Katecholamine Synthese, Freisetzung und Funktionen

Die Katecholamine (CA) oder Aminohormone sind all jene Substanzen, die in ihrer Struktur eine Catecholgruppe und eine Seitenkette mit einer Aminogruppe enthalten. Sie können in unserem Körper als Hormone oder als Neurotransmitter wirken.

Catecholamine sind eine Klasse von Monoaminen, die aus Tyrosin synthetisiert werden. Die wichtigsten sind Dopamin, Adrenalin und Noradrenalin.

Sie bestehen aus sehr wichtigen Neurotransmittern in unserem Körper und üben vielfältige Funktionen aus. Sie sind an neuralen und endokrinen Mechanismen beteiligt.

Einige der Funktionen des zentralen Nervensystems, die Kontrolle haben, sind Bewegung, Kognition, Emotionen, Lernen und Gedächtnis.

Katecholamine spielen eine fundamentale Rolle in Stressantworten. Auf diese Weise erhöht sich die Freisetzung dieser Substanzen, wenn Sie körperlichen oder emotionalen Stress erfahren.

Auf zellulärer Ebene modulieren diese Substanzen die neuronale Aktivität, indem sie Ionenkanäle entsprechend den beteiligten Rezeptoren öffnen oder schließen (Nicoll et al., 1990).

Catecholaminspiegel können durch Blut- und Urintests beobachtet werden. Tatsächlich sind Katecholamine an etwa 50% der Proteine ​​im Blut gebunden.

Veränderungen in der Neurotransmission von Katecholaminen scheinen bestimmte neurologische und neuropsychiatrische Störungen zu erklären. Zum Beispiel ist Depression mit niedrigen Konzentrationen dieser Substanzen im Gegensatz zu Angst assoziiert. Auf der anderen Seite scheint Dopamin bei Erkrankungen wie Parkinson und Schizophrenie eine wesentliche Rolle zu spielen.

Biosynthese von Katecholaminen

Catecholamine sind von Tyrosin, einer Aminosäure, die Proteine ​​bildet, abgeleitet. Es kann direkt aus der Nahrung gewonnen werden (als exogene Quelle) oder in der Leber aus Phenylalanin (einer endogenen Quelle) synthetisiert werden.

Phenylalanin ist eine essentielle Aminosäure für den Menschen. Es wird durch Diät erhalten, obwohl sie auch in einigen psychoaktiven Substanzen vorhanden sind.

Um ausreichende Mengen an Katecholaminen zu haben, ist es wichtig, Phenylalanin-reiche Nahrungsmittel wie rotes Fleisch, Eier, Fisch, Milchprodukte, Kichererbsen, Linsen, Nüsse usw. zu sich zu nehmen.

Es wird auch in Aspartam gefunden, einem Süßstoff, der in Erfrischungsgetränken und Diätprodukten weit verbreitet ist. Wie für Tyrosin, kann es in Käse gefunden werden.

Damit sich die Katecholamine bilden können, muss Tyrosin durch ein Hormon namens Tyrosinhydroxylase synthetisiert werden. Sobald es hydroxyliert ist, wird L-DOPA (L-3,4-Dihydroxyphenylalanin) erhalten.

Dann durchläuft der DOPA einen Prozess der Decarboxylierung durch das Enzym DOPA Decarboxylase, wobei Dopamin gebildet wird.

Aus Dopamin und dank beta-hydroxyliertem Dopamin wird Noradrenalin (auch Norepinephrin genannt) gewonnen.

Adrenalin wird im Mark der Nebennieren gebildet, die sich auf den Nieren befinden. Es entsteht aus Noradrenalin. Adrenalin entsteht, wenn Noradrenalin durch das Enzym Phenylethanolamin-N-Methyltransferase (PNMT) synthetisiert wird. Dieses Enzym kommt nur in den Zellen des Nebennierenmarks vor.

Auf der anderen Seite wird die Hemmung der Katecholaminsynthese durch die Wirkung von AMPT (alpha-Methyl-p-Tyrosin) erzeugt. Dies ist verantwortlich für die Hemmung der Enzym-Tyrosin-Hydroxylase.

Wo werden Katecholamine produziert?

Wie bereits erwähnt, stammen die Hauptkatecholamine aus den Nebennieren. Speziell im Nebennierenmark dieser Drüsen. Sie werden dank Zellen produziert, die Chromaffins genannt werden. An dieser Stelle wird Adrenalin zu 80% und Noradrenalin zu den restlichen 20% ausgeschieden.

Diese beiden Substanzen wirken als sympathomimetische Hormone. Das heißt, sie simulieren die Auswirkungen von Hyperaktivität im sympathischen Nervensystem. Wenn diese Substanzen in den Blutstrom freigesetzt werden, werden daher ein Anstieg des Blutdrucks, eine erhöhte Muskelkontraktion und erhöhte Glucosespiegel beobachtet. Sowie Beschleunigung der Herzfrequenz und Atmung.

