Катехоламиндер: Эпинефрин, Норепинефрин және Дофамин
Catecholamine
Катехоламиндер – адреналин, норадреналин, дофамин сияқты нейротрансмиттерлер. Тирозиннен түзіледі, ағзада маңызды функциялар атқарады. Химия, нейробиология.
Катехоламин (,/k//æ//t//ə/'/k//oʊ//l//ə//m//iː//n/; қысқартылған CA) – моноамин нейротрансмиттері, катехол (бір-біріне жақын екі гидроксил тобы бар бензол) және тізбектік амин тобын қамтитын органикалық қосылыс. Катехол еркін молекула немесе үлкен молекуланың 1,2-дигидроксибензол тобын көрсететін бөлігі болуы мүмкін. Катехоламиндер аминқышқылы тирозиннен түзіледі, ол диеталық көздерден және фенилаланиннен синтезделеді. Катехоламиндер суда жақсы ериді және қан ағынында плазма ақуыздарының 50%-ымен байланысады. Катехоламиндерге эпинефрин (адреналин), норепинефрин (норадреналин) және допамин жатады. Бүйрек үсті бездерінің миынан эпинефрин мен норепинефрин гормондарының бөлінуі – «күрес немесе қашу» реакциясының бір бөлігі. Тирозин фенилаланиннен фенилаланин гидроксилаза ферментінің әсерімен гидроксилдену арқылы пайда болады. Тирозин сонымен қатар диеталық ақуыздан тікелей алынуы мүмкін. Катехоламин секрециялайтын жасушалар тирозинді кезегі түрде L-DOPA-ға, содан кейін допаминге айналдыру үшін бірнеше реакцияларды пайдаланады. Жасуша түріне байланысты допамин норепинефринге, ал одан әрі эпинефринге айналуы мүмкін. Әртүрлі стимуляторлық препараттар (мысалы, бірнеше түрлі амфетаминдер) – катехоламиндердің аналогтары болып табылады.
A catecholamine (,/k//æ//t//ə/'/k//oʊ//l//ə//m//iː//n/; abbreviated CA) is a monoamine neurotransmitter, an organic compound that has a catechol (benzene with two hydroxyl side groups next to each other) and a side chain amine. Catechol can be either a free molecule or a substituent of a larger molecule, where it represents a 1,2 dihydroxybenzene group. Catecholamines are derived from the amino acid tyrosine, which is derived from dietary sources as well as synthesis from phenylalanine. Catecholamines are water soluble and are 50% bound to plasma proteins in circulation. Included among catecholamines are epinephrine (adrenaline), norepinephrine (noradrenaline), and dopamine. Release of the hormones epinephrine and norepinephrine from the adrenal medulla of the adrenal glands is part of the fight or flight response. Tyrosine is created from phenylalanine by hydroxylation by the enzyme phenylalanine hydroxylase. Tyrosine is also ingested directly from dietary protein. Catecholamine secreting cells use several reactions to convert tyrosine serially to L DOPA and then to dopamine. Depending on the cell type, dopamine may be further converted to norepinephrine or even further converted to epinephrine. Various stimulant drugs (such as a number of substituted amphetamines) are catecholamine analogues.
Құрылымы
Катехоламиндер екі гидроксил тобы, аралық этил тізбегі және соңғы амин тобы бар бензол сақинасының ерекше құрылымымен сипатталады. Норэпинефрин сияқты фенилэтаноламиндердің этил тізбегінде гидроксил тобы орналасқан.
Catecholamines have the distinct structure of a benzene ring with two hydroxyl groups, an intermediate ethyl chain, and a terminal amine group. Phenylethanolamines such as norepinephrine have a hydroxyl group on the ethyl chain.
Орналасқан жері
Катехоламиндер негізінен бүйрек үсті безінің ми бөлігіндегі хромафинді жасушалар және симпатикалық жүйке жүйесінің постганглиондық талшықтары арқылы өндіріледі. Орталық жүйке жүйесінде нейротрансмиттер ретінде әрекет ететін допамин, негізінен ми сабасының екі аймағындағы нейрондық жасуша денелерінде түзіледі: вентральді тегментальді аймақ және қара зат, соңғысында нейромеланин пигменттелген нейрондар қамтылған. Локус коэрулеус жасушаларының ұқсас нейромеланин пигменттелген денелері норэпинефрин өндіреді. Эпинефрин адам миындағы нейрондардың шағын топтарында синтездейтін ферменті – фенилетаноламин N метилтрансфераза арқылы өндіріледі; бұл нейрондар postrema аймағына жақын (вентролатеральды) орналасқан ядродан және жалғыз жолдың арқалық аймағындағы ядродан басталады.
