Sinteza, sproščanje in funkcije kateholaminov



The kateholaminov (CA) ali aminohormoni so vse tiste snovi, ki v svoji strukturi vsebujejo kateholsko skupino in stransko verigo z amino skupino. V našem telesu lahko delujejo kot hormoni ali kot nevrotransmiterji.

Kateholamini so razred monoaminov, ki se sintetizirajo iz tirozina. Glavne so dopamin, adrenalin in noradrenalin.

Sestavljeni so iz zelo pomembnih nevrotransmiterjev v našem telesu in izvajajo več funkcij. Sodelujejo tako v nevronskih kot v endokrinih mehanizmih.

Nekatere funkcije centralnega živčnega sistema, ki nadzorujejo, so gibanje, kognicija, čustva, učenje in spomin.

Kateholamini igrajo pomembno vlogo pri odzivih na stres. Tako se sproščanje teh snovi poveča, ko doživite fizični ali čustveni stres.

Na celični ravni te snovi modulirajo nevronsko aktivnost z odpiranjem ali zapiranjem ionskih kanalov glede na vključene receptorje (Nicoll et al., 1990)..

Ravni kateholaminov lahko opazujemo s testi krvi in ​​urina. V resnici so kateholamini vezani na približno 50% beljakovin v krvi.

Zdi se, da spremembe v nevrotransmisiji kateholaminov pojasnjujejo nekatere nevrološke in nevropsihiatrične motnje. Na primer, depresija je povezana z nizkimi ravnmi teh snovi, v nasprotju z anksioznostjo. Po drugi strani pa se zdi, da dopamin igra bistveno vlogo pri boleznih, kot sta Parkinsonova in Shizofrenija.

Biosinteza kateholaminov

Kateholamini so pridobljeni iz tirozina, aminokisline, ki sestavlja beljakovine. Izhaja lahko neposredno iz prehrane (kot eksogeni vir) ali sintetizira fenilalanin v jetrih (endogeni vir)..

Fenilalanin je esencialna aminokislina za ljudi. Dobimo ga s prehrano, čeprav so prisotni tudi pri nekaterih psihoaktivnih snoveh.

Za ustrezno raven kateholaminov je pomembno uživanje živil, bogatih s fenilalaninom, kot so rdeče meso, jajca, ribe, mlečni izdelki, čičerika, leča, oreški itd..

Najdemo ga tudi v aspartamu, sladilu, ki se pogosto uporablja v brezalkoholnih pijačah in dietnih proizvodih. Kot pri tirozinu lahko najdemo v siru.

Za tvorbo kateholaminov mora biti tirozin sintetiziran s hormonom, imenovanim tirozinska hidroksilaza. Ko je enkrat hidroksiliran, dobimo L-DOPA (L-3,4-dihidroksifenilalanin).

Potem gre DOPA skozi proces dekarboksilacije skozi encim DOPA dekarboksilazo, ki proizvaja dopamin. 

Od dopamina in zahvaljujoč beta-hidroksiliranemu dopaminu dosežemo noradrenalin (imenovan tudi noradrenalin)..

Adrenalin nastane v mozgu nadledvičnih žlez, ki se nahajajo na ledvicah. Izhaja iz noradrenalina. Adrenalin nastane, ko se noradrenalin sintetizira z encimom feniletanolamin N-metiltransferaze (PNMT). Ta encim najdemo samo v celicah nadledvične medule.

Po drugi strani pa zaviranje sinteze kateholamina nastane z delovanjem AMPT (alfa-metil-p-tirozin). To je odgovorno za zaviranje encima tirozin hidroksilaze.

Kjer se proizvajajo kateholamini?

Kot smo že omenili, glavni kateholamini izvirajo iz nadledvičnih žlez. Natančneje v nadledvične žleze teh žlez. Proizvajajo se zahvaljujoč celicam, imenovanim chromaffins. V tem mestu se adrenalin izloča za 80%, v preostalih 20% pa noradrenalin..

Ti dve snovi delujejo kot simpatomimetični hormoni. To pomeni, da simulirajo učinke hiperaktivnosti v simpatični živčni sistem. Tako, ko se te snovi sprostijo v krvni obtok, pride do povečanja krvnega tlaka, povečane mišične kontrakcije in povečane ravni glukoze. Tudi pospeševanje srčnega utripa in dihanje.

Zaradi tega so kateholamini bistvenega pomena za pripravo odziva na stres, boj ali let.

Norepinefrin ali norepinefrin sta sintetizirana in shranjena v postganglionskih vlaknih perifernih simpatičnih živcev. Ta snov se proizvaja tudi v celicah lokusa coeruleus, v celični skupini, imenovani A6.

