Σύνθεση Κατεχολαμινών, Απελευθέρωση και Λειτουργίες

Το κατεχολαμίνες (CA) ή αμινοορμόνες είναι όλες εκείνες οι ουσίες που περιέχουν στη δομή τους μία ομάδα κατεχόλης και μία πλευρική αλυσίδα με μία αμινομάδα. Μπορούν να λειτουργούν στο σώμα μας ως ορμόνες ή ως νευροδιαβιβαστές.

Οι κατηχολαμίνες είναι μια κατηγορία μονοαμινών που συντίθενται από τυροσίνη. Τα κυριότερα είναι η ντοπαμίνη, η αδρεναλίνη και η νοραδρεναλίνη.

Αποτελούνται από πολύ σημαντικούς νευροδιαβιβαστές στο σώμα μας και ασκούν πολλαπλές λειτουργίες. Συμμετέχουν τόσο στους νευρικούς όσο και στους ενδοκρινικούς μηχανισμούς.

Μερικές από τις λειτουργίες του κεντρικού νευρικού συστήματος που ελέγχουν είναι η κίνηση, η γνώση, τα συναισθήματα, η μάθηση και η μνήμη.

Οι καθεχολαμίνες διαδραματίζουν θεμελιώδη ρόλο στις απαντήσεις του στρες. Με τον τρόπο αυτό, η απελευθέρωση αυτών των ουσιών αυξάνεται όταν παρουσιάζετε σωματικό ή συναισθηματικό άγχος.

Στο επίπεδο των κυττάρων, αυτές οι ουσίες ρυθμίζουν τη νευρωνική δραστηριότητα ανοίγοντας ή κλείνοντας διαύλους ιόντων σύμφωνα με τους εμπλεκόμενους υποδοχείς (Nicoll κ.ά., 1990).

Τα επίπεδα της κατεχολαμίνης μπορούν να παρατηρηθούν μέσω εξετάσεων αίματος και ούρων. Στην πραγματικότητα, οι κατεχολαμίνες δεσμεύονται στο 50% περίπου των πρωτεϊνών στο αίμα.

Οι μεταβολές στη νευροδιαβίβαση των κατεχολαμινών φαίνεται να εξηγούν ορισμένες νευρολογικές και νευροψυχιατρικές διαταραχές. Για παράδειγμα, η κατάθλιψη συνδέεται με χαμηλά επίπεδα αυτών των ουσιών, σε αντίθεση με το άγχος. Από την άλλη πλευρά, η ντοπαμίνη φαίνεται ότι παίζει σημαντικό ρόλο σε ασθένειες όπως η νόσος του Πάρκινσον και η σχιζοφρένεια.

Βιοσύνθεση κατεχολαμινών

Οι κατιχολαμίνες προέρχονται από τυροσίνη, ένα αμινοξύ που παράγει πρωτεΐνες. Μπορεί να προέρχεται απευθείας από τη διατροφή (όπως εξωγενή πηγή) ή συντίθενται στο ήπαρ από φαινυλαλανίνη (ενδογενή πηγή).

Η φαινυλαλανίνη είναι ένα απαραίτητο αμινοξύ για τον άνθρωπο. Λαμβάνεται μέσω διατροφής, αν και υπάρχουν και σε ορισμένες ψυχοδραστικές ουσίες.

Για να έχετε επαρκή επίπεδα κατεχολαμινών, είναι σημαντικό να καταναλώνετε τρόφιμα πλούσια σε φαινυλαλανίνη όπως τα κόκκινα κρέατα, τα αυγά, τα ψάρια, τα γαλακτοκομικά προϊόντα, τα ρεβίθια, τις φακές, τα καρύδια κλπ..

Βρίσκεται επίσης στην ασπαρτάμη, ένα γλυκαντικό που χρησιμοποιείται ευρέως σε αναψυκτικά και προϊόντα διατροφής. Όσον αφορά την τυροσίνη, μπορεί να βρεθεί στο τυρί.

Για να σχηματιστούν οι κατεχολαμίνες, η τυροσίνη πρέπει να συντίθεται από μια ορμόνη που ονομάζεται υδροξυλάση τυροσίνης. Μόλις υδροξυλιωθεί, λαμβάνεται L-DOPA (L-3,4-διυδροξυφαινυλαλανίνη).

