Syntéza, uvolňování a funkce katecholaminů

katecholaminy (CA) nebo aminohormony jsou všechny látky, které ve své struktuře obsahují katecholovou skupinu a postranní řetězec s aminoskupinou. Mohou pracovat v našem těle jako hormony nebo jako neurotransmitery.

Katecholaminy jsou třídou monoaminů, které jsou syntetizovány z tyrosinu. Hlavní jsou dopamin, adrenalin a noradrenalin.

Skládají se z velmi důležitých neurotransmiterů v našem těle a mají více funkcí. Účastní se jak nervových, tak endokrinních mechanismů.

Některé z funkcí centrální nervové soustavy, které kontrolují, jsou pohyb, poznávání, emoce, učení a paměť.

Katecholaminy hrají zásadní roli v reakci na stres. Tímto způsobem se uvolnění těchto látek zvyšuje, když pociťujete fyzický nebo emocionální stres.

Na úrovni buněk tyto látky modulují neuronální aktivitu otevřením nebo uzavřením iontových kanálů podle příslušných receptorů (Nicoll et al., 1990)..

Hladiny katecholaminu lze pozorovat pomocí krevních a močových testů. Ve skutečnosti jsou katecholaminy vázány na přibližně 50% proteinů v krvi.

Změny v neurotransmisi katecholaminů vysvětlují určité neurologické a neuropsychiatrické poruchy. Například deprese je spojena s nízkou hladinou těchto látek, na rozdíl od úzkosti. Na druhé straně se zdá, že dopamin hraje zásadní roli v nemocech, jako je Parkinsonova choroba a schizofrenie.

Biosyntéza katecholaminů

Katecholaminy jsou odvozeny od tyrosinu, aminokyseliny, která tvoří proteiny. Může být odvozen přímo ze stravy (jako exogenní zdroj) nebo syntetizován v játrech z fenylalaninu (endogenní zdroj)..

Fenylalanin je esenciální aminokyselina pro člověka. To je získáno přes dietu, ačkoli oni jsou také přítomní v některých psychoaktivních substancích.

Pro dosažení odpovídající úrovně katecholaminů je důležité konzumovat potraviny bohaté na fenylalanin, jako jsou červená masa, vejce, ryby, mléčné výrobky, cizrna, čočka, ořechy atd..

To je také nalezené v aspartam, sladidlo široce používané v nealkoholických nápojích a dietních výrobcích. Pokud jde o tyrosin, lze ho nalézt v sýru.

Pro tvorbu katecholaminů musí být tyrosin syntetizován hormonem zvaným tyrosinhydroxyláza. Po hydroxylaci se získá L-DOPA (L-3,4-dihydroxyfenylalanin).

Potom DOPA prochází procesem dekarboxylace enzymem DOPA dekarboxylázou za vzniku dopaminu. 

Z dopaminu a díky beta-hydroxylovanému dopaminu se dosahuje noradrenalinu (nazývaného také norepinefrin).

Adrenalin se tvoří v dřeni nadledvinek, které se nacházejí na ledvinách. Vzniká z noradrenalinu. Adrenalin vzniká, když je noradrenalin syntetizován enzymem fenylethanolamin N-methyltransferázou (PNMT). Tento enzym se nachází pouze v buňkách nadledviny.

Na druhé straně je inhibice syntézy katecholaminu vyvolána působením AMPT (alfa-methyl-p-tyrosinu). To je zodpovědné za inhibici enzymu tyrosinhydroxylázy.

Tam, kde se vyrábějí katecholaminy?

Jak bylo uvedeno, hlavní katecholaminy pocházejí z nadledvinek. Konkrétně v nadledvinách dřeň těchto žláz. Jsou vyráběny díky buňkám nazývaným chromafiny. V tomto místě je adrenalin vylučován 80% a noradrenalin ve zbývajících 20%..

Tyto dvě látky působí jako sympatomimetické hormony. To znamená, že simulují účinky hyperaktivity v sympatickém nervovém systému. Když se tyto látky uvolňují do krevního oběhu, dochází ke zvýšení krevního tlaku, zvýšené svalové kontrakci a zvýšené hladině glukózy. Stejně jako zrychlení srdeční frekvence a dýchání.

Z tohoto důvodu jsou katecholaminy nezbytné pro přípravu stresových, bojových nebo letových odezev.

Norepinefrin nebo norepinefrin je syntetizován a uložen v postganglionických vláknech periferních sympatických nervů. Tato látka je také produkována v buňkách locus coeruleus, v buněčné sadě nazvané A6.

