Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Катехол
дофамин
норадреналин (норадреналин)
адреналин (адреналин)

Катехоламины ( / ˌ к æ т ə к oʊ л ə м я п / ; сокращенно СА ) является моноаминами нейромедиатора , органическое соединение , которое имеет катехин ( бензол с двумя гидроксильными боковыми группами рядом друг с другом) и бок - цепной амин . [1]

Катехол может быть свободной молекулой или заместителем более крупной молекулы, где он представляет собой 1,2-дигидроксибензольную группу.

Катехоламины получают из аминокислоты тирозина , которая получена из пищевых источников, а также синтезируется из фенилаланина . [2] Катехоламины растворимы в воде и на 50% связаны с белками плазмы крови в кровотоке.

К катехоламинам относятся адреналин (адреналин), норадреналин (норадреналин) и дофамин . Высвобождение гормонов адреналина и норадреналина из мозгового вещества надпочечников из надпочечников является частью реакции борьбы или бегства . [3]

Тирозин создается из фенилаланина путем гидроксилирования ферментом фенилаланингидроксилазой . Тирозин также поступает непосредственно из пищевого белка. Клетки, секретирующие катехоламин, используют несколько реакций для последовательного преобразования тирозина в L- ДОФА, а затем в дофамин. В зависимости от типа клеток дофамин может в дальнейшем превращаться в норэпинефрин или даже в адреналин. [4]

Аналоги катехоламинов представляют собой различные стимулирующие препараты (например, ряд замещенных амфетаминов ).

Структура [ править ]

Катехоламины имеют отчетливую структуру бензольного кольца с двумя гидроксильными группами, промежуточной этильной цепью и концевой аминогруппой . Фенилэтаноламины, такие как норэпинефрин, имеют гидроксильную группу в этильной цепи. [ необходима цитата ]

Производство и деградация [ править ]

Местоположение [ править ]

Катехоламины производятся главным образом хромаффинных клеток в мозговом веществе надпочечников и постганглионарных волокон в симпатической нервной системы . Дофамин , который действует как нейротрансмиттер в центральной нервной системе , в основном вырабатывается телами нейрональных клеток в двух областях ствола мозга: вентральной тегментальной области и черной субстанции , последняя из которых содержит нейроны, пигментированные нейромеланином . В так же нейромеланине-пигментированные клеточные органы голубоватого производят норадреналин . Адреналинпродуцируется небольшими группами нейронов головного мозга человека, которые экспрессируют его синтезирующий фермент, фенилэтаноламин N -метилтрансферазу ; [8] эти нейроны выступают из ядра, которое прилегает (вентролатерально) к области postrema, и из ядра в дорсальной области солитарного тракта . [8]

Биосинтез [ править ]

Дофамин - первый катехоламин, синтезированный из ДОФА. В свою очередь, норадреналин и адреналин являются производными от дальнейшей метаболической модификации дофамина. Для фермента дофамингидроксилазы в качестве кофактора требуется медь (не показана на диаграмме), а для декарбоксилазы ДОФА требуется PLP (не показан на диаграмме). Ограничивающей скорость стадией биосинтеза катехоламинов через преобладающий метаболический путь является гидроксилирование L- тирозина до L- ДОФА. [ необходима цитата ]

Синтез катехоламинов ингибируется альфа-метил - р -тирозина ( AMPT ), который ингибирует тирозин гидроксилазы . [ необходима цитата ]