Aus diesem Grund sind Katecholamine unerlässlich, um Stress-, Kampf- oder Fluchtreaktionen vorzubereiten.

Norepinephrin oder Norepinephrin wird synthetisiert und in den postganglionären Fasern der peripheren sympathischen Nerven gespeichert. Diese Substanz wird auch in den Zellen des Locus coeruleus in einem Zellverband namens A6 produziert.

Diese Neuronen projizieren in den Hippocampus, Amygdala, Thalamus und Cortex; den dorsalen norepinephrinischen Weg bilden. Dieser Weg scheint in kognitive Funktionen wie Aufmerksamkeit und Gedächtnis involviert zu sein.

Der ventrale Weg, der mit dem Hypothalamus verbunden ist, scheint an vegetativen, neuroendokrinen und autonomen Funktionen teilzunehmen.

Auf der anderen Seite kann Dopamin auch aus dem Nebennierenmark und peripheren sympathischen Nerven entstehen. Es fungiert jedoch hauptsächlich als Neurotransmitter des zentralen Nervensystems. Auf diese Weise kommt es hauptsächlich in zwei Bereichen des Hirnstamms vor: der Substantia nigra und dem ventralen Tegmentum.

Insbesondere werden die Hauptgruppen der dopaminergen Zellen in der ventralen Region des Mittelhirns gefunden, einem Bereich, der "Gruppe von A9-Zellen" genannt wird.Diese Zone umfasst die Substantia Nigra. Sie befinden sich auch in der Zellgruppe A10 (ventraler Tegmentum).

Die A9-Neuronen projizieren ihre Fasern zum Nucleus caudatus und zum Putamen und bilden den nigrostriatalen Weg. Dies ist grundlegend für die Motorsteuerung.

Während die Neuronen der Zone A10 durch den Nucleus von Accumbens, die Amygdala und den präfrontalen Cortex, verlaufen, bilden sie den mesocorticelimbischen Pfad. Dies ist essentiell für Motivation, Emotionen und die Bildung von Erinnerungen.

Darüber hinaus gibt es eine weitere Gruppe dopaminerger Zellen in einem Teil des Hypothalamus, die mit der Hirnanhangdrüse in Verbindung treten, um hormonelle Funktionen auszuüben.

Es gibt auch andere Kerne im Bereich des Hirnstamms, die mit Adrenalin assoziiert sind, wie der Postrema-Bereich und der Solitär-Trakt. Um jedoch Adrenalin im Blut freizusetzen, ist die Anwesenheit eines anderen Neurotransmitters, Acetylcholin, notwendig.

Freisetzung von Katecholaminen

Für die Freisetzung der Katecholamine ist die vorherige Freisetzung von Acetylcholin erforderlich. Diese Freigabe kann zum Beispiel auftreten, wenn wir eine Gefahr erkennen. Acetylcholin liefert das Nebennierenmark und produziert eine Reihe von zellulären Ereignissen

Das Ergebnis ist die Sekretion von Katecholaminen in den extrazellulären Raum durch einen Prozess, der als Exozytose bezeichnet wird.

Wie verhalten sie sich im Körper?

Es gibt eine Reihe von Rezeptoren, die im Körper als adrenerge Rezeptoren bezeichnet werden. Diese Rezeptoren werden mit Katecholaminen aktiviert und sind für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich.

Normalerweise, wenn Dopamin, Adrenalin oder Noradrenalin an diese Rezeptoren binden; eine Flucht- oder Kampfreaktion tritt auf. So erhöht sich die Herzfrequenz, Muskelspannung und erscheint eine Erweiterung der Pupillen. Sie beeinflussen auch das Magen-Darm-System.

Es ist wichtig anzumerken, dass die Katecholamine im Blut, die das Nebennierenmark freisetzen, ihre Wirkung auf das periphere Gewebe ausüben, jedoch nicht im Gehirn. Dies liegt daran, dass das Nervensystem durch die Blut-Hirn-Schranke getrennt ist.

Es gibt auch spezifische Rezeptoren für Dopamin, die von 5 Arten sind. Diese finden sich im Nervensystem, insbesondere im Hippocampus, Nucleus accumbens, Cortex cerebri, Amygdala und Substantia nigra.

Funktionen

Katecholamine können sehr unterschiedliche Funktionen des Organismus modulieren. Wie oben erwähnt, können sie durch das Blut zirkulieren oder verschiedene Wirkungen auf das Gehirn (wie Neurotransmitter) ausüben.