Tyto neurony promítají do hipokampu, amygdaly, thalamu a kůry; tvořící dorzální norepinefrinegickou dráhu. Tato cesta se zdá být zapojena do kognitivních funkcí, jako je pozornost a paměť.

Zdá se, že ventrální cesta, která souvisí s hypotalamem, se účastní vegetativních, neuroendokrinních a autonomních funkcí.

Na druhou stranu, dopamin může také vzniknout z nadledviny a periferních sympatických nervů. Funguje však hlavně jako neurotransmiter centrální nervové soustavy. Tímto způsobem se vyskytuje většinou ve dvou oblastech mozkového kmene: substantia nigra a ventrální tegmentální oblast.

Konkrétně, hlavní skupiny dopaminergních buněk se nacházejí ve ventrální oblasti středního mozku, oblasti zvané "skupina A9 buněk". Tato zóna zahrnuje substantia nigra. Jsou také umístěny v buněčné skupině A10 (ventrální tegmentální oblast)..

Neurony A9 promítají svá vlákna do jádra kaudátu a putamenu, čímž tvoří nigrostriatální dráhu. To je zásadní pro řízení motoru.

Zatímco neurony zóny A10 procházejí jádrem accumbens, amygdala a prefrontální kortex, tvořící mezokortikolimbickou dráhu. To je nezbytné v motivaci, emocích a tvorbě vzpomínek.

Kromě toho existuje další skupina dopaminergních buněk v části hypotalamu, která je spojena s hypofýzou pro uplatnění hormonálních funkcí.

Tam jsou také jiná jádra v oblasti brainstem to být spojován s adrenalinem, takový jako postrema oblast a osamělý trakt. Pro uvolnění adrenalinu v krvi je však nutná přítomnost dalšího neurotransmiteru, acetylcholinu.. 

Uvolňování katecholaminů

Pro uvolnění katecholaminů je nezbytné předchozí uvolnění acetylcholinu. K tomuto uvolnění může dojít například při zjištění nebezpečí. Acetylcholin dodává dřeň nadledvinek a produkuje řadu buněčných událostí

Výsledkem je vylučování katecholaminů do extracelulárního prostoru procesem zvaným exocytóza..

Jak se chovají v těle?

Existuje celá řada receptorů distribuovaných po celém těle, nazývaných adrenergní receptory. Tyto receptory jsou aktivovány katecholaminy a jsou zodpovědné za celou řadu funkcí.

Obvykle, když se na tyto receptory váže dopamin, adrenalin nebo noradrenalin; dojde k útěku nebo bojové reakci. Zvyšuje tak srdeční frekvenci, svalové napětí a objevuje dilataci žáků. Ovlivňují také gastrointestinální systém.

Je důležité poznamenat, že katecholaminy v krvi, které uvolňují medullu nadledvin, působí na periferní tkáně, ale ne v mozku. Je to proto, že nervová soustava je oddělena hematoencefalickou bariérou.

Existují také specifické receptory pro dopamin, které jsou 5 typů. Tito jsou nalezeni v nervovém systému, obzvláště v hippocampus, jádru accumbens, mozkové kůře, amygdala a substantia nigra..

Funkce

Katecholaminy mohou modulovat velmi rozmanité funkce organismu. Jak již bylo zmíněno dříve, mohou cirkulovat skrze krev nebo působit na mozek (např. Neurotransmitery)..

Dále se můžete dozvědět o funkcích, ve kterých se katecholaminy účastní:

Srdeční funkce

Zvýšením hladiny adrenalinu (hlavně) dochází ke zvýšení kontraktilní síly srdce. Navíc se zvyšuje frekvence úderů. To způsobuje zvýšení přívodu kyslíku.

Cévní funkce

Obecně vzrůst katecholaminů způsobuje vazokonstrikci, tj. Kontrakci krevních cév. Důsledkem je zvýšení krevního tlaku.

Gastrointestinální funkce

Zdá se, že adrenalin snižuje motilitu žaludku a střev a sekreci. Stejně jako kontrakce sfinkteru. Adrenergní receptory zapojené do těchto funkcí jsou al, a2 a b2.

Močové funkce

Adrenalin uvolňuje sval močového měchýře (tak, aby bylo možné uložit více moči). Současně uzavírá smlouvu s trigonem a svěračem, což umožňuje retenci moči.

Nicméně mírné dávky dopaminu zvyšují průtok krve do ledvin a působí diureticky.