Аминокислоты фенилаланин и тирозин являются предшественниками катехоламинов. Обе аминокислоты обнаруживаются в высоких концентрациях в плазме крови и головном мозге. У млекопитающих тирозин может образовываться из пищевого фенилаланина с помощью фермента фенилаланингидроксилазы , обнаруживаемого в больших количествах в печени. Недостаточное количество фенилаланингидроксилазы приводит к фенилкетонурии , нарушению обмена веществ, которое приводит к интеллектуальному дефициту, если не лечить диетическими манипуляциями. [ необходима цитата ] Обычно считается, что синтез катехоламинов начинается с тирозина. Фермент тирозингидроксилаза (TH) превращает аминокислоту L-тирозин в 3,4-дигидроксифенилаланин ( L- ДОФА). Гидроксилирование L- тирозина с помощью TH приводит к образованию предшественника DA L- DOPA, который метаболизируется декарбоксилазой ароматических L- аминокислот (AADC; см. Cooper et al., 2002 [ необходима цитата ] ) в передатчик дофамина. Этот этап происходит так быстро, что трудно измерить L- ДОФА в головном мозге без предварительного ингибирования AADC. [ необходима цитата ] В нейронах, которые используют DA в качестве передатчика, декарбоксилирование L-ДОПА к дофамину - заключительный этап в формировании передатчика; однако в тех нейронах, которые используют норадреналин (норадреналин) или адреналин (адреналин) в качестве передатчиков, также присутствует фермент дофамин-β-гидроксилаза (DBH), который превращает дофамин в норэпинефрин. В других нейронах, в которых адреналин является медиатором , третий фермент фенилэтаноламин N -метилтрансфераза (PNMT) превращает норадреналин в адреналин. Таким образом, клетка, которая использует адреналин в качестве своего передатчика, содержит четыре фермента (TH, AADC, DBH и PNMT), тогда как нейроны норадреналина содержат только три фермента (без PNMT), а клетки дофамина только два (TH и AADC). [ необходима цитата]

Деградация [ править ]

Катехоламины имеют период полураспада в несколько минут при циркуляции в крови. Они могут разлагаться либо метилированием катехол- O- метилтрансферазами (COMT), либо дезаминированием моноаминоксидазами (MAO) .

MAOI связываются с MAO, тем самым предотвращая расщепление катехоламинов и других моноаминов.

Катаболизм катехоламинов опосредуется двумя основными ферментами: катехол- O- метилтрансферазой (COMT), которая присутствует в синаптической щели и цитозоле клетки, и моноаминоксидазой (MAO), которая расположена в митохондриальной мембране. Оба фермента требуют кофакторов: COMT использует Mg 2+ в качестве кофактора, а MAO использует FAD . Первый этап катаболического процесса опосредуется либо МАО, либо СОМТ, что зависит от ткани и расположения катехоламинов (например, деградация катехоламинов в синаптической щели опосредуется СОМТ, поскольку МАО является митохондриальным ферментом). Следующие катаболические шаги в этом пути включают алкогольдегидрогеназу , альдегиддегидрогеназу иальдегидредуктаза . Конечным продуктом адреналина и норадреналина является ваниллилминдальная кислота (ВМА), которая выделяется с мочой . Катаболизм дофамина приводит к выработке гомованилиновой кислоты (HVA) . [9]

Функция [ править ]

Модальность [ править ]

Два катехоламина, норадреналин и дофамин , действуют как нейромодуляторы в центральной нервной системе и как гормоны в кровообращении. Катехоламин норэпинефрин является нейромодулятором периферической симпатической нервной системы, но также присутствует в крови (в основном за счет «перетекания» из синапсов симпатической системы). [ необходима цитата ]

Высокий уровень катехоламинов в крови связан со стрессом , который может быть вызван психологическими реакциями или факторами окружающей среды, такими как повышенный уровень звука , интенсивный свет или низкий уровень сахара в крови . [ необходима цитата ]

Чрезвычайно высокий уровень катехоламинов (также известный как токсичность катехоламинов) может возникать при травме центральной нервной системы из-за стимуляции или повреждения ядер в стволе мозга , в частности, ядер, влияющих на симпатическую нервную систему . В медицине экстренной помощи это явление широко известно как «свалка катехоламинов».

Чрезвычайно высокий уровень катехоламинов также может быть вызван нейроэндокринными опухолями в мозговом веществе надпочечников , заболеванием, которое поддается лечению, известным как феохромоцитома .

