Введение

Класс химических соединений

Катехоламины Эпинефрин (Адреналин) Норепинефрин (Норадреналин) Допамин

Катехоламин (произносится /kætɪˈkoʊləmiːn/; сокращенно CA) — это моноаминовый нейромедиатор, органическое соединение, содержащее катехол (бензольное кольцо с двумя гидроксильными группами, расположенными рядом друг с другом) и аминогруппу боковой цепи. Катехол может существовать как в виде свободной молекулы, так и в качестве заместителя в более крупной молекуле, представляя собой группу 1,2-дигидроксибензола. Катехоламины синтезируются из аминокислоты тирозина, которая, в свою очередь, образуется из фенилаланина, поступающего с пищей, а также в результате собственного синтеза организма. Катехоламины растворимы в воде и в кровотоке на 50% связаны с белками плазмы. К катехоламинам относятся эпинефрин (адреналин), норепинефрин (норадреналин) и дофамин. Выделение гормонов эпинефрина и норепинефрина надпочечниками является частью реакции "бей или беги". Тирозин образуется из фенилаланина в результате гидроксилирования ферментом фенилаланингидроксилазой. Тирозин также поступает в организм непосредственно с пищевыми белками. Катехоламин-секретирующие клетки используют ряд реакций для последовательного превращения тирозина в L-ДОФА, а затем в дофамин. В зависимости от типа клеток, дофамин может быть дополнительно преобразован в норепинефрин или даже в эпинефрин. Различные стимулирующие препараты (например, некоторые производные амфетамина) являются аналогами катехоламинов.

Структура

Катехоламины имеют характерную структуру, состоящую из бензольного кольца с двумя гидроксильными группами, промежуточной этильной цепи и терминальной аминогруппы. Фенилэтаноламины, такие как норэпинефрин, содержат гидроксильную группу на этильной цепи.

Местоположение

Катехоламины вырабатываются главным образом хромаффинными клетками мозгового вещества надпочечников и постганглионарными волокнами симпатической нервной системы. Дофамин, выступающий в качестве нейротрансмиттера в центральной нервной системе, в основном синтезируется в телах нейронов в двух областях ствола мозга: вентральной тегментальной области и черной субстанции, последняя из которых содержит нейроны, пигментированные нейромеланином. Аналогично пигментированные нейромеланином тела нейронов голубого пятна производят норадреналин. Эпинефрин вырабатывается в небольших группах нейронов в головном мозге человека, экспрессирующих его синтезирующий фермент, фенилэтаноламин N-метилтрансферазу; эти нейроны отходят от ядра, расположенного рядом (вентролатерально) с областью пострэма и от ядра в дорсальной области одиночного тракта.

Способ

Два катехоламина, норэпинефрин и дофамин, выступают в роли нейромодуляторов в центральной нервной системе и как гормоны в кровотоке. Катехоламин норэпинефрин является нейромодулятором периферической симпатической нервной системы, но также присутствует в крови (в основном вследствие "перетекания" из синапсов симпатической системы). Высокий уровень катехоламинов в крови связан со стрессом, который может быть вызван психологическими реакциями или факторами внешней среды, такими как повышенный уровень шума, интенсивный свет или низкий уровень глюкозы в крови. Крайне высокие уровни катехоламинов (также известные как катехоламиновая токсичность) могут возникать при травмах центральной нервной системы из-за стимуляции или повреждения ядер в стволе мозга, особенно тех, которые влияют на симпатическую нервную систему. В неотложной медицине это состояние широко известно как "катехоламиновый выброс". Чрезвычайно высокий уровень катехоламинов также может быть вызван нейроэндокринными опухолями в мозговом слое надпочечников, излечимым заболеванием, известным как феохромоцитома. Высокий уровень катехоламинов может быть также обусловлен дефицитом моноаминооксидазы А (МАО А), известным как синдром Бруннера. Поскольку МАО А является одним из ферментов, ответственных за деградацию этих нейротрансмиттеров, его дефицит значительно повышает их биодоступность. Он возникает без феохромоцитомы, нейроэндокринных опухолей и карциноидного синдрома, но проявляется сходно с карциноидным синдромом, с такими симптомами, как покраснение лица и агрессия. Острая порфирия может приводить к повышению уровня катехоламинов.

Эффекты

Катехоламины вызывают общие физиологические изменения, подготавливающие организм к физической активности (реакция "бей или беги"). Некоторые типичные эффекты включают повышение частоты сердечных сокращений, артериального давления, уровня глюкозы в крови и общую активацию симпатической нервной системы. Некоторые лекарственные препараты, такие как толкaпон (центральный ингибитор КОМТ), повышают уровень всех катехоламинов. Повышение уровня катехоламинов может также вызывать учащенное дыхание (тахипноэ) у пациентов. Катехоламины выделяются с мочой после распада и их уровень секреции можно измерить для диагностики заболеваний, связанных с уровнем катехоламинов в организме. Анализ мочи на содержание катехоламинов используется для выявления феохромоцитомы.

Функция в растениях

Они были обнаружены в 44 семействах растений, однако их существенная метаболическая функция не установлена. Они являются предшественниками бензо[c]фенонантридиновых алкалоидов, которые представляют собой основные активные компоненты многих экстрактов лекарственных растений. Предполагается, что соединения CA могут играть защитную роль против насекомых-вредителей, повреждений и детоксикации азота. Показано, что они стимулируют рост растительных тканей, соматический эмбриогенез в культуре in vitro и цветение. CA ингибируют окисление индол-3-уксусной кислоты и усиливают биосинтез этилена. Также было продемонстрировано, что они синергически усиливают различные эффекты гиббереллинов.

Испытание на катехоламины

Катехоламины секретируются клетками в тканях различных систем человеческого организма, преимущественно нервной и эндокринной. Надпочечники выделяют определенные катехоламины в кровь в ответ на физический или психический стресс, что обычно является нормальной физиологической реакцией. Однако, острое или хроническое избыточное количество циркулирующих катехоламинов может потенциально значительно повысить артериальное давление и частоту сердечных сокращений, что в конечном итоге может привести к опасным последствиям. Анализы на фракционированные свободные метанефрины плазмы или метанефрины мочи используются для подтверждения или исключения определенных заболеваний, когда врач обнаруживает признаки гипертензии и тахикардии, которые недостаточно хорошо поддаются лечению. Каждый из этих анализов измеряет количество метаболитов адреналина и норадреналина, называемых метанефрином и норметанефрином соответственно. Также проводятся анализы крови для определения количества катехоламинов в организме. Анализы на катехоламины используются для выявления редких опухолей надпочечников или нервной системы. Эти анализы предоставляют информацию об опухолях, таких как феохромоцитома, параганглиома и нейробластома.