CATECHOLAMINES: การสังเคราะห์การปลดปล่อยและการทำงาน - ไซโค

catecholaminesหรือ aminohormonas เป็นสารที่มีอยู่ในโครงสร้างของพวกเขาเป็นกลุ่ม catechol และโซ่ข้างเคียงกับกลุ่มอะมิโน พวกมันสามารถทำงานในร่างกายของเราเป็นฮอร์โมนหรือเป็นสารสื่อประสาท

Catecholamines เป็นกลุ่มโมโนเอมีนที่สังเคราะห์จากไทโรซีน คนหลักคือ dopamine, adrenaline และ norepinephrine ประกอบด้วยสารสื่อประสาทที่สำคัญมากในร่างกายของเราและมีหน้าที่หลายอย่าง พวกเขามีส่วนร่วมในกลไกทั้งระบบประสาทและต่อมไร้ท่อ

โครงสร้างโมเลกุลของ norepinephrine (noradrenaline) ของตระกูล catecholamine

การทำงานของระบบประสาทส่วนกลางบางอย่างที่พวกเขาควบคุม ได้แก่ การเคลื่อนไหวการรับรู้อารมณ์การเรียนรู้และความจำ นอกจากนี้ยังมีบทบาทพื้นฐานในการตอบสนองต่อความเครียด ด้วยวิธีนี้การปลดปล่อยสารเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อมีความเครียดทางร่างกายหรืออารมณ์ ในระดับเซลล์สารเหล่านี้ปรับการทำงานของเซลล์ประสาทโดยการเปิดหรือปิดช่องไอออนตามตัวรับที่เกี่ยวข้อง

ระดับ Catecholamine สามารถเห็นได้จากการตรวจเลือดและปัสสาวะ ในความเป็นจริง catecholamines มีส่วนเกี่ยวข้องกับโปรตีนประมาณ 50% ในเลือด

การเปลี่ยนแปลงของสารสื่อประสาท catecholamine ดูเหมือนจะอธิบายความผิดปกติทางระบบประสาทและระบบประสาทบางอย่าง ตัวอย่างเช่นภาวะซึมเศร้าเกี่ยวข้องกับสารเหล่านี้ในระดับต่ำซึ่งแตกต่างจากความวิตกกังวล ในทางกลับกันโดพามีนดูเหมือนจะมีบทบาทสำคัญในโรคต่างๆเช่นพาร์กินสันและโรคจิตเภท

การสังเคราะห์ทางชีวภาพของ catecholamines

Catecholamines มาจากไทโรซีนซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่สร้างโปรตีน สามารถได้มาโดยตรงจากอาหาร (เป็นแหล่งภายนอก) หรือสังเคราะห์ในตับจากฟีนิลอะลานีน (เป็นแหล่งภายนอก)

phenylalanine

ฟีนิลอะลานีนเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นสำหรับมนุษย์ ได้รับจากการรับประทานอาหารแม้ว่าจะมีอยู่ในสารออกฤทธิ์ทางจิตประสาทบางชนิด

เพื่อให้มี catecholamines ในระดับที่เพียงพอสิ่งสำคัญคือต้องบริโภคอาหารที่อุดมไปด้วยฟีนิลอะลานีนเช่นเนื้อแดงไข่ปลาผลิตภัณฑ์นมถั่วชิกพีถั่วเลนทิลถั่วเป็นต้น

ไทโรซีน

โครงสร้างทางเคมีของกรดอะมิโนไทโรซีน (ที่มา: Clavecin ผ่าน Wikimedia Commons)

ส่วนไทโรซีนสามารถพบได้ในชีส เพื่อให้ catecholamines สร้างไทโรซีนต้องสังเคราะห์โดยฮอร์โมนที่เรียกว่าไทโรซีนไฮดรอกซิเลส เมื่อไฮดรอกซิลแล้วจะได้ L-DOPA (L-3,4-dihydroxyphenylalanine)