Στη συνέχεια, η DOPA διέρχεται μια διαδικασία αποκαρβοξυλίωσης μέσω του ενζύμου DOPA αποκαρβοξυλάση, παράγοντας ντοπαμίνη. 

Από την ντοπαμίνη και χάρη στην β-υδροξυλιωμένη ντοπαμίνη, η νοραδρεναλίνη (που ονομάζεται επίσης νορεπινεφρίνη) επιτυγχάνεται.

Η αδρεναλίνη σχηματίζεται στον μυελό των επινεφριδίων, που βρίσκονται στους νεφρούς. Προέρχεται από νοραδρεναλίνη. Η αδρεναλίνη εμφανίζεται όταν η νοραδρεναλίνη συντίθεται από το ένζυμο φαινυλαιθανολαμίνη Ν-μεθυλοτρανσφεράση (PNMT). Αυτό το ένζυμο βρίσκεται μόνο στα κύτταρα του μυελού των επινεφριδίων.

Από την άλλη πλευρά, η αναστολή της σύνθεσης κατεχολαμινών παράγεται από τη δράση της AMPT (α-μεθυλο-ρ-τυροσίνη). Αυτό είναι υπεύθυνο για την αναστολή του ενζύμου υδροξυλάση τυροσίνης.

Όπου παράγονται κατεχολαμίνες?

Όπως σημειώνεται, οι κύριες κατεχολαμίνες προέρχονται από τα επινεφρίδια. Συγκεκριμένα στο μυελό των επινεφριδίων αυτών των αδένων. Παράγονται χάρη σε κύτταρα που ονομάζονται χρωματολόγια. Σε αυτό το σημείο η αδρεναλίνη εκκρίνεται κατά 80% και η νοραδρεναλίνη στο υπόλοιπο 20%.

Αυτές οι δύο ουσίες λειτουργούν ως συμπαθομιμητικές ορμόνες. Δηλαδή, προσομοιώνουν τις επιδράσεις της υπερκινητικότητας στο συμπαθητικό νευρικό σύστημα. Έτσι, όταν οι ουσίες αυτές απελευθερώνονται στην κυκλοφορία του αίματος, παρατηρείται αύξηση της αρτηριακής πίεσης, αυξημένη μυϊκή συστολή και αυξημένα επίπεδα γλυκόζης. Εκτός από την επιτάχυνση του καρδιακού ρυθμού και της αναπνοής.

Για το λόγο αυτό, οι κατεχολαμίνες είναι απαραίτητες για την προετοιμασία των αντιδράσεων στρες, μάχης ή πτήσης.

Η νορεπινεφρίνη ή η νορεπινεφρίνη συντίθεται και αποθηκεύεται στις μεταγγαλικές ίνες των περιφερειακών συμπαθητικών νεύρων. Η ουσία αυτή παράγεται επίσης στα κύτταρα του ομολόγου του τόπου, σε ένα σύνολο κυττάρων που ονομάζεται Α6.

Αυτοί οι νευρώνες προβάλλουν στον ιππόκαμπο, την αμυγδαλή, το θάλαμο και το φλοιό? που αποτελεί την ραχιαία νορεπινεφρίνηνη οδό. Αυτή η πορεία φαίνεται να εμπλέκεται στις γνωστικές λειτουργίες όπως η προσοχή και η μνήμη.

Η κοιλιακή οδός, η οποία συνδέεται με τον υποθάλαμο, φαίνεται να συμμετέχει σε βλαστικές, νευροενδοκρινικές και αυτόνομες λειτουργίες.

Από την άλλη πλευρά, η ντοπαμίνη μπορεί επίσης να προκύψει από το μυελό των επινεφριδίων και τα περιφερειακά συμπαθητικά νεύρα. Ωστόσο, λειτουργεί κυρίως ως νευροδιαβιβαστής του κεντρικού νευρικού συστήματος. Με αυτό τον τρόπο, εμφανίζεται κυρίως σε δύο περιοχές του στελέχους του εγκεφάλου: το ουσία nigra και την κοιλιακή περιοχή τεκτονικής.

Συγκεκριμένα, οι κύριες ομάδες των ντοπαμινεργικών κυττάρων που βρέθηκαν στον κοιλιακό μεσεγκέφαλο, μια περιοχή που ονομάζεται «ομάδα κυττάρων Α9». Αυτή η ζώνη περιλαμβάνει το substantia nigra. Βρίσκονται επίσης στην κυτταρική ομάδα Α10 (κοιλιακή τμηματική περιοχή).