Als nächstes können Sie etwas über die Funktionen erfahren, an denen Katecholamine beteiligt sind:

Herzfunktionen

Durch einen Anstieg des Adrenalinspiegels (hauptsächlich) erhöht sich die Kontraktionskraft des Herzens. Zusätzlich erhöht sich die Frequenz der Beats. Dies bewirkt eine Erhöhung der Sauerstoffversorgung.

Gefäßfunktionen

Im Allgemeinen verursacht ein Anstieg der Katecholamine eine Vasokonstriktion, dh eine Kontraktion der Blutgefäße. Die Folge ist ein Anstieg des Blutdrucks.

Gastrointestinale Funktionen

Adrenalin scheint die Motilität und Sekretion von Magen und Darm zu reduzieren. Sowie die Kontraktion der Schließmuskeln. Die an diesen Funktionen beteiligten adrenergen Rezeptoren sind a1, a2 und b2.

Harnwege Funktionen

Adrenalin entspannt den Blasen-Detrusor-Muskel (so dass mehr Urin gespeichert werden kann). Gleichzeitig kontrahiert es den Trigonus und den Sphinkter, um eine Harnretention zu ermöglichen.

Mäßige Dosen von Dopamin erhöhen jedoch den Blutfluss zu den Nieren und üben eine diuretische Wirkung aus.

Augenfunktionen

Der Anstieg der Katecholamine verursacht auch eine Erweiterung der Pupillen (Mydriasis). Neben einer Abnahme des Augeninnendrucks.

Atmungsfunktionen

Die Katecholamine scheinen die Atemfrequenz zu erhöhen. Darüber hinaus hat es starke bronchiale entspannende Wirkung. So vermindert es die Bronchialsekrete, die eine Bronchodilatatorwirkung ausüben.

Funktionen im Zentralnervensystem

Im Nervensystem erhöhen Noradrenalin und Dopamin die viligancia, Aufmerksamkeit, Konzentration und Reizverarbeitung.

Es lässt uns schneller auf Reize reagieren und besser lernen und sich erinnern. Sie vermitteln auch in den Empfindungen von Vergnügen und Belohnung. Erhöhte Konzentrationen dieser Substanzen wurden jedoch mit Angstproblemen in Verbindung gebracht.

Ein niedriger Dopaminspiegel scheint das Auftreten von Veränderungen in Aufmerksamkeit, Lernschwierigkeiten und Depressionen zu beeinflussen.

Motorfunktionen

Dopamin ist das Hauptkatecholamin, das an der Steuerung der Bewegungen beteiligt ist. Die verantwortlichen Bereiche sind die Substantia nigra und die Basalganglien (insbesondere der Nucleus caudatus).

In der Tat wurde gezeigt, dass eine Abwesenheit von Dopamin in den Basalganglien der Ursprung der Parkinson-Krankheit ist.

Stress

Katecholamine sind sehr wichtig in der Regulation von Stress. Die Konzentrationen dieser Substanzen werden angehoben, um unseren Körper darauf vorzubereiten, auf potenziell gefährliche Reize zu reagieren. So erscheinen die Kampf- oder Flugreaktionen.

Aktionen auf das Immunsystem

Es wurde gezeigt, dass Stress das Immunsystem beeinflusst, hauptsächlich durch Adrenalin und Noradrenalin. Wenn wir Stress ausgesetzt sind, setzt die Nebenniere Adrenalin frei, während im Nervensystem Noradrenalin ausgeschieden wird. Dies innerviert die Organe des Immunsystems.

Ein stark verlängerter Anstieg der Katecholamine führt zu chronischem Stress und einer Schwächung des Immunsystems.

Analyse von Katecholaminen in Urin und Blut

Der Organismus baut die Katecholamine ab und scheidet sie über den Urin aus. Daher kann durch eine Urinanalyse die Menge an Katecholaminen beobachtet werden, die in einem 24-Stunden-Zeitraum sekretiert werden. Dieser Test kann auch durch einen Bluttest durchgeführt werden.

Dieser Test wird normalerweise durchgeführt, um Tumore in den Nebennieren (Phäochromozytom) zu diagnostizieren. Ein Tumor in diesem Bereich würde dazu führen, dass zu viele Katecholamine freigesetzt werden. Was würde sich in Symptomen wie Bluthochdruck, übermäßiges Schwitzen, Kopfschmerzen, Tachykardien und Zittern widerspiegeln.

Hohe Katecholaminkonzentrationen im Urin können auch jede Art von übermäßiger Belastung wie Infektionen im ganzen Körper, Operationen oder traumatische Verletzungen manifestieren.

Diese Werte können jedoch verändert werden, wenn Medikamente gegen Blutdruck, Antidepressiva, Medikamente oder Koffein eingenommen werden. Darüber hinaus kann eine Erkältung die Katecholaminkonzentration in der Analyse erhöhen.

Niedrige Werte können jedoch auf Diabetes oder Veränderungen der Aktivität des Nervensystems hinweisen.

Referenzen

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