CATECHOLAMINES: סינתזה, שחרור ופונקציות - נוירופסיכולוגיה - 2025

קטכולאמינים או aminohormonas הם חומרים המכילים במבנה שלהם לקבוצה catechol ושרשרת בצד עם קבוצת אמינו. הם יכולים לתפקד בגופנו כהורמונים או כמעביר עצבים.

Catecholamines הם סוג של מונואמינים המסונתזים מטירוזין. העיקריים שבהם הם דופמין, אדרנלין ונוראדרנלין. הם מורכבים ממשדרים עצביים חשובים מאוד בגופנו ובעלי פונקציות מרובות; הם משתתפים במנגנונים עצביים ואנדוקריניים כאחד.

מבנה מולקולרי של נוראפינפרין (נוראדרנלין) ממשפחת הקטכולמין.

חלק מתפקודי מערכת העצבים המרכזית עליהם הם שולטים הם תנועה, קוגניציה, רגשות, למידה וזיכרון. הם גם ממלאים תפקיד מהותי בתגובות על לחץ. באופן זה, שחרורם של חומרים אלה גדל כאשר חווים לחץ פיזי או רגשי. ברמה התאית, חומרים אלו מווסתים פעילות עצבית על ידי פתיחה או סגירה של תעלות יון בהתאם לקולטנים המעורבים.

ניתן לראות את רמות הקטכולמין באמצעות בדיקות דם ושתן. למעשה, קטכולאמינים קשורים לכ- 50% מהחלבונים בדם.

נראה כי שינויים בהעברה עצבית של קטכולמין מסבירים הפרעות נוירולוגיות ונוירופסיכיאטריות מסוימות. לדוגמה, דיכאון קשור לרמות נמוכות של חומרים אלה, בניגוד לחרדה. מצד שני, נראה כי הדופמין ממלא תפקיד חיוני במחלות כמו פרקינסון וסכיזופרניה.

ביוסינתזה של catecholamines

קטכולאמינים נגזרים מטירוזין, חומצת אמינו המרכיבה חלבונים. ניתן להפיק אותו ישירות מהתזונה (כמקור אקסוגני) או לסנתז בכבד מפנילאלנין (כמקור אנדוגני).

פנילאלנין

פנילאלנין היא חומצת אמינו חיונית לבני אדם. זה מתקבל באמצעות דיאטה, אם כי הם קיימים גם בכמה חומרים פסיכואקטיביים.

בכדי לקבל רמות נאותות של קטכולמינים, חשוב לצרוך מזונות עשירים בפנילאלנין, כמו בשר אדום, ביצים, דגים, חלב, גרגירי חומוס, עדשים, אגוזים וכו '.

טירוזין

מבנה כימי של חומצת האמינו טירוזין (מקור: Clavecin באמצעות Wikimedia Commons)

באשר לטירוזין, ניתן למצוא אותו בגבינה. בכדי ליצור קטכולמינים, יש לסנתז את טירוזין על ידי הורמון הנקרא טירוזין הידרוקסילאז. לאחר הידרוקסילציה מתקבל L-DOPA (L-3,4-dihydroxyphenylalanine).

דופמין ונוראדרנלין

ואז DOPA עובר תהליך decarboxylation דרך האנזים DOPA decarboxylase, ומייצר דופמין.

מולקולת דופמין 2D.

מדופמין, ובזכות דופמין-בטה-הידרוקסילט, מתקבלת נוראדרנלין (נקרא גם נוראפינפרין).

מולקולת נוראדרנלין

אַדְרֶנָלִין

אפינפרין מיוצר במדולה של בלוטות יותרת הכליה, שנמצאות מעל הכליות. זה נובע מנוראדרנלין. אפינפרין מתעורר כאשר נוראדינפרין מסונתז על ידי האנזים פניל-מתנולמין N-methyltransferase (PNMT). אנזים זה נמצא רק בתאים של מדוללת האדרנל.

מבנה האדרנלין

מצד שני, עיכוב סינתזת הקטכולמין מופק על ידי פעולת AMPT (אלפא מתיל-p-טירוזין). זה אחראי על עיכוב האנזים טירוזין-הידרוקסילאז.

היכן מיוצרים קטכולמינים?

הקטכולמינים העיקריים מקורם בבלוטות יותרת הכליה, במיוחד במדולה של יותרת הכליה של בלוטות אלה. הם מיוצרים הודות לתאים המכונים כרומפינים: במקום זה מופרש האדרנלין ב- 80%, ונוראדרנלין בשאר 20% הנותרים.

שני החומרים הללו פועלים כהורמונים סימפטומימטיים. כלומר, הם מדמים את ההשפעות של היפראקטיביות על מערכת העצבים הסימפתטית. לפיכך, כאשר חומרים אלה משתחררים לזרם הדם, חווים עלייה בלחץ הדם, התכווצות שרירים גדולה יותר ועלייה ברמות הגלוקוז. וכן האצת קצב הלב והנשימה.

מסיבה זו, catecholamines חיוניים כדי להתכונן לתגובות לחץ, מלחמה או טיסה.

נוראדרנלין או נוראדרנלין

נוראפינפרין או נוראפינפרין מסונתז ונאגר בסיבים פוסט-גנגיוניים של עצבים סימפטטיים היקפיים. חומר זה מיוצר גם בתאי ה- locus coeruleus, בקבוצת תאים הנקראת A6.

נוירונים אלה מקרינים להיפוקמפוס, אמיגדלה, תלמוס וקליפת המוח; המהווה את המסלול הנוראפינפריניאלי הגבי. נראה כי מסלול זה מעורב בתפקודים קוגניטיביים כמו קשב וזיכרון.