Οι νευρώνες Α9 προεξέχουν τις ίνες τους στον πυρήνα του πυρήνα και στον πεταλωτή, σχηματίζοντας το μονοπάτι του νωτιαίου μυελού. Αυτό είναι θεμελιώδες για τον έλεγχο κινητήρα.

Ενώ οι νευρώνες της ζώνης Α10 περνούν μέσα από τον πυρήνα των accumbens, την αμυγδαλή και τον προμετωπιαίο φλοιό, σχηματίζοντας το mesocorticolimbic μονοπάτι. Αυτό είναι απαραίτητο για τα κίνητρα, τα συναισθήματα και τη δημιουργία αναμνήσεων.

Επιπλέον, υπάρχει μια άλλη ομάδα ντοπαμινεργικών κυττάρων σε ένα τμήμα του υποθαλάμου, που συνδέεται με την υπόφυση για να ασκεί ορμονικές λειτουργίες.

Υπάρχουν επίσης και άλλοι πυρήνες στην περιοχή του εγκεφαλικού στελέχους που σχετίζονται με την αδρεναλίνη, όπως η περιοχή postrema και η μοναχική οδός. Ωστόσο, προκειμένου να απελευθερωθεί η αδρεναλίνη στο αίμα, είναι απαραίτητη η παρουσία ενός άλλου νευροδιαβιβαστή, ακετυλοχολίνης.. 

Απελευθέρωση κατεχολαμινών

Για την απελευθέρωση των κατεχολαμινών, είναι απαραίτητη η προηγούμενη απελευθέρωση της ακετυλοχολίνης. Αυτή η απελευθέρωση μπορεί να συμβεί, για παράδειγμα, όταν εντοπίζουμε έναν κίνδυνο. Η ακετυλοχολίνη προμηθεύει το μυελό των επινεφριδίων και παράγει μια σειρά κυτταρικών συμβάντων

Το αποτέλεσμα είναι η έκκριση κατεχολαμινών στον εξωκυτταρικό χώρο με μια διαδικασία που ονομάζεται εξωκύτωση..

Πώς ενεργούν στο σώμα?

Υπάρχει μια σειρά υποδοχέων που διανέμονται σε όλο το σώμα που ονομάζονται αδρενεργικοί υποδοχείς. Αυτοί οι υποδοχείς ενεργοποιούνται με κατεχολαμίνες και είναι υπεύθυνοι για μια ευρεία ποικιλία λειτουργιών.

Συνήθως, όταν η ντοπαμίνη, η αδρεναλίνη ή η νοραδρεναλίνη δεσμεύονται σε αυτούς τους υποδοχείς, μια αντίδραση διαφυγής ή αγώνα. Έτσι, αυξάνεται ο καρδιακός ρυθμός, η ένταση των μυών και εμφανίζεται μια διαστολή των μαθητών. Επίσης, επηρεάζουν το γαστρεντερικό σύστημα.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι κατεχολαμίνες στο αίμα που απελευθερώνουν το μυελό των επινεφριδίων ασκούν τα αποτελέσματά τους στους περιφερικούς ιστούς, αλλά όχι στον εγκέφαλο. Αυτό συμβαίνει επειδή το νευρικό σύστημα διαχωρίζεται από τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.

Υπάρχουν επίσης ειδικοί υποδοχείς για την ντοπαμίνη, οι οποίοι είναι από 5 τύπους. Οι ίδιοι βρίσκονται στο νευρικό σύστημα, ειδικά στον ιππόκαμπο, επικλινή πυρήνα, εγκεφαλικός φλοιός, αμυγδαλή και μέλαινα ουσία.

Λειτουργίες

Οι κατεχολαμίνες μπορούν να διαμορφώσουν πολύ διαφορετικές λειτουργίες του οργανισμού. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, μπορούν να κυκλοφορούν μέσω του αίματος ή να ασκούν διαφορετικές επιδράσεις στον εγκέφαλο (όπως οι νευροδιαβιβαστές).

Στη συνέχεια, μπορείτε να μάθετε για τις λειτουργίες στις οποίες συμμετέχουν οι κατεχολαμίνες:

Καρδιακές λειτουργίες

Μέσω της αύξησης των επιπέδων αδρεναλίνης (κυρίως), παρατηρείται αύξηση της συσταλτικής δύναμης της καρδιάς. Επιπλέον, αυξάνεται η συχνότητα των κτύπων. Αυτό προκαλεί αύξηση της παροχής οξυγόνου.

