KATECHOLAMINY: SYNTÉZA, UVOLŇOVÁNÍ A FUNKCE - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Tyto katecholaminy nebo aminohormonas jsou látky, které obsahují ve své struktuře katecholovou skupinu a postranní řetězec s aminoskupinou. Mohou v našem těle fungovat jako hormony nebo jako neurotransmitery.

Katecholaminy jsou třídou monoaminů, které jsou syntetizovány z tyrosinu. Mezi hlavní patří dopamin, adrenalin a norepinefrin. Skládají se z velmi důležitých neurotransmiterů v našem těle a mají více funkcí; účastní se jak nervových, tak endokrinních mechanismů.

Molekulární struktura norepinefrinu (noradrenalin) rodiny katecholaminů.

Některé z funkcí centrálního nervového systému, které řídí, jsou pohyb, poznávání, emoce, učení a paměť. Hrají také zásadní roli v reakci na stres. Tímto způsobem se uvolňování těchto látek zvyšuje, když dochází k fyzickému nebo emočnímu stresu. Na buněčné úrovni tyto látky modulují neuronální aktivitu otevřením nebo uzavřením iontových kanálů podle zapojených receptorů.

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

Zdá se, že změny neurotransmise katecholaminu vysvětlují určité neurologické a neuropsychiatrické poruchy. Například deprese je na rozdíl od úzkosti spojena s nízkými hladinami těchto látek. Na druhé straně se zdá, že dopamin hraje zásadní roli u nemocí, jako je Parkinsonova 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 (jako endogenní zdroj).

Fenylalanin

Fenylalanin je esenciální aminokyselina pro člověka. Je získáván dietou, ačkoli jsou přítomny také v některých psychoaktivních látkách.

Pro dosažení dostatečných hladin katecholaminů je důležité konzumovat potraviny bohaté na fenylalanin, jako je červené maso, vejce, ryby, mléčné výrobky, cizrna, čočka, ořechy atd.

Tyrosin

Chemická struktura aminokyseliny Tyrosin (Zdroj: Clavecin přes Wikimedia Commons)

Co se týče tyrosinu, nachází se v sýru. Aby se tvořily katecholaminy, musí být tyrosin syntetizován hormonem nazývaným tyrosinhydroxyláza. Po hydroxylaci se získá L-DOPA (L-3,4-dihydroxyfenylalanin).

Dopamin a norepinefrin

Poté DOPA prochází procesem dekarboxylace enzymem DOPA dekarboxylázy, čímž vzniká dopamin.

Dopaminová 2D molekula.

Z dopaminu a díky beta-hydroxylovanému dopaminu se získá norepinefrin (také nazývaný norepinefrin).

Molekula norepinefrinu

Adrenalin

Epinefrin se vyrábí v dřeni nadledvin, které se nacházejí nad ledvinami. Vychází z norepinefrinu. Epinefrin vzniká, když je norepinefrin syntetizován enzymem fenylethanolamin N-methyltransferáza (PNMT). Tento enzym se nachází pouze v buňkách nadledvin.

Struktura adrenalinu

Na druhé straně, inhibice syntézy katecholaminu je produkována působením AMPT (alfa-methyl-p-tyrosin). To je odpovědné za inhibici enzymu tyrosin-hydroxylázy.

Kde se vyrábějí katecholaminy?

Hlavní katecholaminy pocházejí z nadledvin, konkrétně v nadledvinách těchto žláz. Vyrábí se díky buňkám nazývaným chromafiny: na tomto místě se adrenalin vylučuje v 80% a noradrenalin ve zbývajících 20%.

Tyto dvě látky působí jako sympatomimetické hormony. To znamená, že simulují účinky hyperaktivity na sympatický nervový systém. Když se tedy tyto látky uvolňují do krevního řečiště, dochází ke zvýšení krevního tlaku, větší svalové kontrakci a ke zvýšení hladiny glukózy. Stejně jako zrychlení srdeční frekvence a dýchání.

Z tohoto důvodu jsou katecholaminy nezbytné pro přípravu na reakce na stres, boj nebo útěk.

