Katehhoolamiinid pole midagi muud kui neurotransmitteridmõiste, mida me hiljem käsitleme; neid tuntakse ka kui aminohormoonidKatehhoolamiini etümoloogilist definitsiooni saab selgitada järgmiselt: need on ainete rühm, mis hõlmab adrenaliini, noradrenaliini ja dopamiini. Need ained sünteesitakse aminohappest, mida tuntakse nime all türosiinNii koosneb see katehhoolirühmast ja aminorühmast.
Selles mõttes võib katehhoolamiine (CA) ehk aminohormoone defineerida kui kõiki aineid, mille struktuuris on katekeetide grupp ja külgahel koos a aminorühmNad võivad meie kehas toimida nii veres ringlevate hormoonidena kui ka sünaptilised neurotransmitteridSeetõttu mängivad nad olulist rolli närvisüsteemis ja endokriinsüsteemis.
Mis on aga neurotransmitter?
Seda määratlust võib pidada võtmeks, et mõista kõike, mis on seotud katehhoolamiiniga. Selles mõttes võib neurotransmitterit määratleda omamoodi keemiline neuromediaator või sõnum, mis võimaldab ühel neuronil teise rakuga suhelda. Teaduslikus mõttes on see biomolekul, mis teeb võimalikuks neurotransmissioon vabanedes presünaptilisest terminalist ja toimides postsünaptilise raku spetsiifilistele retseptoritele.
Neurotransmitterid, näiteks katehhoolamiinid, talletatakse sünaptilised vesiikulidNeed vabanevad vastusena aktsioonipotentsiaalile ja seonduvad neuroni või efektorraku membraanil olevate retseptoritega. Seejärel nad imenduvad või lagunevad, et oma toime lõpule viia. See kiire dünaamika selgitab, miks nende mõju võib olla intensiivne, kuid lühiajaline. lühike kestus.
Mis on neurotransmissioon?
See pole midagi muud kui teabe edastamine ühest neuronist (närvisüsteemi rakust) teise neuronisse, lihasrakku või näärmesse. Kõik see saavutatakse ... kaudu sünapsmis on neid eraldav ruum või funktsionaalne kontakttsoon. Kui elektriimpulss jõuab närvilõpmesse, vabanevad katehhoolamiinid sünaptilise ruumi, mille tulemuseks on retseptorraku aktiveerumine või pärssimine.
Katehhoolamiinid täidavad funktsiooni hormonaalse sest need esinevad neerupealised (peamiselt neerupealise medullas) ja vabanevad vereringesse. Neid sünteesitakse ka Närvilõpmed spetsiifilised, seega peetakse neid ka neurotransmitteriteks. See kahetine olemus aitab mõista, et nende mõju võib olla väga lokaliseeritud (sünapsid) või süsteemne (vereringe).
Selle raja esimene võtmemolekul on türosiinmida kasutatakse allikana katehhoolamiinergilistes neuronites (katehhoolamiine tootvates neuronites). Need neuronid pärinevad peamiselt kromafiinrakud neerupealise medulla ja sümpaatilise närvisüsteemi postganglionaarsetes kiududes.
Katehhoolamiine on kolm peamist: adrenaliin, noradrenaliin ja dopamiinNorepinefriin ja dopamiin toimivad kesknärvisüsteemis neurotransmitteritena ja vereringesse sattudes hormoonidena. Epinefriin on peamiselt neerupealise medulla hormoon, millel on võimas ja laialdane mõju mitmetele organitele.
Katehhoolamiinid tekitavad üldiselt füsioloogilisi muutusi, mis valmistavad inimest ja tema keha ette võitle, põgene või intensiivne füüsiline aktiivsusNende muutuste hulka kuuluvad kiirenenud südame löögisagedus, vererõhu tõus, glükoosi vabanemine ja verevoolu ümberjaotumine lihastesse.