Ti nevroni se usmerijo v hipokampus, amigdalo, talamus in skorjo; predstavljajo dorzalno noradrenalinsko pot. Zdi se, da je ta pot vključena v kognitivne funkcije, kot sta pozornost in spomin.

Zdi se, da ventralna pot, ki se povezuje s hipotalamusom, sodeluje pri vegetativnih, nevroendokrinih in avtonomnih funkcijah.

Po drugi strani pa dopamin lahko nastane tudi iz nadledvične medule in perifernih simpatičnih živcev. Vendar pa deluje predvsem kot nevrotransmiter centralnega živčnega sistema. Na ta način se večinoma pojavlja na dveh področjih možganskega debla: materija nigra in ventralna tegmentalna površina.

Natančneje, glavne skupine dopaminergičnih celic najdemo v ventralni regiji srednjega možganja, ki se imenuje "skupina celic A9". V to območje spada tudi materiala nigra. Nahajajo se tudi v celični skupini A10 (ventralna tegmentalna površina).

A9 nevroni usmerjajo svoja vlakna v poganjalno jedro in putamen, tvorijo nigrostriatalno pot. To je bistveno za nadzor motorja.

Medtem ko nevroni območja A10 prehajajo skozi jedro akumbensa, amigdalo in prefrontalni korteks, tvorita mezokortikolimbično pot. To je bistveno za motivacijo, čustva in oblikovanje spominov.

Poleg tega obstaja še ena skupina dopaminergičnih celic v delu hipotalamusa, ki se povezuje s hipofizo in povzroča hormonske funkcije..

Obstajajo tudi druga jedra na področju možganskega debla, ki so povezana z adrenalinom, kot sta postrema in solitarni trakt. Vendar pa je za sproščanje adrenalina v krvi potrebna prisotnost drugega nevrotransmiterja, acetilholina.. 

Sproščanje kateholaminov

Za sproščanje kateholaminov je potrebno predhodno sproščanje acetilholina. To sproščanje se lahko pojavi, če zaznamo nevarnost. Acetilholin oskrbuje z nadledvično žlezo in proizvaja vrsto celičnih dogodkov

Rezultat je izločanje kateholaminov v zunajcelični prostor s procesom, imenovanim eksocitoza..

Kako delujejo v telesu??

Obstaja vrsta receptorjev, razporejenih po telesu, imenovanih adrenergični receptorji. Ti receptorji se aktivirajo s kateholamini in so odgovorni za široko paleto funkcij.

Običajno, ko se dopamin, adrenalin ali noradrenalin vežejo na te receptorje; pojavi se reakcija pobega ali boja. Tako povečuje srčni utrip, napetost mišic in se zdi razširitev učencev. Prav tako vplivajo na prebavni sistem.

Pomembno je omeniti, da kateholamini v krvi, ki sproščajo možgane nadledvične žleze, izvajajo svoje učinke na periferna tkiva, ne pa tudi v možganih. To je zato, ker je živčni sistem ločen s krvno-možgansko pregrado.

Obstajajo tudi specifični receptorji za dopamin, ki so 5 vrst. Najdemo jih v živčnem sistemu, zlasti v hipokampusu, jedru akumbensov, možganski skorji, amigdali in substituciji nigra..

Funkcije

Kateholamini lahko modulirajo zelo različne funkcije organizma. Kot smo že omenili, lahko krožijo po krvi ali imajo različne učinke na možgane (kot so nevrotransmiterji)..

Nato lahko spoznate funkcije, pri katerih sodelujejo kateholamini:

Srčne funkcije

S povečanjem ravni adrenalina (predvsem) se poveča kontraktilna sila srca. Poleg tega se pogostost utripov poveča. To povzroča povečanje oskrbe s kisikom.

Vaskularne funkcije

Na splošno povečanje kateholaminov povzroča vazokonstrikcijo, to je krčenje krvnih žil. Posledica je zvišanje krvnega tlaka.

Funkcije prebavil

Zdi se, da adrenalin zmanjšuje motiliteto želodca in črevesja ter izločke. Kot krčenje sphinctra. Adrenergični receptorji, ki sodelujejo pri teh funkcijah, so a1, a2 in b2.

Urinske funkcije

Adrenalin sprošča mišico detruzorja mehurja (tako da lahko shranimo več urina). Istočasno se zoži trigon in sfinkter, da se omogoči zadrževanje urina.

Vendar zmerni odmerki dopamina povečujejo pretok krvi v ledvice in imajo diuretični učinek.

