Katecholaminy

Katecholaminy jsou hormony produkované chromafinními buňkami dřeně nadledviny (gl. suprarenalis), která je vlastně zvláštním sympatickým gangliem. Tvoří se také v adrenergních postgangliových neuronech sympatiku nebo v CNS a účinkují jako neurotransmitery. Jsou odvozeny od tyrosinu. Jejich název vychází z anglického catechol, tj. pyrokatechol (tj. benzen-1,2-diol).

Mezi katecholaminy, produkované v neuronech a dřeni nadledvin, patří

• adrenalin (epinefrin, z řec. epi nad, nefrós ledvina),
• noradrenalin (norepinefrin) a dopamin. Mezi deriváty patří například izoprenalin.

Syntéza katecholaminů

Syntéza adrenalinu

Syntéza je indukována různými stresovými situacemi, kdy adrenergní jádra hypothalamu začnou vysílat impulzy. Tyto impulzy vedou k sekreci acetylcholinu pregangliovými neurony, které inervují dřeň nadledviny.

• Iniciálním substrátem je tyrozin, který se hydroxyluje za přítomnosti tetrahydrobiopterinu a molekulárního kyslíku enzymem tyrozinhydoxylázou na L-DOPA (3,4-dihydroxyfenylalanin).
• Následuje dekarboxylace na dopamin enzymem DOPA-dekarboxylázou s koenzymem pyridoxalfosfátem, přítomnou ve všech tkáních syntetizujících katecholaminy. Dopamin se ve dřeni nadledvin a v noradrenergních neuronech hydroxyluje dopamin-β-hydroxylázou za vzniku noradrenalinu. Pro tuto reakci je nezbytná kyselina askorbová, která působí jako koenzym přenášející kyslík.
• Konečně ve dřeni nadledvin methylací noradrenalinu pomocí fenyletanolamin-N-metyltransferázy (PNMT) vzniká adrenalin. Donorem methylové skupiny v poslední reakci je S-adenosylmethionin (SAM), který se odštěpením methylu mění na S-adenosylhomocystein.
  

Enzymová výbava určité buňky (neuronu nebo chromafinní buňky dřeně nadledvin) je rozhodující pro produkci výsledného katecholaminu. Dá se však říci, že v neuronech se produkuje dopamin nebo noradrenalin, zatímco hlavním produktem dřeně nadledvin je adrenalin. Pouze dřeň nadledvin obsahuje všechny 4 enzymy nezbytné pro tvorbu všech katecholaminů.

Degradace

Degradace katecholaminů

Pro degradaci katecholaminů jsou důležité 2 enzymy – monoaminooxidáza (MAO) a katechol-O-methyltransferáza (COMT). Působení COMT vyvolá methylaci hydroxylové skupiny na benzenovém jádru. Donorem methylu je, obdobně jako při syntéze adrenalinu, S-adenosylmethionin (SAM). Působením MAO dojde k oxidaci aminoskupiny na aldehyd. Aldehyd je oxidován na karboxylovou kyselinu nebo může být redukován na alkohol.

Konečným produktem degradace adrenalinu a noradrenalinu je kyselina vanilmandlová. Konečným produktem degradace dopaminu je kyselina homovanilová. Degradační produkty metabolismu katecholaminů jsou vylučovány močí.

Inhibitory MAO a COMT zpomalují odbourávání katecholaminů a tím zvyšují jejich účinky. Léčebně se některé inhibitory MAO používají jako antidepresiva. Inhibitory COMT se využívají jako antiparkinsonika, neboť zvyšují dostupnost dopaminu.

Účinky

Katecholaminy působí v cílových buňkách prostřednictvím vazby na membránové receptory spřažené s G-proteiny. Výsledný účinek závisí na tom, s jakým G-proteinem je receptor spřažen.

Adrenalin a noradrenalin se vážou na tzv. adrenergní receptory. Existují α- a β-adrenergní receptory. Oba typy receptorů můžeme dále rozdělit na několik podtypů: α₁, α₂, β₁, β₂, β₃. α₁ receptory jsou spřaženy s G_q proteinem, který aktivuje fosfolipázu C a ve výsledku dojde ke zvýšení intracelulární koncentrace Ca²⁺. α₂ receptory jsou spřaženy s G_i proteinem, který inhibuje adenylátcyklasu a dojde ke snížení intracelulární koncentrace cAMP. β-adrenergní receptory aktivují adenylátcyklázu prostřednictvím G_s proteinu a dojde ke zvýšení intracelulární koncentrace cAMP. Změny koncentrací cAMP a Ca²⁺ podmiňují výsledný biologický efekt. Adrenalin i noradrenalin působí na oba typy receptorů, ale noradrenalin má vyšší afinitu k α-adrenergním, zatímco adrenalin k β-adrenergním receptorům.

Dopamin se váže na dopaminové receptory, které jsou úzce příbuzné s adrenergními receptory. Je známo 5 typů dopaminových receptorů (D₁–D₅). Receptory D₁ a D₅ zvyšují hladinu cAMP, zatímco receptory D₂, D₃ a D₄ snižují hladinu cAMP.

Význam

Katecholaminy jsou mediátory sympatické části vegetativního systému. Zajišťují spojení mezi neuronem a efektorovou tkání.

Ovlivnění jejich produkce, vyplavování a odbourávání je z hlediska farmakologie velmi atraktivní téma. Dnes je totiž známo velké množství látek, které ovlivňují pochody spojené s katecholaminy. Protože se podání katecholaminů projeví různými reakcemi sympatiku, rozdělujeme léčiva na:

• sympatolytika – oslabují projevy sympatiku,
• sympatomimetika – zesilují projevy sympatiku.

Léčba těmito látkami je důležitým krokem například při šokových stavech, srdečním selhávání, hypertenzi a astmatu.

Odkazy

Související články

• Sympatikus
• Vegetativní nervová soustava (fyziologie)
• Adrenalin
• Noradrenalin
• Dopamin
• nadledviny

Externí odkazy

• Katecholaminy (česká wikipedie)
• Catecholamine (anglická wikipedie)

Zdroj

• KOOLMAN, Jan a Klaus-Heinrich RÖHM. Barevný atlas biochemie. 1. vydání. Praha : Grada, 2012. 512 s. ISBN 978-80-247-2977-0.

• MATOUŠ, Bohuslav, et al. Základy lékařské chemie a biochemie. 1. vydání. Praha : Galén, 2010. 540 s. ISBN 978-80-7262-702-8.

• WEIL, P. Anthony. The diversity of endocrine system : Catecholamines & thyroid hormones are made from tyrosine. In MURRAY, Robert K et al. Harper's illustrated biochemistry. 28. vydání. New York : McGraw-Hill Companies, 2009. 693 s. a Lange medical book; s. 435-436. ISBN 978-0-07-163827-2

• GANONG, William F. Přehled lékařské fyziologie. 20. vydání. Praha : Galén, 2005. 890 s. ISBN 80-7262-311-7.