Katehhoolamiinide põhiline keemiline struktuur ja tüübid
Katehhoolamiinide struktuur koosneb järgmisest: benseeni tsükkel kahe hüdroksüülrühmaga (mida nimetatakse katehhool), a vahepealne ahel ja terminaalne aminorühmSee ühine keemiline konfiguratsioon selgitab, miks neil on palju ühiseid omadusi, kuigi igaüks neist täidab organismis erinevaid funktsioone.
- Adrenaliin (epinefriin): toodetakse peamiselt neerupealise medullas, toimib peamiselt hormoonina ja on oluline võitle või põgene vastussuurendades südame löögisagedust, vererõhku ja energia vabanemist.
- Noradrenaliin (norepinefriin)Seda toodetakse nii neerupealise medullas kui ka sümpaatilise närvisüsteemi neuronites. See toimib neurotransmitteri ja hormoonina, reguleerides vasokonstriktsioonvererõhk ja erksus.
- dopamiinisünteesitakse erinevates ajupiirkondades, see on võtmetähtsusega motivatsioon, nauding, liikumise kontroll ja õppimineLisaks moduleerib see neerufunktsiooni ja verevoolu teatud kudedes.
Need kõik sünteesitakse türosiinKuid nende tootmiskoht ja retseptorite jaotus muudavad nende funktsioonid igas organis või süsteemis väga spetsiifiliseks.
Seos teatud haigustega
Uuringud on juba ammu näidanud, et katehhoolaminergiliste radade talitlushäired Neid seostatakse bipolaarse häire ja skisofreeniaga. See seos ilmnes muuhulgas selliste ravimite mõju tõttu, mis muudavad nende ainete tagasihaaret või lagunemist, näiteks monoamiinoksüdaasi inhibiitorid (MAOI-d) ja tritsüklilised antidepressandid.
Motoorsete funktsioonide puhul dopamiin on otseselt seotud haigusega ParkinsoniSelle patoloogia korral toimub dopamiinergiliste neuronite degeneratsioon. must aineSee häirib kommunikatsiooni basaalganglionidega ja kahjustab tõsiselt liigutuste kontrolli.
Lisaks on dopamiini ja norepinefriini ebanormaalne tase seotud meeleoluhäired näiteks raske depressioon, bipolaarne häire ja mõned ärevushäired. Dopamiini puudulikkus võib olla seotud apaatia, anhedoonia ja motivatsiooniraskustega, samas kui liigne dopamiinergiline aktiivsus on seotud psühhootilised sümptomid.
Endokriinsüsteemis võib katehhoolamiinide liigne tootmine olla tingitud sellistest kasvajatest nagu feokromotsütoom (neerupealise medulla kasvaja) või paraganglioomidmis põhjustavad korduvaid kriise raske hüpertensiooni, südamepekslemise, peavalude ja intensiivse higistamise näol.
Nii moodustuvad katehhoolamiinid: biosüntees samm-sammult
La katehhoolamiini biosüntees See on täpselt reguleeritud protsess, mis algab aminohappest türosiin ja jätkub läbi mitmete täpselt määratletud ensümaatiliste etappide:
- Türosiin → L-DOPA: ensüümi poolt katalüüsitud türosiinhüdroksülaas (TH)mis lisab türosiini meta-positsioonile hüdroksüülrühma, moodustades 3,4-dihüdroksü-L-fenüülalaniini (L-DOPA). See on kiirusepiirangu etapp marsruudist.
- L-DOPA → Dopamiin: reaktsioon, mida katalüüsib DOPA dekarboksülaasmis eemaldab L-DOPA-st karboksüülrühma. Nõuab püridoksaalfosfaat kofaktorina.
- Dopamiin → Norepinefriinkatalüüsib dopamiini β-hüdroksülaasmis lisab hüdroksüülrühma askorbaadi ja hapniku abil. See reaktsioon toimub enamasti sees sünaptilised vesiikulid.
- Noradrenaliin → Adrenaliin: ensüümi poolt katalüüsitud fenüületanoolamiin-N-metüültransferaas (PNMT), mis kannab S-adenosüülmetioniinist metüülrühma üle, mille tulemuseks on adrenaliin.