Catecholamines are produced mainly by the chromaffin cells of the adrenal medulla and the postganglionic fibers of the sympathetic nervous system. Dopamine, which acts as a neurotransmitter in the central nervous system, is largely produced in neuronal cell bodies in two areas of the brainstem: the ventral tegmental area and the substantia nigra, the latter of which contains neuromelanin pigmented neurons. The similarly neuromelanin pigmented cell bodies of the locus coeruleus produce norepinephrine. Epinephrine is produced in small groups of neurons in the human brain which express its synthesizing enzyme, phenylethanolamine N methyltransferase; these neurons project from a nucleus that is adjacent (ventrolateral) to the area postrema and from a nucleus in the dorsal region of the solitary tract.
Қалыптылық
Екі катехоламин – норадреналин мен дофамин – орталық жүйке жүйесінде нейромодуляторлар ретінде және қан айналымында гормондар ретінде әрекет етеді. Норадреналин катехоламині – шеттік симпатикалық жүйке жүйесінің нейромодуляторы, бірақ ол қанда да кездеседі (көбінесе симпатикалық жүйке жүйесі синапстарынан "шығу" арқылы). Қандағы катехоламин деңгейінің жоғарылауы стресспен байланысты, ол психологиялық реакциялар немесе қоршаған ортаның әсер ету факторлары, мысалы, жоғары дыбыс деңгейі, күшті жарық немесе қандағы қант деңгейінің төмендеуі салдарынан туындауы мүмкін. Катехоламиндердің өте жоғары деңгейі (кейде катехоламин улануы деп те аталады) орталық жүйке жүйесінің жарақаты кезінде ми сабасының ядроларын, әсіресе симпатикалық жүйке жүйесіне әсер ететін ядроларды стимуляциялау немесе зақымдану нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Шұғыл медицинада бұл жағдай "катехоламиннің төгілуі" деп белгілі. Катехоламиннің өте жоғары деңгейі бүйрек үсті безінің нейроэндокриндік ісіктерінен де туындауы мүмкін, бұл феохромоцитома деп аталатын емделе алатын жағдай. Катехоламиндердің жоғары деңгейі моноамин оксидазасы А (МАО А) жетіспеушілігінен, Бруннер синдромынан да туындауы мүмкін. МАО А осы нейротрансмиттерлердің ыдырауына жауапты ферменттердің бірі болғандықтан, оның жетіспеушілігі осы нейротрансмиттерлердің биожетімділігін едәуір арттырады. Бұл феохромоцитома, нейроэндокриндік ісіктер және карциноидтық синдром болмаған жағдайда дамып, беттің қызаруы және агрессия сияқты белгілерімен карциноидтық синдромға ұқсас көрінеді. Жедел порфирия катехоламин деңгейінің жоғарылауына себеп болуы мүмкін.
Two catecholamines, norepinephrine and dopamine, act as neuromodulators in the central nervous system and as hormones in the blood circulation. The catecholamine norepinephrine is a neuromodulator of the peripheral sympathetic nervous system but is also present in the blood (mostly through "spillover" from the synapses of the sympathetic system). High catecholamine levels in blood are associated with stress, which can be induced from psychological reactions or environmental stressors such as elevated sound levels, intense light, or low blood sugar levels. Extremely high levels of catecholamines (also known as catecholamine toxicity) can occur in central nervous system trauma due to stimulation or damage of nuclei in the brainstem, in particular, those nuclei affecting the sympathetic nervous system. In emergency medicine, this occurrence is widely known as a "catecholamine dump". Extremely high levels of catecholamine can also be caused by neuroendocrine tumors in the adrenal medulla, a treatable condition known as pheochromocytoma. High levels of catecholamines can also be caused by monoamine oxidase A (MAO A) deficiency, known as Brunner syndrome. As MAO A is one of the enzymes responsible for degradation of these neurotransmitters, its deficiency increases the bioavailability of these neurotransmitters considerably. It occurs in the absence of pheochromocytoma, neuroendocrine tumors, and carcinoid syndrome, but it looks similar to carcinoid syndrome with symptoms such as facial flushing and aggression. Acute porphyria can cause elevated catecholamines.
Әсерлер
Катехоламиндер денеде физикалық белсенділікке (күресу немесе қашу реакциясы) дайындау үшін жалпы физиологиялық өзгерістерді тудырады. Типик әсерлерінің қатарында жүрек соғу жиілігінің, қан қысымының, қандағы глюкоза деңгейінің жоғарылауы және симпатикалық нерв жүйесінің жалпы реакциясы болады. Кейбір дәрілер, мысалы, толкaпон (орталық COMT ингибиторы), барлық катехоламиндердің деңгейін көтереді. Пациенттерде катехоламиндер деңгейінің артуы тыныс алу жиілігінің жоғарылауына (тахипноэ) әкелуі мүмкін. Катехоламин денеде ыдырағаннан кейін зәрмен шығарылады, ал оның секреция деңгейін денедегі катехоламин деңгейімен байланысты ауруларды диагностикалау үшін өлшеуге болады. Катехоламин деңгейін анықтау үшін зәрді тексеру феохромоцитоманы анықтауға қолданылады.