Oční funkce

Nárůst katecholaminů také způsobuje dilataci žáků (mydriáza). Kromě snížení nitroočního tlaku.

Respirační funkce

Zdá se, že katecholaminy zvyšují rychlost dýchání. Kromě toho má silné účinky na uvolnění průdušek. Snižuje tak bronchiální sekrece, které mají bronchodilatační účinek.

Funkce v centrálním nervovém systému

V nervovém systému noradrenalin a dopamin zvyšují viligance, pozornost, koncentraci a zpracování podnětů.

To nám umožňuje rychleji reagovat na podněty a učit se a lépe si pamatovat. Také zprostředkovávají pocity radosti a odměny. Zvýšené hladiny těchto látek jsou však spojeny s úzkostnými problémy. 

Zatímco nízké hladiny dopaminu mají vliv na výskyt změn pozornosti, poruch učení a deprese.

Funkce motoru

Dopamin je hlavním katecholaminem zapojeným do zprostředkování kontroly pohybů. Odpovědné oblasti jsou substantia nigra a bazální ganglia (zejména jádro caudate).

Nepřítomnost dopaminu v bazálních gangliích se ukázala být původcem Parkinsonovy choroby.

Stres

Katecholaminy jsou velmi důležité při regulaci stresu. Hladiny těchto látek se zvyšují, aby naše tělo reagovalo na potenciálně nebezpečné podněty. Takto se zobrazují bojové nebo letové reakce.

Účinky na imunitní systém

Bylo prokázáno, že stres ovlivňuje imunitní systém, zprostředkovaný hlavně adrenalinem a noradrenalinem. Když jsme vystaveni stresu, nadledvina uvolňuje adrenalin, zatímco noradrenalin je vylučován v nervovém systému. To inervuje orgány zapojené do imunitního systému.

Zvýšení katecholaminů velmi prodlouženým způsobem, vyvolává chronický stres a oslabuje imunitní systém.

Analýza katecholaminů v moči a krvi

Organismus štěpí katecholaminy a vylučuje je močí. Proto může být prostřednictvím analýzy moči pozorováno množství katecholaminů vylučovaných během 24 hodin. Tento test lze provést také krevním testem.

Tento test se obvykle provádí pro diagnostiku nádorů v nadledvinách (feochromocytom). Nádor v této oblasti by způsobil uvolnění příliš mnoha katecholaminů. Co by se odrazilo ve symptomech, jako je hypertenze, nadměrné pocení, bolesti hlavy, tachykardie a třes.

Vysoké hladiny katecholaminů v moči mohou také vykazovat jakýkoli typ nadměrného stresu, jako jsou infekce v celém těle, operace nebo traumatické poranění..

I když tyto hladiny mohou být změněny, pokud byly léky na krevní tlak, antidepresiva, léky nebo kofein. Kromě toho může být při studené studii zvýšena hladina katecholaminu v analýze.

Nízké hodnoty však mohou znamenat diabetes nebo změny aktivity nervového systému.

Odkazy

1. Brandan, N. C., Llanos, B., Cristina, I., Ruiz Díaz, D. A. N., & Rodríguez, A. N. (2010). Adrenální hormony Catecholamine. Katedra biochemie Lékařská fakulta. [přístup: 2. ledna 2017]. 
2. Catecholamin (s.f.). Citováno dne 2. ledna 2017 z Wikipedia.org.
3. Catecholamin (21 z 12 z roku 2009). Získaný od Encyclopædia Britannica.
4. Katecholaminy v krvi. (s.f.). Citováno dne 2. ledna 2017 z webu WebMD.
5. Katecholaminy v moči. (s.f.). Citováno dne 2. ledna 2017 z webu WebMD.
6. Carlson, N.R. (2006). Fyziologie chování 8. Ed Madrid: Pearson. pp: 117-120.
7. Gómez-González, B., & Escobar, A. (2006). Stres a imunitní systém. Rev Mex Neuroci, 7 (1), 30-8.
8. Kobayashi, K. (2001). Úloha katecholaminové signalizace v mozku a nervovém systému: nové poznatky z molekulární genetické studie myší. V časopise Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings (svazek 6, č. 1, str. 115-121). Nature Publishing Group.
9. Nicoll, RA, Malenka, RC, a Kauer, JA (1990). Funkční srovnání subtypů receptorů neurotransmiterů v centrálním nervovém systému savců. Physiol Rev. 70: 513-565.