โดปามีนและนอร์อิพิเนฟริน

จากนั้น DOPA จะเข้าสู่กระบวนการ decarboxylation ผ่านเอนไซม์ DOPA decarboxylase ซึ่งผลิตโดปามีน

โมเลกุล Dopamine 2D

จากโดปามีนและเนื่องจากโดพามีนเบต้าไฮดรอกซีเลตทำให้ได้รับนอร์อิพิเนฟริน (หรือที่เรียกว่านอร์อิพิเนฟริน)

โมเลกุลของนอร์อิพิเนฟริน

ต่อมหมวกไต

Epinephrine สร้างขึ้นในไขกระดูกของต่อมหมวกไตซึ่งอยู่เหนือไต มันเกิดขึ้นจากนอร์อิพิเนฟริน Epinephrine เกิดขึ้นเมื่อ norepinephrine สังเคราะห์โดยเอนไซม์ phenylethanolamine N-methyltransferase (PNMT) เอนไซม์นี้พบได้เฉพาะในเซลล์ของไขกระดูกต่อมหมวกไต

โครงสร้างของอะดรีนาลีน

ในทางกลับกันการยับยั้งการสังเคราะห์ catecholamine เกิดจากการกระทำของ AMPT (alpha methyl-p-tyrosine) นี้มีหน้าที่ในการยับยั้งเอนไซม์ไทโรซีน - ไฮดรอกซิเลส

catecholamines ผลิตที่ไหน?

catecholamines หลักเกิดขึ้นในต่อมหมวกไตโดยเฉพาะในไขกระดูกต่อมหมวกไตของต่อมเหล่านี้ พวกมันถูกผลิตขึ้นด้วยเซลล์ที่เรียกว่าโครมัฟฟิน: ในที่นี้อะดรีนาลีนจะหลั่งออกมา 80% และนอร์ดรีนาลีนในอีก 20% ที่เหลือ

สารทั้งสองนี้ทำหน้าที่เป็นฮอร์โมนที่มีความเห็นอกเห็นใจ นั่นคือพวกเขาจำลองผลของสมาธิสั้นต่อระบบประสาทซิมพาเทติก ดังนั้นเมื่อสารเหล่านี้ถูกปล่อยเข้าสู่กระแสเลือดความดันโลหิตเพิ่มขึ้นการหดตัวของกล้ามเนื้อมากขึ้นและระดับน้ำตาลในเลือดเพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับการเร่งอัตราการเต้นของหัวใจและการหายใจ

ด้วยเหตุนี้ catecholamines จึงมีความสำคัญในการเตรียมพร้อมสำหรับการตอบสนองต่อความเครียดการต่อสู้หรือการบิน

Norepinephrine หรือ norepinephrine

Norepinephrine หรือ norepinephrine ถูกสังเคราะห์และเก็บไว้ในเส้นใย postganglionic ของเส้นประสาทซิมพาเทติกส่วนปลาย สารนี้ยังผลิตในเซลล์ของ locus coeruleus ในกลุ่มเซลล์ที่เรียกว่า A6

เซลล์ประสาทเหล่านี้จะฉายไปที่ฮิปโปแคมปัสอะมิกดาลาฐานดอกและคอร์เทกซ์ ประกอบด้วยทางเดินของ norepinephrineal เส้นทางนี้ดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับฟังก์ชันการรับรู้เช่นความสนใจและความจำ

ทางเดินหน้าท้องซึ่งเชื่อมต่อกับไฮโปทาลามัสดูเหมือนจะมีส่วนร่วมในการทำงานของพืชระบบประสาทและระบบประสาทอัตโนมัติ

โดพามีน

ในทางกลับกันโดพามีนอาจเกิดขึ้นจากไขกระดูกต่อมหมวกไตและเส้นประสาทซิมพาเทติกส่วนปลาย อย่างไรก็ตามมันทำงานเป็นสารสื่อประสาทในระบบประสาทส่วนกลางเป็นหลัก ด้วยวิธีนี้ส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นในสองบริเวณของก้านสมอง: คอนสเตียนิกราและบริเวณหน้าท้อง