Catecholamines cause general physiological changes that prepare the body for physical activity (the fight or flight response). Some typical effects are increases in heart rate, blood pressure, blood glucose levels, and a general reaction of the sympathetic nervous system. Some drugs, like tolcapone (a central COMT inhibitor), raise the levels of all the catecholamines. Increased catecholamines may also cause an increased respiratory rate (tachypnoea) in patients. Catecholamine is secreted into urine after being broken down, and its secretion level can be measured for the diagnosis of illnesses associated with catecholamine levels in the body. Urine testing for catecholamine is used to detect pheochromocytoma.
Өсімдіктердегі қызметі
Олар 44 өсімдік тұқымдасынан табылды, бірақ олардың маңызды метаболизмік функциясы анықталған жоқ. Олар көптеген дәрілік өсімдіктердің сығындыларындағы белсенді негізгі құралымдар болып табылатын бензо[c]феноантридин алкалоидтарының прекурсорлары болып табылады. CA-ның жәндіктердің зиянкестеріне қарсы, жарақаттарға және азотты залалсыздандыруға қорғаныш рөлі болуы мүмкін екендігі анықталды. Олар өсімдік тіндерінің өсуін, in vitro өрмекшілерден соматикалық эмбриогенезді және гүлдеуді жақсартады. CA-лар индол-3 сірке қышқылының тотығуын тежейді және этилен биосинтезін күшейтеді. Сонымен қатар, олар гибереллиндердің әртүрлі әсерлерін күшейтуге көмектеседі.
"They have been found in 44 plant families, but no essential metabolic function has been established for them. They are precursors of benzo[c]phenanthridine alkaloids, which are the active principal ingredients of many medicinal plant extracts. CAs have been implicated to have a possible protective role against insect predators, injuries, and nitrogen detoxification. They have been shown to promote plant tissue growth, somatic embryogenesis from in vitro cultures, and flowering. CAs inhibit indole 3 acetic acid oxidation and enhance ethylene biosynthesis. They have also been shown to enhance synergistically various effects of gibberellins."
Катехоламиндерді сынау
Катехоламиндер адам ағзасының әртүрлі жүйелерінің тіндеріндегі жасушалармен бөлінеді, көбінесе жүйке және эндокриндік жүйелер арқылы. Бүйрекүсті бездер адам физикалық немесе психикалық стресске ұшырағанда қанға белгілі бір катехоламиндерді бөліп шығарады, бұл әдетте денсаулыққа пайдалы физиологиялық жауап болып табылады. Дегенмен, қан айналымындағы катехоламиндердің күрт немесе созылмалы артық мөлшері қан қысымын және жүрек соғу жиілігін тым жоғары деңгейге дейін көтеріп, қауіпті салдарларға әкелуі мүмкін. Дәрігер гипертония және тахикардия белгілерін анықтағанда, емге тиісті жауап бермейтін жағдайларда, фракцияланған плазмадағы бос метанефриндер немесе зәрдегі метанефриндерге жасалатын тестілер нақты ауруларды растауға немесе жоққа шығаруға көмектеседі. Әрбір тесті адреналин және норадреналиннің метаболиттерінің – тиісінше метанефрин мен норметанефриннің мөлшерін өлшейді. Қан талдауы организмдегі катехоламиндердің деңгейін анықтау үшін жасалады. Катехоламиндерге жасалатын тестілер бүйрекүсті безде немесе жүйке жүйесіндегі сирек кездесетін ісіктерді анықтауға бағытталған. Катехоламиндерге жасалатын тестілер феохромоцитома, параганглиома және нейробластома сияқты ісіктер туралы ақпарат береді.
Catecholamines are secreted by cells in tissues of different systems of the human body, mostly by the nervous and the endocrine systems. The adrenal glands secrete certain catecholamines into the blood when the person is physically or mentally stressed and this is usually a healthy physiological response. However, acute or chronic excess of circulating catecholamines can potentially increase blood pressure and heart rate to very high levels and eventually provoke dangerous effects. Tests for fractionated plasma free metanephrines or the urine metanephrines are used to confirm or exclude certain diseases when the doctor identifies signs of hypertension and tachycardia that don't adequately respond to treatment. Each of the tests measure the amount of adrenaline and noradrenaline metabolites, respectively called metanephrine and normetanephrine. Blood tests are also done to analyze the amount of catecholamines present in the body. Catecholamine tests are done to identify rare tumors at the adrenal gland or in the nervous system. Catecholamine tests provide information relative to tumors such as: pheochromocytoma, paraganglioma, and neuroblastoma.