class=skin-invert-image|thumb|100px|Katehol Kateholamin, skraćeno CA, najčešće 3,4-dihidroksifenetilamin, je monoaminski neurotransmiter, organski spoj koji ima katehol (benzen s dvije hidroksilne bočne grupe jednu do druge i aminski bočni lanac.
Katehol može biti ili slobodna molekula ili supstituent veće molekule, gdje predstavlja 1,2-dihidroksibenzensku grupu. Kateholamini se izvode iz aminokiseline tirozina, koja se dobija iz prehrambenih izvora, kao i sintezom iz fenilalanina. Kateholamini su rastvorljivi u vodi i 50% se vežu za proteine plazme u cirkulaciji.
Među kateholaminima su epinefrin (adrenalin), norepinefrin (noradrenalin) i dopamin. Oslobađanje hormona epinefrina i norepinefrina iz srži nadbubrežne žlijezde dio je reakcija borbe ili bijega.
Tirozin stvara se iz fenilalanina putem hidroksilacije pomoću enzima fenilalanin-hidroksilaza. Tirozin se također unosi direktno iz proteina iz hrane. Ćelije koje luče kateholamin koriste nekoliko reakcija da bi serijski pretvorile tirozin u L-DOPA, a zatim u dopamin. U zavisnosti od tipa ćelije, dopamin se može dalje pretvoriti u norepinefrin ili čak dalje pretvoriti u epinefrin.
Različiti stimulansi droge (kao što su brojni supstituirani amfetamini) analozi su kateholamina.
Struktura Kateholamini imaju različitu strukturu benzenskog prstena sa dvije hidroksilne grupe, međuproizvodnim etilnim lancem i terminalnom aminskom grupom. Feniletanolamini poput norepinefrina imaju hidroksilnu grupu na etilnom lancu.
Proizvodnja i degradacija
Lokacija
Kateholamine uglavnom proizvode hromafine ćelije srž nasbubrečne žlijezde i postganglijska vlakna simpatičkog nervnog sistema. Dopamin, koji djeluje kao neurotransmiter u centralnom nervnom sistemu, uglavnom se proizvodi u neuronskim ćelijskim tijelima u dva područja moždanog stabla: ventralnom tegmentnom području i substantia nigra, od kojih potonja sadrži neuromelanin-pigmentirane neurone. Slično neuromelanin-pigmentirana ćelijska tijela locus coeruleus proizvode norepinefrin. Epinefrin se proizvodi u malim grupama neurona u ljudskom mozgu koji eksprimiraju njegov sintetski enzim, feniletanolamin N-metiltransferazu; Ovi neuroni se projektuju iz jezgra koje je susjedno (ventrolateralno) od area postrema i iz jezgra u dorzalnoj regiji solitarnog trakta.
Biosinteza Dopamin je prvi kateholamin sintetiziran iz DOPA. Zauzvrat, norepinefrin i epinefrin nastaju daljnjom metaboličkom modifikacijom dopamina. Enzim dopamin-hidroksilaza zahtijeva bakar kao kofaktor (nije prikazan na dijagramu), a DOPA-dekarboksilaza zahtijeva PLP (nije prikazan na dijagramu). Korak koji ograničava brzinu u biosintezi kateholamina kroz predominantni metabolički put je hidroksilacija L-tirozina u L-DOPA. Aminokiseline fenilalanin i tirozin prekursori su kateholamina. Obje aminokiseline nalaze se u visokim koncentracijama u krvnoj plazmi i mozgu. Kod sisara, tirozin se može formirati iz fenilalanina unesenog hranom, pomoću enzima fenilalanin-hidroksilaza, koji se u velikim količinama nalazi u jetri. Nedovoljne količine fenilalanin-hidroksilaze rezultiraju fenilketonurijom, metaboličkim poremećajem koji dovodi do intelektualnih deficita, osim ako se ne liječi. Obično se smatra da sinteza kateholamina počinje tirozinom. Enzim tirozin-hidroksilaza (TH) pretvara aminokiselinu L-tirozin u 3,4-dihidroksifenilalanin (L-DOPA). Hidroksilacija L-tirozina pomoću TH rezultira stvaranjem DA prekursora L-DOPA, koji se metabolizira putem aromatska L-aminokiselinska dekarboksilaza (AADC) u transmiter dopamin. Ovaj korak odvija se tako brzo da je teško izmjeriti L-DOPA u mozgu bez prethodne inhibicije AADC. U neuronimaima koji koriste DA kao transmiter, dekarboksilacija L-DOPA u dopamin je posljednji korak u formiranju transmitera; međutim, u onim neuronima koji koriste norepinefrin (noradrenalin) ili epinefrin (adrenalin) kao transmitere, prisutan je i enzim dopamin β-hidroksilaza (DBH), koji pretvara dopamin dajući norepinefrin. U još nekim neuronima u kojima je epinefrin transmiter, treći enzim feniletanolamin N-metiltransferaza (PNMT) pretvara norepinefrin u epinefrin. Dakle, ćelija koja koristi epinefrin kao svoj transmiter sadrži četiri enzima (TH, AADC, DBH i PNMT), dok neuroni norepinefrina sadrže samo tri enzima (nedostaje im PNMT), a dopaminske ćelije samo dva (TH i AADC).
Degradacija
Kateholamini imaju poluživot od nekoliko minuta kada cirkulišu u krvi. Mogu se degradirati ili metilacijom pomoću katehol-O-metiltransferaze (COMT) ili deaminacijom pomoću monoaminooksidaze (MAO).
MAOI se vežu za MAO, čime ga sprječavaju da razgradi kateholamine i druge monoamine.