โดยเฉพาะกลุ่มเซลล์ dopaminergic หลัก ๆ จะพบในบริเวณหน้าท้องของสมองส่วนกลางซึ่งเรียกว่า "กลุ่มเซลล์ A9" โซนนี้รวมถึงสารสีดำ นอกจากนี้ยังอยู่ในกลุ่มเซลล์ A10 (พื้นที่หน้าท้อง)

เซลล์ประสาท A9 จะฉายเส้นใยของพวกมันไปยังนิวเคลียสหางและไปยังพัตตาเมนสร้างทางเดินนิโกร สิ่งนี้จำเป็นสำหรับการควบคุมมอเตอร์

ในขณะที่เซลล์ประสาทของโซน A10 ผ่านนิวเคลียสของ accumbens, amygdala และ prefrontal cortex ก่อตัวเป็น mesocorticolimbic pathway นี่เป็นสิ่งสำคัญในการกระตุ้นอารมณ์และการสร้างความทรงจำ

นอกจากนี้ยังมีเซลล์โดปามีนเนอร์จิกอีกกลุ่มหนึ่งในส่วนของไฮโปทาลามัสซึ่งเชื่อมต่อกับต่อมใต้สมองเพื่อทำหน้าที่ของฮอร์โมน

นอกจากนี้ยังมีนิวเคลียสอื่น ๆ ในบริเวณก้านสมองที่เกี่ยวข้องกับอะดรีนาลีนเช่นบริเวณหลังคลอดและทางเดินสันโดษ อย่างไรก็ตามเพื่อให้อะดรีนาลีนหลั่งเข้าสู่กระแสเลือดจำเป็นต้องมีสารสื่อประสาทอื่นคืออะซิติลโคลีน

ปล่อย

เพื่อให้ catecholamines ปล่อยออกมาจำเป็นต้องมีการปล่อย acetylcholine ก่อน การปลดปล่อยนี้สามารถเกิดขึ้นได้ตัวอย่างเช่นเมื่อเราตรวจพบอันตราย อะซิทิลโคลีนทำให้ไขกระดูกต่อมหมวกไตและสร้างเหตุการณ์เซลล์ต่างๆ

โครงสร้างโมเลกุลของ Acetylcholine

ผลที่ได้คือการหลั่ง catecholamines เข้าไปในช่องว่างภายนอกเซลล์โดยกระบวนการที่เรียกว่า exocytosis

พวกเขาทำหน้าที่อย่างไรในร่างกาย?

มีชุดของตัวรับกระจายไปทั่วร่างกายที่เรียกว่าตัวรับ adrenergic ตัวรับเหล่านี้ถูกกระตุ้นโดย catecholamines และมีหน้าที่ในการทำงานที่หลากหลาย

โดยปกติเมื่อ dopamine, epinephrine หรือ norepinephrine จับกับตัวรับเหล่านี้ มีปฏิกิริยาการต่อสู้หรือการบิน ดังนั้นอัตราการเต้นของหัวใจจะเพิ่มขึ้นความตึงเครียดของกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้นและรูม่านตาขยาย นอกจากนี้ยังมีผลต่อระบบทางเดินอาหาร

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าสารเร่งปฏิกิริยาในเลือดที่ปล่อยออกมาจากไขกระดูกต่อมหมวกไตมีผลต่อเนื้อเยื่อส่วนปลาย แต่ไม่ส่งผลต่อสมอง นี่เป็นเพราะระบบประสาทถูกกั้นโดยกั้นเลือดและสมอง

นอกจากนี้ยังมีตัวรับเฉพาะสำหรับโดพามีนซึ่งมีอยู่ 5 ชนิด สิ่งเหล่านี้พบได้ในระบบประสาทโดยเฉพาะอย่างยิ่งในฮิปโปแคมปัสนิวเคลียสแอคคัมเบนส์เปลือกสมองอะมิกดาลาและคอนสเตียนิกรา