Αγγειακές λειτουργίες

Γενικά, η αύξηση των κατεχολαμινών προκαλεί αγγειοσυστολή, δηλαδή συστολή στα αιμοφόρα αγγεία. Η συνέπεια είναι η αύξηση της αρτηριακής πίεσης.

Γαστρεντερικές λειτουργίες

Η αδρεναλίνη φαίνεται να μειώνει τη γαστρική και εντερική κινητικότητα και τις εκκρίσεις. Εκτός από τη συστολή του σφιγκτήρα. Οι αδρενεργικοί υποδοχείς που εμπλέκονται σε αυτές τις λειτουργίες είναι α1, α2 και β2.

Λειτουργίες ούρων

Η αδρεναλίνη χαλαρώνει τον μυ του εξωστήρα της ουροδόχου κύστης (έτσι ώστε να μπορούν να αποθηκευτούν περισσότερα ούρα). Ταυτόχρονα, συστέλλει το τριγόνι και τον σφιγκτήρα για να επιτρέψει την κατακράτηση ούρων.

Ωστόσο, μέτριες δόσεις ντοπαμίνης αυξάνουν τη ροή αίματος στους νεφρούς, προκαλώντας διουρητικό αποτέλεσμα.

Οφθαλμικές λειτουργίες

Η αύξηση των κατεχολαμινών παράγει επίσης διόγκωση των μαθητών (μυδρίαση). Εκτός από τη μείωση της ενδοφθάλμιας πίεσης.

Αναπνευστικές λειτουργίες

Οι κατεχολαμίνες φαίνεται να αυξάνουν τον αναπνευστικό ρυθμό. Επιπλέον, έχει ισχυρά βρογχικά χαλαρωτικά αποτελέσματα. Έτσι, ελαττώνει τις βρογχικές εκκρίσεις που ασκούν βρογχοδιασταλτική δράση.

Λειτουργίες στο κεντρικό νευρικό σύστημα

Στο νευρικό σύστημα, η νοραδρεναλίνη και η ντοπαμίνη αυξάνουν την περιποίηση, την προσοχή, τη συγκέντρωση και την επεξεργασία ερεθισμάτων.

Μας κάνει να αντιδρούμε πιο γρήγορα στα ερεθίσματα και να μαθαίνουμε και να θυμόμαστε καλύτερα. Μεσολαβούν επίσης στις αισθήσεις της ευχαρίστησης και της ανταμοιβής. Ωστόσο, τα αυξημένα επίπεδα αυτών των ουσιών έχουν συσχετιστεί με προβλήματα άγχους. 

Ενώ τα χαμηλά επίπεδα ντοπαμίνης φαίνεται να επηρεάζουν την εμφάνιση μεταβολών στην προσοχή, τις μαθησιακές δυσκολίες και την κατάθλιψη.

Λειτουργίες κινητήρα

Η ντοπαμίνη είναι η κύρια κατεχολαμίνη που συμμετέχει στη διαμεσολάβηση του ελέγχου των κινήσεων. Υπεύθυνη περιοχές είναι η μέλαινα ουσία και τα βασικά γάγγλια (κερκοφόρος ειδικά).

Στην πραγματικότητα, η απουσία ντοπαμίνης στα βασικά γάγγλια έχει αποδειχθεί ότι είναι η προέλευση της νόσου του Parkinson.

Στρες

Οι κατεχολαμίνες είναι πολύ σημαντικές στη ρύθμιση του στρες. Τα επίπεδα αυτών των ουσιών αυξάνονται για να προετοιμάσουν το σώμα μας για να αντιδράσει σε δυνητικά επικίνδυνα ερεθίσματα. Έτσι εμφανίζονται οι αντιδράσεις αγώνα ή πτήσης.

Ενέργειες στο ανοσοποιητικό σύστημα

Έχει αποδειχθεί ότι το άγχος επηρεάζει το ανοσοποιητικό σύστημα, με τη μεσολάβηση κυρίως της αδρεναλίνης και της νοραδρεναλίνης. Όταν είμαστε εκτεθειμένοι στο στρες, το επινεφρίδιο απελευθερώνει αδρεναλίνη, ενώ η νοραδρεναλίνη εκκρίνεται στο νευρικό σύστημα. Αυτό ενώνει τα όργανα που εμπλέκονται στο ανοσοποιητικό σύστημα.