Okularne funkcije

Povečanje kateholaminov povzroči tudi razširitev zenice (midriaza). Poleg zmanjšanja intraokularnega tlaka.

Dihalne funkcije

Zdi se, da kateholamin poveča hitrost dihanja. Poleg tega ima močne učinke na sprostitev bronhijev. Tako zmanjša bronhialni izloček, ki deluje na bronhodilatator.

Funkcije v centralnem živčnem sistemu

V živčnem sistemu noradrenalin in dopamin povečata občutek, pozornost, koncentracijo in obdelavo dražljajev.

Zaradi tega se hitreje odzivamo na dražljaje in se učimo in spomnimo bolje. Posredujejo tudi v občutkih užitka in nagrade. Vendar pa so povišane vrednosti teh snovi povezane s težavami z anksioznostjo. 

Zdi se, da nizka raven dopamina vpliva na pojav sprememb pri pozornosti, učnih težavah in depresiji.

Motorne funkcije

Dopamin je glavni kateholamin, ki sodeluje pri nadzoru gibanja. Odgovorna območja so substitucija nigra in bazalna ganglija (zlasti caudatno jedro)..

Dejansko se je pokazalo, da je odsotnost dopamina v bazalnih ganglijih izvor Parkinsonove bolezni.

Stres

Kateholamini so zelo pomembni pri uravnavanju stresa. Ravni teh snovi se dvignejo za pripravo telesa, da reagira na potencialno nevarne dražljaje. Tako se pojavijo odzivi na boj ali let.

Ukrepi na imunski sistem

Dokazano je, da stres vpliva na imunski sistem, saj ga posredujejo predvsem adrenalin in noradrenalin. Ko smo izpostavljeni stresu, nadledvična žleza sprosti adrenalin, medtem ko se noradrenalin izloča v živčni sistem. To ojača organe, ki sodelujejo v imunskem sistemu.

Povečanje kateholaminov na zelo podaljšan način povzroča kronični stres in oslabitev imunskega sistema.

Analiza kateholaminov v urinu in krvi

Organizem razgrajuje kateholamine in jih izloča skozi urin. Zato lahko z analizo urina opazimo količino kateholaminov, izločenih v 24 urah. Ta test se lahko opravi tudi s preiskavo krvi.

Ta test se običajno izvaja za diagnosticiranje tumorjev v nadledvičnih žlezah (feokromocitom). Tumor na tem področju bi povzročil sproščanje preveč kateholaminov. Kaj bi se odrazilo v simptomih, kot so hipertenzija, pretirano znojenje, glavoboli, tahikardija in tremor.

Visoke koncentracije kateholaminov v urinu lahko kažejo tudi kakršnokoli prekomerno obremenitev, kot so okužbe po telesu, operacije ali travmatične poškodbe..

Čeprav se te ravni lahko spremenijo, če jemljete zdravila za krvni tlak, antidepresive, zdravila ali kofein. Poleg tega lahko preživela mraz poveča raven kateholamina v analizi.

Vendar pa lahko nizke vrednosti kažejo na diabetes ali spremembe v delovanju živčnega sistema.

Reference

  1. Brandan, N.C., Llanos, B., Cristina, I., Ruiz Díaz, D. A. N., & Rodríguez, A.N. (2010). Nadbubrežni kateholaminski hormoni. Katedra za biokemijo Medicinske fakultete. [dostop: 2. januar 2017]. 
  2. Kateholamin (s.f.). Pridobljeno 2. januarja 2017, iz Wikipedia.org.
  3. Kateholamin (21 od 12 leta 2009). Vzeto iz enciklopedije Britannica.
  4. Kateholamini v krvi. (s.f.). Pridobljeno 2. januarja 2017 iz WebMD.
  5. Kateholamini v urinu. (s.f.). Pridobljeno 2. januarja 2017 iz WebMD.
  6. Carlson, N.R. (2006). Fiziologija vedenja 8. Ed Madrid: Pearson. pp: 117-120.
  7. Gómez-González, B., in Escobar, A. (2006). Stres in imunski sistem. Rev Mex Neuroci, 7 (1), 30-8.
  8. Kobayashi, K. (2001). Vloga signalizacije kateholamina v funkcijah možganov in živčnega sistema: nova spoznanja iz molekularno genetske študije v miših. V Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings (Vol. 6, št. 1, str. 115-121). Nature Publishing Group.
  9. Nicoll, RA, Malenka, RC in Kauer, JA (1990). Funkcionalna primerjava podtipov nevrotransmiterskih receptorjev v centralnem živčnem sistemu sesalcev. Physiol Rev. 70: 513-565.