Türosiinhüdroksülaasi leidub kõigis rakkudes, mis sünteesivad katehhoolamiine, ja see on kombineeritud toimega oksüdaas mis kasutab kofaktorina molekulaarset hapnikku ja biopteriini. Normaalsetes tingimustes on türosiini kontsentratsioon piisav, et hoida türosiinhüdroksülaas küllastatuna, seega sõltub regulatsioon rohkem kofaktorid ja ensüüm ise kui eelkäija aminohappel.
Huvitav omadus on see, et türosiinhüdroksülaas võib samuti hüdroksülaatfenüülalaniintürosiini genereerimine. See mehhanism võib olla oluline selliste häirete korral nagu fenüülketonuuria, mille puhul on ensüümi fenüülalaniini hüdroksülaasi puudulikkus.
Katehhoolamiini biosünteesi regulatsioon
Katehhoolamiini biosüntees on nii pikas kui ka lühikeses perspektiivis peenelt reguleeritud protsess:
- Pikaajaline regulatsioon: tavaliselt hõlmab see muutusi regulatiivsete ensüümide koguseriti türosiinhüdroksülaasi ja dopamiini β-hüdroksülaasi ekspressioonis. Hormonaalsed ja stressfaktorid võivad nende ensüümide sünteesi suurendada või vähendada.
- Lühiajaline regulatsioonSee toodetakse selliste mehhanismide abil nagu fosforüülimine türosiinhüdroksülaasi. Selle ensüümi iga allüksus sisaldab seriini jääke (positsioonid 8, 19, 31 ja 40), mida saab fosforüülida. Jääkide 19 ja 40 fosforüülimine suurendab oluliselt ensüümi aktiivsust.
Seriini jääk 40 fosforüülitakse peamiselt proteiinkinaas Asamas kui teisi jääke saab modifitseerida CAM kinaas II ja teised kinaasid. närvilõpme depolarisatsioon Türosiinhüdroksülaasi aktiivsus suureneb kaltsiumi sissevoolu tõttu, mis aktiveerib neid kinaase, kohandades seeläbi katehhoolamiinide sünteesi funktsionaalse nõudlusega.
Lisaks on kiirust piiravat etappi katalüüsiv ensüüm (türosiinhüdroksülaas) DOPA ja dopamiini poolt inhibeeritud negatiivse tagasiside mehhanismi kaudu, kuna nad konkureerivad biopteriiniga seondumiskohtade pärast. Seega, kui raja produktid akumuleeruvad, väheneb sünteesi kiirus.
säilitamine sünaptilistes vesiikulites
Kui katehhoolamiinid on sünteesitud, säilitatakse need sees. sünaptilised vesiikulid tuntud kui granuleeritud või tiheda südamikuga vesiikulid. Nende vesiikulite sees on ained, mida nimetatakse kromograniinid, kaltsiumi ja ATP-d kõrges kontsentratsioonis (umbes 1000 mM).
Katehhoolamiinid moodustavad kromograniinidega komplekse, mis aitab kaasa nende stabiilsus ja pakendamineNeed vesiikulid sisaldavad ka dopamiini β-hüdroksülaasSeega toimub noradrenaliini süntees vähemalt osaliselt vesiikulis endas.
Süsteem, mille kaudu katehhoolamiinid vesiikulitesse sisenevad, on prootoni antiporterVajalik prootongradient genereeritakse a abil prooton-ATPaas mis pumpab prootoneid sisemusse, hoides pH-d ligikaudu 5,5 juures. Sellel kogumissüsteemil on lai substraadi spetsiifilisusSee võimaldab teistel amiinidel (sealhulgas mõnedel ravimitel) konkureerida endogeensete katehhoolamiinidega transpordi pärast.
Katehhoolamiinide vabastamise protsess
Katehhoolamiinide vabanemine sünaptilistest vesiikulitest või neerupealise medulla kromafiinrakkudest on sõltuv protsess kaltsium ja eksotsütoosVastuseks sobivale stiimulile avanevad kaltsiumikanalid, suurendades selle iooni rakusisest kontsentratsiooni ja käivitades vesiikulite sulandumise plasmamembraaniga.