Η αύξηση των κατεχολαμινών με πολύ παρατεταμένο τρόπο προκαλεί χρόνιο στρες και αποδυνάμωση του ανοσοποιητικού συστήματος.

Ανάλυση των κατεχολαμινών στα ούρα και στο αίμα

Ο οργανισμός καταστρέφει τις κατεχολαμίνες και τις εκκρίνει μέσω των ούρων. Ως εκ τούτου, μέσω μιας ανάλυσης ούρων, μπορεί να παρατηρηθεί η ποσότητα κατεχολαμινών που εκκρίνονται σε περίοδο 24 ωρών. Η δοκιμή αυτή μπορεί επίσης να γίνει με εξέταση αίματος.

Αυτή η δοκιμή συνήθως εκτελείται για τη διάγνωση όγκων στα επινεφρίδια (φαιοχρωμοκύτωμα). Ένας όγκος σε αυτήν την περιοχή θα προκαλούσε την απελευθέρωση πάρα πολλών κατεχολαμινών. Τι θα αντανακλούσε σε συμπτώματα όπως υπέρταση, υπερβολική εφίδρωση, πονοκεφάλους, ταχυκαρδία και τρόμο.

Τα υψηλά επίπεδα κατεχολαμινών στα ούρα μπορούν επίσης να εκδηλώσουν οποιοδήποτε είδος υπερβολικού στρες, όπως λοιμώξεις σε όλο το σώμα, χειρουργικές επεμβάσεις ή τραυματικές βλάβες.

Αν και αυτά τα επίπεδα μπορούν να τροποποιηθούν αν έχουν ληφθεί φάρμακα για την αρτηριακή πίεση, αντικαταθλιπτικά, φάρμακα ή καφεΐνη. Επιπλέον, έχοντας περάσει το κρύο μπορεί να αυξήσει τα επίπεδα κατεχολαμίνης στην ανάλυση.

Ωστόσο, χαμηλές τιμές μπορεί να υποδηλώνουν διαβήτη ή αλλοιώσεις της δραστηριότητας του νευρικού συστήματος.

Αναφορές

1. Brandan, Ν. C., Llanos, Β., Cristina, Ι., Ruiz Díaz, D. Α. Ν., & Rodriguez, Α. Ν. (2010). Επινεφριδιακές οστεολαμινικές ορμόνες. Πρόεδρος της Ιατρικής Σχολής του Τμήματος Βιοχημείας. [πρόσβαση: 02 Ιανουαρίου 2017]. 
2. Κατεχολαμίνη (s.f.). Ανακτήθηκε στις 2 Ιανουαρίου 2017, από το Wikipedia.org.
3. Κατεχολαμίνη (21 από 12 του 2009). Ανακτήθηκε από το Encyclopædia Britannica.
4. Κατεχολαμίνες στο αίμα. (s.f.). Ανακτήθηκε στις 2 Ιανουαρίου 2017, από το WebMD.
5. Κατεχολαμίνες στα ούρα. (s.f.). Ανακτήθηκε στις 2 Ιανουαρίου 2017, από το WebMD.
6. Carlson, Ν.Ρ. (2006). Φυσιολογία συμπεριφοράς 8η Εκδ. Μαδρίτης: Pearson. ρρ: 117-120.
7. Gómez-González, Β., & Escobar, Α. (2006). Στρες και ανοσοποιητικό σύστημα. Rev Mex Neuroci, 7 (1), 30-8.
8. Kobayashi, Κ. (2001). Ο ρόλος της σηματοδότησης των κατεχολαμινών στις λειτουργίες του εγκεφάλου και του νευρικού συστήματος: νέες ιδέες από τη μελέτη μοριακής γενετικής του ποντικού. Στο Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings (Τόμος 6, Νο. 1, σελ. 115-121). Ομάδα εκδόσεων της φύσης.
9. Nicoll, ΡΑ, Malenka, RC, και Kauer, JA (1990). Λειτουργική σύγκριση των υποτύπων των υποδοχέων νευροδιαβιβαστών στο κεντρικό νευρικό σύστημα των θηλαστικών. Physiol Rev. 70: 513-565.