Высокий уровень катехоламинов также может быть вызван дефицитом моноаминоксидазы A (MAO-A) , известным как синдром Бруннера . Поскольку МАО-А является одним из ферментов, ответственных за деградацию этих нейромедиаторов, его дефицит значительно увеличивает биодоступность этих нейромедиаторов. Это происходит при отсутствии феохромоцитомы , нейроэндокринных опухолей и карциноидного синдрома , но похоже на карциноидный синдром с такими симптомами, как покраснение лица и агрессия. [10] [11]

Острая порфирия может вызвать повышение уровня катехоламинов. [12]

Эффекты [ править ]

Катехоламины вызывают общие физиологические изменения, которые подготавливают организм к физической активности ( реакция « бей или беги» ). Некоторыми типичными эффектами являются увеличение частоты сердечных сокращений , артериального давления , уровня глюкозы в крови и общая реакция симпатической нервной системы . [ необходима цитата ] Некоторые лекарства, такие как толкапон (центральный ингибитор COMT ), повышают уровни всех катехоламинов. Повышенный уровень катехоламинов может также вызвать учащенное дыхание ( липкое дыхание ) у пациентов. [13]

Катехоламин выделяется с мочой после расщепления, и уровень его секреции можно измерить для диагностики заболеваний, связанных с уровнем катехоламинов в организме. [14] Анализ мочи на катехоламины используется для выявления феохромоцитомы .

Функция в растениях [ править ]

«Они были обнаружены у 44 семейств растений, но у них не было установлено никакой важной метаболической функции. Они являются предшественниками бензо [ c ] фенантридиновых алкалоидов , которые являются активными основными ингредиентами многих экстрактов лекарственных растений . возможна защитная роль от насекомых-хищников, травм и детоксикации азота. Было показано, что они способствуют росту тканей растений, соматическому эмбриогенезу из культур in vitro и цветению. КА ингибируют окисление индол-3-уксусной кислоты и усиливают биосинтез этилена . также было показано синергетическое усиление различных эффектов гиббереллинов ». [15]

Тестирование на катехоламины [ править ]

Катехоламины секретируются клетками тканей различных систем человеческого тела, в основном нервной и эндокринной системами. Надпочечники выделяют определенные катехоламины в кровь, когда человек находится в состоянии физического или психического стресса, и это обычно является здоровой физиологической реакцией. [16] Однако острый или хронический избыток циркулирующих катехоламинов может потенциально повысить кровяное давление и частоту сердечных сокращений до очень высоких уровней и в конечном итоге вызвать опасные эффекты. Тесты на фракционированные свободные метанефрины плазмы или метанефрины в моче используются для подтверждения или исключения определенных заболеваний, когда врач выявляет признаки гипертонии и тахикардии, которые не поддаются адекватному лечению. [17][18] Каждый из тестов измеряет количество метаболитов адреналина и норадреналина, называемых соответственно метанефрином и норметанефрином .

Также проводятся анализы крови, чтобы определить количество катехоламинов, присутствующих в организме.

Тесты на катехоламины проводятся для выявления редких опухолей надпочечников или нервной системы. Тесты на катехоламины предоставляют информацию относительно таких опухолей, как феокромоцитома, параганглиома и нейробластома. [19] [20]

См. Также [ править ]

  • Катехол- O- метилтрансфераза
  • Катехоламинергическая полиморфная желудочковая тахикардия
  • История исследования катехоламинов
  • Гормон
  • Юлиус Аксельрод
  • Пептидный гормон
  • Фенэтиламины
  • Стероидный гормон
  • Симпатомиметики
  • Ванилилминдальная кислота