Norepinefrin nebo norepinefrin

Norepinefrin nebo norepinefrin se syntetizuje a ukládá do postgangliových vláken periferních sympatických nervů. Tato látka se také produkuje v buňkách lokusu coeruleus ve skupině buněk zvané A6.

Tyto neurony se promítají do hippocampu, amygdaly, thalamu a kůry; tvořící hřbetní norepinefrinální dráhu. Zdá se, že tato cesta je zapojena do kognitivních funkcí, jako je pozornost a paměť.

Zdá se, že ventrální dráha, která se spojuje s hypotalamem, se účastní vegetativních, neuroendokrinních a autonomních funkcí.

Dopamin

Na druhé straně může dopamin také vznikat z nadledvinky a periferních sympatických nervů. Funguje však především jako neurotransmiter v centrálním nervovém systému. Tímto způsobem se vyskytuje hlavně ve dvou oblastech mozkového kmene: substantia nigra a ventrální tegmentální oblast.

Konkrétně hlavní skupiny dopaminergních buněk se nacházejí ve ventrální oblasti midbrainu, oblasti zvané „buněčná skupina A9“. Tato zóna zahrnuje černou látku. Jsou také umístěny ve skupině buněk A10 (ventrální tegmentální oblast).

Neurony A9 promítají svá vlákna do jádra kaudátu a do putamenů a vytvářejí nigrostriatální cestu. To je nezbytné pro řízení motoru.

Zatímco neurony zóny A10 procházejí jádrem accumbens, amygdala a prefrontální kůra vytvářejí mezokortikoidní cestu. To je zásadní v motivaci, emocích a formování vzpomínek.

Kromě toho existuje další skupina dopaminergních buněk v části hypotalamu, která se spojuje s hypofýzou a vykonává hormonální funkce.

V oblasti mozkového kmene jsou také další jádra, která jsou spojena s adrenalinem, jako jsou například oblastní pošta a solitární trakt. Pro uvolnění adrenalinu do krve je však nutná přítomnost jiného neurotransmiteru, acetylcholinu.

Uvolnění

K uvolnění katecholaminů je nutné předchozí uvolnění acetylcholinu. K tomuto uvolnění může dojít, například když zjistíme nebezpečí. Acetylcholin inervuje nadledvinku a vytváří řadu buněčných událostí.

Molekulární struktura acetylcholinu

Výsledkem je sekrece katecholaminů do extracelulárního prostoru procesem zvaným exocytóza.

Jak působí v těle?

V celém těle existuje řada receptorů zvaných adrenergní receptory. Tyto receptory jsou aktivovány katecholaminy a jsou zodpovědné za celou řadu funkcí.

Obvykle se dopamin, epinefrin nebo norepinefrin váže na tyto receptory; existuje bojová nebo letová reakce. Tím se zvyšuje srdeční frekvence, zvyšuje se svalové napětí a rozšiřují se žáci. Ovlivňují také gastrointestinální systém.

Je důležité si uvědomit, že krevní katecholaminy uvolňované středním nadledvinami mají účinek na periferní tkáně, ale nikoli na mozek. Je tomu tak proto, že nervový systém je oddělen hematoencefalickou bariérou.

Existují také specifické receptory pro dopamin, které jsou 5 typů. Nacházejí se v nervovém systému, zejména v hippocampu, nucleus accumbens, mozkové kůře, amygdale a substantia nigra.

Funkce

Katecholaminy mohou modulovat velmi rozmanité funkce těla. Jak je uvedeno výše, mohou cirkulovat v krvi nebo mít různé účinky v mozku (jako neurotransmitery).

Dále budete znát funkce, kterých se katecholaminy účastní:

Srdeční funkce

Zvýšením hladiny adrenalinu (hlavně) dochází ke zvýšení kontraktilní síly srdce. Kromě toho se zvyšuje frekvence srdečního rytmu. To způsobuje zvýšení přísunu kyslíku.