Katabolizam kateholamina posredovan je dvama glavnim enzimima: katehol-O-metiltransferazom (COMT) koja je prisutna u sinaptičkoj pukotini i citosolu ćelije i monoaminooksidazom (MAO) koja se nalazi u mitohondrijskoj membrani. Oba enzima zahtijevaju kofaktore: COMT koristi Mg2+ kao kofaktor, dok MAO koristi FAD. Prvi korak kataboličkog procesa posredovan je ili MAO ili COMT-om, što zavisi od tkiva i lokacije kateholamina (naprimjer, razgradnja kateholamina u sinapsnoj pukotini posredovana je COMT-om jer je MAO mitohondrijski enzim). Sljedeći katabolički koraci u putu uključuju alkohol-dehidrogenazu, aldehid-dehidrogenazu i aldehid-reduktazu. Krajnji produkt epinefrina i norepinefrina je vanililmandelična kiselina (VMA) koja se izlučuje mokraćom. Katabolizam dopamina dovodi do proizvodnje homovanilične kiseline (HVA).
Funkcija Modalitet Dva kateholamina, norepinefrin i dopamin, djeluju kao neuromodulatori u centralnom nervnom sistemu i kao hormoni u cirkulaciji krvi. Kateholamin norepinefrin je neuromodulator perifernog simpatičkog nervnog sistema, ali je prisutan i u krvi (uglavnom putem "prelivanja" iz sinapsi simpatičkog sistema). Visoki nivoi kateholamina u krvi povezani su sa stresom, koji može biti izazvan psihološkim reakcijama ili stresorima iz okoline kao što su povišeni nivoi zvuka, intenzivna svjetlost ili nizak nivo šećera u krvi. Izuzetno visoki nivoi kateholamina (također poznati kao toksičnost kateholamina) mogu se javiti kod traume centralnog nervnog sistema zbog stimulacije ili oštećenja jezgara u moždanom stablu, posebno onih jezgara koja utiču na simpatički nervni sistem. U hitnoj medicini, ova pojava je široko poznata kao "izbacivanje kateholamina". Izuzetno visoki nivoi kateholamina mogu biti uzrokovani i neuroendokrinim tumorima u srži nadbubrežne žlijezde, stanje koje se može liječiti poznato kao feohromocitom.
Visoki nivoi kateholamina mogu biti uzrokovani i nedostatkom monoaminooksidaze-A (MAO-A), poznatim kao Brunnerov sindrom. Budući da je MAO-A jedan od enzima odgovornih za razgradnju ovih neurotransmitera, njegov nedostatak značajno povećava bioraspoloživost ovih neurotransmitera. Javlja se u odsustvu feohromocitoma, neuroendokrinih tumora i karcinoidnog sindroma, ali izgleda slično karcinoidnom sindromu sa simptomima kao što su crvenilo lica i agresija.
Akutna porfirija može uzrokovati povišene kateholamine.
Starenje Degeneracija locus coeruleus i smanjena proizvodnja norepinefrina tokom starenja, u preliminarnim istraživanjima, oznaćeni su kao mogući faktori u patogenezi Alzheimerove bolesti.
Fiziološki efekti Kateholamini uzrokuju opće fiziološke promjene koje pripremaju tijelo za fizičku aktivnost (reakcija borba ili bijeg). Neki tipični efekti su povećanje otkucaja srca, krvnog pritiska, nivoa glukoze u krvi i opće reakcije simpatičkog nervnog sistema. Neki lijekovi, poput tolkapona (centralnog COMT-inhibitora), povećavaju nivoe svih kateholamina. Povećani kateholamini također mogu uzrokovati ubrzano disanje (tahipneja) kod pacijenata. Kateholamin se izlučuje u urin nakon razgradnje, a njegov nivo sekrecije može se mjeriti za dijagnozu bolesti povezanih s nivoima kateholamina u tijelu. Testiranje urina na kateholamine koristi se za detekciju feohromocitoma.
Funkcija u biljkama
Testiranje na kateholamine Kateholamine luče ćelije u tkivima različitih sistema ljudskog tijela, uglavnom nervni i endokrini sistem. Nadbubrežne žlijezde luče određene kateholamine u krv kada osoba osjeti prijetnju i pripremi se za reakciju borbe ili bijega. Međutim, akutni ili hronični višak kateholamina u cirkulaciji može potencijalno povećati krvni pritisak i broj otkucaja srca na vrlo visoke nivoe i na kraju izazvati opasne efekte. Testovi za frakcionisane slobodne metanefrine u plazmi ili metanefrine u urinu koriste se za potvrdu ili isključivanje određenih bolesti kada ljekar identifikuje znakove hipertenzije i tahikardije koji ne reaguju adekvatno na liječenje. Svaki od testova mjeri količinu metabolita adrenalina i noradrenalina, koji se redom nazivaju metanefrin i normetanefrin. Također se rade analize krvi kako bi se analizirala količina kateholamina prisutnih u tijelu. Testovi kateholamina se rade kako bi se identificirali rijetki tumori nadbubrežne žlijezde ili nervnog sistema. Testovi kateholamina pružaju informacije o tumorima kao što su: feohromocitom, paragangliom i neuroblastom.
Također pogledajte
Katehol-O-metiltransferaza Kateholaminergička polimorfna ventrikularna tahikardija Historija istraživanja kateholamina Hormon Julius Axelrod Peptidni hormon Fenetilamin Steroidni hormon Simpatomimetički lijek Vanilin-mandelična kiselina
Reference
Vanjski linkovi
Kategorija:Neurotransmiteri Kategorija:TAAR1 agonisti Kategorija:Hormoni stresa Kategorija:Hormoni Kategorija:Endokrinologija