Katehhoolamiinide vabanemisega on seotud mitu võtmeprotsessi. Esiteks aktiveeritakse adrenergilised retseptorid (norepinefriini ja adrenaliini puhul), mis asuvad erinevates kudedes. Neil kahel neurotransmitteril on väga erinevad toimed, mida seletatakse mitmete retseptori alatüüpide olemasoluga, mis on seotud erinevad transduktsioonirajad igas rakutüübis.
Näiteks silelihastes võivad nad põhjustada kokkutõmbumine kui α-retseptorid on aktiveeritud ja lõõgastus Kui nad toimivad β2-retseptoritele, põhjustavad nad veresoontes vasokonstriktsiooni või vasorelaksatsiooni, olenevalt domineerivast retseptori alatüübist ja konkreetsest veresoonkonnast.
Bronhides tekitab β2 retseptorite aktivatsioon peamiselt aga bronhodilatatsioonSeedetraktis võivad need põhjustada nii silelihaste ahenemist kui ka lõdvestumist, moduleerides transiiti. Südame osas β1-retseptorite aktiveerimine... suurendab südame löögisagedust ja kokkutõmbumisjõudu, suurendades seeläbi Südame väljundvõimsus.
Adrenergilised ja dopamiinergilised retseptorid
Adrenergilised ja dopamiinergilised retseptorid on tüüpilised metabotroopne (seotud G-valkudega) ja teisendavad katehhoolamiinide keemilise signaali spetsiifilisteks rakusisesteks vastusteks.
- Adrenergilised retseptorid (α ja β)Adrenaliin ja noradrenaliin on mõlema retseptorirühma agonistid. α1-retseptor võib olla α1 või α2; α1-retseptorit saab omakorda jagada alatüüpideks A, B ja D, mis erinevad oma antagonistid, asukoht ja efektormehhanismβ-retseptoritel (β1, β2 ja β3) on ühine võime stimuleerida adenülaattsüklaas ja suurendavad cAMP-i, kuigi neil on ka erinevad funktsionaalsed profiilid.
- Dopamiinergilised retseptoridNeed jagunevad kahte suurde perekonda: D1-laadsed (D1 ja D5), mis stimuleerida adenülaattsüklaasija D2-laadsed (D2, D3 ja D4), mis tavaliselt inhibeerivad seda ensüümi ja aktiveerida kaaliumikanaleid või pärssida kaltsiumikanaleid. Mõned antipsühhootilised ravimid, näiteks sulpiriid ja kloasapiin, avaldavad oma toimet nende retseptorite teatud alatüüpide antagoniseerimise teel.
Nende retseptorite aktiveerimise mõjud võivad olla järgmised: lühiajaliselt (valgu fosforüülimise teel) või pikaajaline, geenide ekspressiooni muutuste kaudu transkriptsioonifaktorite ja kohese reageerimise geenide kaudu.
Katehhoolamiinide lagunemine, tagasihaardumine ja poolväärtusaeg
Katehhoolamiinidel on väga lühike poolväärtusaeg (umbes minutite suurusjärgus), kui nad vereringes ringlevad. Peamine mehhanism nende toime lõpetamiseks on tagasivõitmine neid vabastanud neuroni ja ümbritsevate gliaalrakkude poolt.
- Konveierite tagasipüüdmineOn erinevaid tüüpe, näiteks NET (norepinefriini transporter, mis haarab ka adrenaliini), DAT (dopamiini transporter) ja VMAT-2 (vesikulaarne monoamiini transporter, mis vastutab vesiikulite laadimise eest). Kaks esimest sõltuvad naatriumgradient suunatud raku sisemusse.
- Ensümaatiline laguneminePärast imendumist või vereringesse jõudmist lagundavad katehhoolamiinid kaks peamist ensüümi: monoamiinoksüdaas (MAO) ja katehhool-O-metüültransferaas (COMT).
