. N., & Rodríguez, A. N. (2010). Adrenálne hormóny Catecholamine. Predseda Lekárskej fakulty biochémie. [prístup: 2. január 2017]. 
2. Katecholamínov. (N. D.). Získané dňa 2. januára 2017 z Wikipedia.org.
3. Katecholamínov. (21 z 12 z roku 2009). Zdroj: Encyclopædia Britannica.
4. Katecholamíny v krvi. (N. D.). Získané dňa 2. januára 2017 z webu WebMD.
5. Katecholamíny v moči. (N. D.). Získané dňa 2. januára 2017 z webu WebMD.
6. Carlson, N.R. (2006). Fyziológia správania 8. Ed Madrid: Pearson. pp: 117-120.
7. Gómez-González, B., & Escobar, A. (2006). Stres a imunitný systém. Rev Mex Neuroci, 7 (1), 30-8.
8. Kobayashi, K. (2001). Úloha katecholaminovej signalizácie v mozgových a nervových systémoch: nové poznatky z molekulárnej genetickej štúdie. V časopise Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings (zväzok 6, č. 1, str. 115-121). Nature Publishing Group.
9. Nicoll, RA, Malenka, RC a Kauer, JA (1990). Funkčné porovnanie subtypov receptorov neurotransmiterov v centrálnom nervovom systéme cicavcov. Physiol Rev. 70: 513-565.