คุณสมบัติ

Catecholamines สามารถปรับการทำงานที่หลากหลายของร่างกายได้ ดังที่ได้กล่าวมาแล้วสามารถไหลเวียนในเลือดหรือมีผลกระทบที่แตกต่างกันในสมอง (เป็นสารสื่อประสาท)

จากนั้นคุณจะสามารถทราบฟังก์ชั่นที่ catecholamines เข้าร่วม:

การทำงานของหัวใจ

จากการเพิ่มขึ้นของระดับอะดรีนาลีน (ส่วนใหญ่) การเพิ่มขึ้นของแรงหดตัวของหัวใจ นอกจากนี้ความถี่ของการเต้นของหัวใจจะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้ปริมาณออกซิเจนเพิ่มขึ้น

การทำงานของหลอดเลือด

โดยทั่วไปการเพิ่มขึ้นของ catecholamines ทำให้เกิด vasoconstriction นั่นคือการหดตัวในหลอดเลือด ผลที่ตามมาคือการเพิ่มขึ้นของความดันโลหิต

การทำงานของระบบทางเดินอาหาร

Epinephrine ช่วยลดการเคลื่อนไหวและการหลั่งในกระเพาะอาหารและลำไส้ เช่นเดียวกับการหดตัวของกล้ามเนื้อหูรูด ตัวรับ adrenergic ที่เกี่ยวข้องกับหน้าที่เหล่านี้คือ a1, a2 และ b2

ฟังก์ชั่นทางเดินปัสสาวะ

Epinephrine ทำให้กล้ามเนื้อกระเพาะปัสสาวะคลายตัว (เพื่อให้เก็บปัสสาวะได้มากขึ้น) ในขณะเดียวกันมันจะทำสัญญากับไทรโกนและกล้ามเนื้อหูรูดเพื่อให้มีการกักเก็บปัสสาวะ

อย่างไรก็ตามโดปามีนในปริมาณปานกลางจะเพิ่มการไหลเวียนของเลือดไปยังไตซึ่งมีฤทธิ์ขับปัสสาวะ

การทำงานของตา

การเพิ่มขึ้นของ catecholamines ทำให้รูม่านตาขยาย (mydriasis) นอกเหนือจากการลดลงของความดันลูกตา

การทำงานของระบบทางเดินหายใจ

catecholamines ดูเหมือนจะเพิ่มอัตราการหายใจ นอกจากนี้ยังมีฤทธิ์ผ่อนคลายหลอดลมที่มีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงช่วยลดการหลั่งของหลอดลมโดยใช้ยาขยายหลอดลม

หน้าที่ในระบบประสาทส่วนกลาง

ในระบบประสาท norepinephrine และ dopamine จะเพิ่มความตื่นตัวความสนใจสมาธิและการกระตุ้น

มันทำให้เราตอบสนองต่อสิ่งเร้าได้เร็วขึ้นและทำให้เราเรียนรู้และจดจำได้ดีขึ้น พวกเขายังสื่อกลางความรู้สึกยินดีและรางวัล อย่างไรก็ตามระดับของสารเหล่านี้ที่เพิ่มสูงขึ้นมีส่วนเกี่ยวข้องกับปัญหาความวิตกกังวล

ในขณะที่ระดับโดพามีนต่ำดูเหมือนจะส่งผลต่อการรบกวนสมาธิปัญหาในการเรียนรู้และภาวะซึมเศร้า

ฟังก์ชั่นมอเตอร์

โดปามีนเป็น catecholamine หลักที่เกี่ยวข้องกับการเป็นสื่อกลางในการควบคุมการเคลื่อนไหว พื้นที่ที่รับผิดชอบคือโคนต้นและโคนปมประสาท (โดยเฉพาะนิวเคลียสหาง)

ในความเป็นจริงการไม่มีโดปามีนในปมประสาทฐานแสดงให้เห็นว่าเป็นต้นกำเนิดของโรคพาร์คินสัน