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Fitzgerald, PA (2011). «Глава 11. Медулла и параганглии надпочечников» . В Gardner, DG; Шобак Д. (ред.). Основы и клиническая эндокринология Гринспена (9-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл . Проверено 26 октября 2011 года .
  2. ^ Purves, D .; Августин, ГДж; Фитцпатрик, Д .; Холл, туалет; LaMantia, AS; McNamara, JO; Уайт, LE, ред. (2008). Неврология (4-е изд.). Sinauer Associates. С. 137–138. ISBN 978-0-87893-697-7.
  3. ^ «Катехоламины» . Библиотека здоровья . Сан-Диего, Калифорния: Калифорнийский университет. Архивировано из оригинала 16 июля 2011 года.
  4. ^ Joh, TH; Хван, О. (1987). «Дофамин-бета-гидроксилаза: биохимия и молекулярная биология». Летопись Нью-Йоркской академии наук . 493 : 342–350. DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1987.tb27217.x . PMID 3473965 . S2CID 86229251 .  
  5. ^ Broadley KJ (март 2010). «Сосудистые эффекты следовых аминов и амфетаминов». Фармакология и терапия . 125 (3): 363–375. DOI : 10.1016 / j.pharmthera.2009.11.005 . PMID 19948186 . 
  6. ^ Lindemann L, Hoener MC (май 2005). «Возрождение следовых аминов, вдохновленное новым семейством GPCR». Направления фармакологических наук . 26 (5): 274–281. DOI : 10.1016 / j.tips.2005.03.007 . PMID 15860375 . 
  7. Перейти ↑ Wang X, Li J, Dong G, Yue J (февраль 2014 г.). «Эндогенные субстраты мозга CYP2D». Европейский журнал фармакологии . 724 : 211–218. DOI : 10.1016 / j.ejphar.2013.12.025 . PMID 24374199 . 
  8. ^ a b Kitahama, K .; Пирсон, Дж .; Денорой, Л .; Копп, Н .; Ulrich, J .; Maeda, T .; Жуве, М. (1985). «Адренергические нейроны в мозге человека, продемонстрированные иммуногистохимическим методом с использованием антител к фенилэтаноламин- N- метилтрансферазе (PNMT): открытие новой группы в солитарном ядре». Письма неврологии . 53 (3): 303–308. DOI : 10.1016 / 0304-3940 (85) 90555-5 . PMID 3885079 . S2CID 2578817 .  
  9. ^ Eisenhofer, G .; Копин, И.Дж .; Гольдштейн, Д.С. (2004). «Метаболизм катехоламинов: современный взгляд на физиологию и медицину». Фармакологические обзоры . 3 (56): 331–349. DOI : 10,1124 / pr.56.3.1 . PMID 15317907 . S2CID 12825309 .  
  10. ^ Усадьба, I .; Tyano, S .; Mel, E .; Eisenberg, J .; Bachner-Melman, R .; Котлер, М .; Эбштейн, Р.П. (2002). «Семейные и ассоциативные исследования моноаминоксидазы А и синдрома дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ): предпочтительная передача длинного повтора промоторной области и его связь с ухудшением производительности при непрерывном тесте производительности (TOVA)» . Молекулярная психиатрия . 7 (6): 626–632. DOI : 10.1038 / sj.mp.4001037 . PMID 12140786 . 
  11. Перейти ↑ Brunner, HG (1996). «Дефицит МАОА и аномальное поведение: перспективы ассоциации». Симпозиум Фонда Ciba . Симпозиумы Фонда Новартис. 194 : 155–167. DOI : 10.1002 / 9780470514825.ch9 . ISBN 9780470514825. PMID  8862875 .
  12. ^ Стюарт, MF; Croft, J .; Reed, P .; Новый, JP (2006). «Острая перемежающаяся порфирия и феохромоцитома: общие черты» . Журнал клинической патологии . 60 (8): 935–936. DOI : 10.1136 / jcp.2005.032722 . PMC 1994495 . PMID 17660335 .  
  13. ^ Эстес, Мэри (2016). Оценка состояния здоровья и физикальное обследование (2-е изд.). Мельбурн : Cengage . п. 143. ISBN. 9780170354844.
  14. ^ «Катехоламины в моче» . webmd.com . Дата обращения 4 мая 2017 .
  15. ^ Куклин, AI; Конгер, Б.В. (1995). «Катехоламины в растениях». Журнал регулирования роста растений . 14 (2): 91–97. DOI : 10.1007 / BF00203119 . S2CID 41493767 . 
  16. ^ " Бей или беги " , Википедия , 16 декабря 2019 г. , получено 24 декабря 2019 г.
  17. ^ «Метанефрины, свободные от плазмы | Лабораторные тесты онлайн» . labtestsonline.org . Проверено 24 декабря 2019 .
  18. ^ "Метанефрины мочи | Лабораторные тесты онлайн" . labtestsonline.org . Проверено 24 декабря 2019 .
  19. ^ "Катехоламины мочи и анализы крови" . WebMD . Проверено 9 октября 2019 .
  20. ^ «Катехоламины» . labtestsonline.org . Проверено 9 октября 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Катехоламины в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)