MAO asub mitokondrite välismembraan ja teostab monoamiinide oksüdatiivset deaminatsiooni, tekitades aldehüüde, mis seejärel teiste ensüümide abil hapeteks muundatakse. Esineb kahte isovormi: MAO-A (mis metaboliseerib eelistatavalt noradrenaliini ja serotoniini) ja MAO-B (laiema spektriga). MAO-d leidub väga palju soolestikus ja maksas, kus see kataboliseerib toiduamiine ja takistab nende massilist sattumist vereringesse.
COMT-i leidub paljudes kudedes, sealhulgas erütrotsüütides, ja see kannab metüülrühma S-adenosüülmetioniinist katehhoolitsüklisse. MAO ja COMT kombineeritud aktiivsus tekitab inaktiivsed metaboliidid mis lõpuks uriiniga erituvad, näiteks vanillüülmandelhape (VMA), homovanilliinhape või 3-metoksü-4-hüdroksüfenüülglükool.
Tähtsus inimese keha igapäevases töös
Need neurotransmitterid on meie keha funktsioonide jaoks väga olulised, arvestades, et neil on mitu rolli. Nad osalevad erinevates mehhanismides. närviline kui endokriinne, koordineerides kiireid ja kohanemisvõimelisi reageeringuid.
Üks neist mõjutustest on see, mida nad avaldavad kesknärvisüsteem, kus nad kontrollivad selliseid protsesse nagu liikumine, tunnetus, emotsioonid, õppimine ja mäluDopamiin osaleb tasu ja motivatsiooni ahelates, noradrenaliin erksuses ja tähelepanu koondumises ning adrenaliin keha ettevalmistamises stressiga toimetulekuks.
Perifeerses piirkonnas reguleerivad katehhoolamiinid südamerütmon vererõhkon hingamine ja energia ainevahetusmobiliseerides glükoosi ja rasvhappeid varudest, et pakkuda nõudluse korral kiiret energiat.
Stressi puhul mängivad katehhoolamiinid olulist rolli füsioloogilised reaktsioonid Need retseptorid aktiveeruvad, kui inimene kogeb füüsilist või emotsionaalset stressi. Adrenaliini ja noradrenaliini vabanemine neerupealise medullast ja sümpaatilistest närvilõpmetest valmistab keha ette reageerima reaalsetele või tajutavatele ohtudele.
Uuringud on kindlaks teinud, et rakulisel tasandil moduleerivad need ained neuronaalne aktiivsus avades või sulgedes ioonkanaleid olenevalt kaasatud retseptoritest ja seeläbi reguleerides neuronite kiirust ja vallandumismustrit erinevates ajupiirkondades. Mõned neist rakutasandi efektidest, mis selgitavad retseptorist sõltuvat ioonide modulatsiooni, kirjeldati juba 1990. aastal.
Kuidas määratakse katehhoolamiinide olemasolu?
Katehhoolamiini taset saab määrata järgmiselt: vere- ja uriinianalüüs ja -uuringVeres on ligikaudu 50% katehhoolamiinidest seotud plasmavalkudega, samas kui teine osa ringleb vabalt ja seda mõõdetakse tavaliselt hiljutise aktiivsuse hindamiseks.
Kliinilises praktikas tehakse feokromotsütoomi või paraganglioomide kahtluse korral spetsiifilisi teste. plasma katehhoolamiinid ja uriini metaboliidid (näiteks metanefriinid ja normetanefriinid 24-tunni uriinis), mis toimivad väga kasulike üleproduktsiooni markeritena.
Kui katehhoolamiinide neurotransmissioonis esineb häireid või vähenemist, siis teatud neuroloogilised ja neuropsühhiaatrilised häiredÜks neist on depressioon, mis on seotud nende ainete madala tasemega teatud ajupiirkondades, erinevalt ärevusest, mille puhul on tavaliselt ülekaalus adrenergiliste süsteemide hüperaktiivsus.
Teisest küljest näib dopamiin mängivat olulist rolli selliste haiguste puhul nagu Parkinsoni (dopamiinergilise defitsiidi tõttu) ja skisofreenia (tingitud dopamiinergilise aktiivsuse suhtelisest liigsest aktiivsusest teatud radades). Need seosed suunavad ravimite kasutamist, mis suurendavad või blokeerivad katehhoolamiinide toimet vastavalt kliinilisele pildile.