Cévní funkce

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

Gastrointestinální funkce

Zdá se, že epinefrin snižuje motilitu a žaludeční a střevní sekrece. Stejně jako kontrakce svěračů. Adrenergní receptory účastnící se těchto funkcí jsou al, a2 a b2.

Močové funkce

Epinefrin uvolňuje sval detrusoru močového měchýře (takže může být uloženo více moči). Současně se zkrátí trigon a svěrač, aby se umožnilo zadržení moči.

Mírné dávky dopaminu však zvyšují průtok krve ledvinami a mají diuretický účinek.

Oční funkce

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

Dýchací funkce

Zdá se, že katecholaminy zvyšují rychlost dýchání. Kromě toho má silné bronchiální relaxační účinky. Snižuje tak bronchiální sekreci a působí bronchodilatační účinek.

Funkce v centrálním nervovém systému

V nervovém systému zvyšují norepinefrin a dopamin bdělost, pozornost, koncentraci a zpracování podnětů.

To nás nutí rychleji reagovat na podněty a nutit nás učit se a lépe si pamatovat. Zprostředkovávají také pocity potěšení a odměny. Zvýšená hladina těchto látek však byla spojena s problémy s úzkostí.

Zdá se, že nízké hladiny dopaminu ovlivňují výskyt poruch pozornosti, poruch učení a deprese.

Funkce motoru

Dopamin je hlavním katecholaminem zapojeným do zprostředkování kontroly pohybů. Odpovědnými oblastmi jsou substantia nigra a bazální ganglie (zejména jádro caudate).

Ve skutečnosti se ukázalo, že nepřítomnost dopaminu v bazálních gangliích je původem Parkinsonovy choroby.

Stres

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

Akce na imunitní systém

Bylo prokázáno, že stres ovlivňuje imunitní systém a je zprostředkován primárně adrenalinem a norepinefrinem. Když jsme vystaveni stresu, nadledvinka uvolňuje adrenalin, zatímco nervový systém vylučuje norepinefrin. To inervuje orgány zapojené do imunitního systému.

Velmi prodloužené zvýšení katecholaminů způsobuje chronický stres a oslabení imunitního systému.

Analýza katecholaminů v moči a krvi

Tělo štěpí katecholaminy a vylučuje je močí. Proto lze pomocí analýzy moči pozorovat množství katecholaminů vylučovaných během 24 hodin. Tento test lze také provést krevním testem.

Tento test se obvykle provádí k diagnostice nádorů v nadledvinách (feochromocytom). Nádor v této oblasti by způsobil uvolnění příliš velkého množství katecholaminů. Co by se projevilo na symptomech, jako je hypertenze, nadměrné pocení, bolesti hlavy, tachykardie a třes.

Vysoká hladina katecholaminů v moči může také projevovat jakýkoli typ nadměrného stresu, jako jsou infekce v celém těle, operace nebo traumatická zranění.

I když tyto hladiny mohou být změněny, pokud užívají léky na krevní tlak, antidepresiva, léky nebo kofein. Kromě toho může být za studena zvýšena hladina katecholaminů v analýze.

Nízké hodnoty však mohou indikovat diabetes nebo změny v činnosti nervového systému.

Reference

1. Brandan, NC, Llanos, B., Cristina, I., Ruiz Díaz, DAN a Rodríguez, AN (2010). Hormony katecholaminu nadledvin. Katedra biochemie Lékařská fakulta..
2. Katecholamin. (sf). Citováno z 2. ledna 2017, z Wikipedia.org.
3. Katecholamin. (21 z 12 roku 2009). Získáno od Encyclopædia Britannica.
4. Katecholaminy v krvi. (sf). Citováno z 2. ledna 2017, z WebMD.
5. Katecholaminy v moči. (sf). Citováno z 2. ledna 2017, z WebMD.
6. Carlson, NR (2006). Fyziologie chování 8. vydání Madrid: Pearson. str. 117-120.
7. Gómez-González, B. a Escobar, A. (2006). Stres a imunitní systém. Rev Mex Neuroci, 7 (1), 30-8.