ความตึงเครียด

Catecholamines มีความสำคัญมากในการควบคุมความเครียด ระดับของสารเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นเพื่อเตรียมร่างกายของเราให้ตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่อาจเป็นอันตราย นี่คือลักษณะการตอบสนองของการต่อสู้หรือการบิน

การทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน

ความเครียดแสดงให้เห็นว่ามีอิทธิพลต่อระบบภูมิคุ้มกันโดยได้รับการไกล่เกลี่ยโดยอะดรีนาลีนและนอร์อิพิเนฟริน เมื่อเราเผชิญกับความเครียดต่อมหมวกไตจะหลั่งสารอะดรีนาลีนในขณะที่ระบบประสาทจะหลั่งนอร์อิพิเนฟริน สิ่งนี้ทำให้อวัยวะที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันอยู่ภายใน

catecholamines ที่เพิ่มขึ้นเป็นเวลานานมากทำให้เกิดความเครียดเรื้อรังและทำให้ระบบภูมิคุ้มกันอ่อนแอลง

การวิเคราะห์ catecholamines ในปัสสาวะและเลือด

ร่างกายจะสลาย catecholamines และขับออกทางปัสสาวะ ดังนั้นจากการวิเคราะห์ปัสสาวะจึงสามารถสังเกตปริมาณ catecholamines ที่หลั่งออกมาในช่วง 24 ชั่วโมงได้ การทดสอบนี้สามารถทำได้โดยการตรวจเลือด

การทดสอบนี้มักทำเพื่อวินิจฉัยเนื้องอกในต่อมหมวกไต (pheochromocytoma) เนื้องอกในบริเวณนี้จะทำให้ catecholamines ถูกปล่อยออกมามากเกินไป สิ่งที่จะสะท้อนให้เห็นในอาการต่างๆเช่นความดันโลหิตสูงการขับเหงื่อมากเกินไปปวดศีรษะหัวใจเต้นเร็วและแรงสั่นสะเทือน

catecholamines ระดับสูงในปัสสาวะยังสามารถแสดงถึงความเครียดที่มากเกินไปเช่นการติดเชื้อทั่วร่างกายการผ่าตัดหรือการบาดเจ็บที่บาดแผล

แม้ว่าระดับเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้หากพวกเขาทานยาสำหรับความดันโลหิตยาซึมเศร้ายาหรือคาเฟอีน นอกจากนี้ความเย็นสามารถเพิ่มระดับของ catecholamines ในการวิเคราะห์

อย่างไรก็ตามค่าที่ต่ำอาจบ่งบอกถึงโรคเบาหวานหรือการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของระบบประสาท

อ้างอิง

Brandan, NC, Llanos, B. , Cristina, I. , Ruiz Díaz, DAN, & Rodríguez, AN (2010) ฮอร์โมน Adrenal Catecholamine ประธานสาขาชีวเคมีคณะแพทยศาสตร์ .
catecholamine (เอสเอฟ) สืบค้นเมื่อวันที่ 2 มกราคม 2017 จาก Wikipedia.org.
catecholamine (21 จาก 12 ของ 2009). ได้รับจากEncyclopædia Britannica
Catecholamines ในเลือด (เอสเอฟ) สืบค้นเมื่อวันที่ 2 มกราคม 2017 จาก WebMD.
Catecholamines ในปัสสาวะ (เอสเอฟ) สืบค้นเมื่อวันที่ 2 มกราคม 2017 จาก WebMD.
คาร์ลสัน, NR (2549). สรีรวิทยาของพฤติกรรม 8th Ed. Madrid: Pearson. หน้า: 117-120
Gómez-González, B. , & Escobar, A. (2006). ความเครียดและระบบภูมิคุ้มกัน Rev Mex Neuroci, 7 (1), 30-8.

CATECHOLAMINES: การสังเคราะห์การปลดปล่อยและการทำงาน - ไซโค - 2025