Lõpuks on oluline mõista, et katehhoolamiinide tase võib olla mõjutatud elustiilist ja toitumisestOn toiduaineid, milles on palju fenüülalaniini ja türosiini, näiteks punane liha, munad, kala, piimatooted, kikerherned, läätsed ja pähklid, mis pakuvad katehhoolamiinide sünteesiks vajalikke eelkäijaid.
Aspartaam, toiduainetööstuses enimkasutatav magusaine, mis hinnanguliselt moodustab üle 60% karastusjookides ja dieettoodetes kasutatavate lisandite maailmaturust, sisaldab ka fenüülalaniinTürosiini seevastu võib leida märkimisväärses koguses toitudes, näiteks juust.
Kuidas katehhoolamiinide hulga suurenemine meid paneb tundma?
Adrenaliin ja noradrenaliin toimivad nagu sümpatomimeetilised hormoonidSee tähendab, et need simuleerivad ja võimendavad hüperaktiivsuse mõju sümpaatilises närvisüsteemis, mis vastutab keha tegevuseks ettevalmistamise eest.
Seega, kui need ained vereringesse vabanevad, siis a vererõhu tõusSuurenenud lihaste kokkutõmbumine, kõrgenenud glükoositase ning kiirenenud pulss ja hingamine. Kõik see selgitab, miks katehhoolamiinid on keha ettevalmistamiseks hädavajalikud. stressireaktsioonid, võitle või põgene.
Subjektiivsel tasandil põhjustavad katehhoolamiinidega seotud hormonaalsed ja neuronaalsed muutused järgmist: erksus, energia, närvilisus või eufooriaSõltuvalt intensiivsusest ja kontekstist võib katehhoolamiinide mõõdukas tõus aidata meil väljakutsetega silmitsi seistes paremini toime tulla; korduvad ja intensiivsed tõusud on aga seotud teatud seisunditega. ärevus ja krooniline stress.
Katehhoolamiinide vabanemine ohtlikes olukordades
Katehhoolamiinide massiliseks vabanemiseks on vajalik [millegi] eelnev vabanemine. atsetüülkoliin sümpaatilistest preganglionaarsetest neuronitest. See atsetüülkoliin innerveerib neerupealise säsi ja aktiveerib rea rakulisi sündmusi, mis kulmineeruvad adrenaliini ja noradrenaliini eksotsütoosiga.
Kui adrenaliini tase tõuseb, tekitab see nn. südame kokkutõmbumisjõud ja kiirendab südame löögisagedust. Selle tulemuseks on kudede suurem hapnikuvarustus. Samamoodi ka hingamissagedus ja tekib bronhodilatatsioon, mis hõlbustab õhu sisenemist kopsudesse.
Kognitiivsel tasandil põhjustab katehhoolamiinide kontrollitud aktiveerimine reageerime stiimulitele kiireminiEt Õpime ja mäletame paremini Olukorra kohta on olulisi üksikasju (eriti kui see on olnud intensiivne või ähvardav). Nende ainete püsivalt kõrget taset on aga seostatud terviseprobleemidega. ärevus, unetus ja keskendumisraskused.
Vastupidi, madal dopamiini tase näib mõjutavat selle teket. tähelepanu puudulikkusÕpiraskused, apaatia ja depressioon. See on viinud ravimite väljatöötamiseni, mis suurendavad dopamiinergilist ülekannet selliste häirete korral nagu tähelepanupuudulikkuse hüperaktiivsuse häire (ADHD) või Parkinsoni tõbi ise.
Katehhoolamiinid moodustavad koos erakordselt keeruka keemilise sõnumivahetussüsteemi, mis ühendab aju ülejäänud kehaga, kohandab meie elutähtsaid märke sekunditega keskkonna nõudmistega ja moduleerib nii keerulisi protsesse nagu emotsioonid, mälu, immuunsus või liikumine. Seetõttu aitab nende funktsiooni mõistmine paremini mõista nii normaalset füsioloogiat kui ka arvukalt füüsilisi ja vaimseid häireid.