נראה כי מסלול הגחון המתחבר להיפותלמוס משתתף בתפקודים צמחיים, נוירואנדוקריניים ואוטונומיים.

דופמין

מצד שני, דופמין יכול לנבוע גם מהמדוללה של האדרנל ומהעצבים הסימפתטיים ההיקפיים. עם זאת, זה עובד בעיקר כמעביר עצבי במערכת העצבים המרכזית. באופן זה הוא מתרחש בעיקר בשני אזורים בגזע המוח: ה substantia nigra והאזור הטגמנטלי הגחון.

באופן ספציפי, הקבוצות העיקריות של תאים דופמינרגיים נמצאות באזור הגחון במוח התיכון, אזור המכונה "קבוצת תאי A9". אזור זה כולל את החומר השחור. הם נמצאים גם בקבוצת התאים A10 (אזור Tegmental הגחון).

תאי העצב A9 מקרינים את סיביהם לגרעין הקאודאטה ולפוטמן, ויוצרים את המסלול הניגרוסטריאטאלי. זה חיוני לבקרה מוטורית.

בזמן שהנוירונים של אזור A10 עוברים דרך גרעין האצבעות, האמיגדלה וקליפת המוח הקדם-פרונטלית ויוצרים את המסלול mesocorticolimbic. זה חיוני במוטיבציה, ברגשות ויצירת הזיכרונות.

בנוסף, קיימת קבוצה נוספת של תאים דופמינרגיים בחלק מההיפותלמוס, שמתחברת עם בלוטת יותרת המוח להפעלת תפקודים הורמונליים.

ישנם גם גרעינים אחרים באזור גזע המוח הקשורים לאדרנלין, כמו למשל postmas באזור ודרכי הבודד. עם זאת, כדי שהאדרנלין ישתחרר לדם, יש צורך בנוכחותו של נוירוטרנסמיטר אחר, אצטילכולין.

לְשַׁחְרֵר

כדי לשחרר קטכולאמינים, יש לשחרר את האצטילכולין לפני כן. שחרור זה יכול להתרחש, למשל, כאשר אנו מזהים סכנה. אצטילכולין מעצבן את מדוללת האדרנל ומייצר סדרה של אירועים סלולריים.

מבנה מולקולרי אצטילכולין

התוצאה היא הפרשת קטכולאמינים לחלל החוץ תאי על ידי תהליך המכונה אקסוציטוזיס.

איך הם פועלים בגוף?

יש סדרה של קולטנים המופצים בכל הגוף הנקראים קולטנים אדרנרגיים. קולטנים אלה מופעלים על ידי קטכולמין, והם אחראים למגוון רחב של פונקציות.

בדרך כלל כאשר דופמין, אפינפרין או נוראדרנלין קשורים לקולטנים אלה; יש תגובה קרב או טיסה. כך קצב הלב עולה, מתח השרירים עולה והאישונים מתרחבים. הם משפיעים גם על מערכת העיכול.

חשוב לציין כי catecholamines בדם שמשתחרר על ידי מדולת האדרנל מפעילים את השפעותיהם על רקמות היקפיות, אך לא על המוח. הסיבה לכך היא שמערכת העצבים מופרדת על ידי מחסום הדם-מוח.

ישנם גם קולטנים ספציפיים לדופמין, שהם 5 סוגים. אלה נמצאים במערכת העצבים, בעיקר בהיפוקמפוס, גרעין אקומבנים, קליפת המוח, אמיגדלה ו substantia nigra.

מאפיינים

Catecholamines יכולות לשנות פונקציות מגוונות מאוד של הגוף. כאמור, הם יכולים להסתובב בדם או להשפעות שונות במוח (כמעביר עצבים).

בשלב הבא תוכלו לדעת את הפונקציות בהן משתתפות קטכולמינים:

תפקודי לב

דרך עלייה ברמות האדרנלין (בעיקר), יש עלייה בכוח התכווץ של הלב. בנוסף, תדירות פעימות הלב עולה. זה גורם לעלייה באספקת החמצן.

תפקודי כלי הדם

באופן כללי, עלייה ב catecholamines גורמת להתכווצות כלי הדם, כלומר התכווצות בכלי הדם. התוצאה היא עלייה בלחץ הדם.

תפקודי מערכת העיכול

נראה כי אפינפרין מפחית תנועתיות והפרשות קיבה ומעי. כמו כן התכווצות הסוגרים. הקולטנים האדרנרגיים המעורבים בפונקציות אלה הם a1, a2 ו- b2.

תפקודי שתן

אפינפרין מרפה את שריר הרעלת השלפוחית ​​(כך שניתן לאחסן יותר שתן). במקביל, הוא מכווץ את הטריגונה ואת הסוגר כדי לאפשר שמירת שתן.

עם זאת, מינונים מתונים של דופמין מגבירים את זרימת הדם לכליות, ומפעילים השפעה משתנת.

תפקודים עיניים

העלייה בקטכולאמינים גורמת גם להרחבת האישונים (mydriasis). בנוסף לירידה בלחץ התוך עיני.

תפקודי נשימה

נראה כי catecholamines מגביר את קצב הנשימה. בנוסף, יש לו השפעות מרגיעות של סימפונות. לפיכך, זה מפחית את הפרשות הסימפונות, מפעיל פעולת סימפונות.

פונקציות במערכת העצבים המרכזית

במערכת העצבים, נוראפינפרין ודופמין מגבירים את הערנות, הקשב, הריכוז ועיבוד הגירויים.

זה גורם לנו להגיב מהר יותר לגירויים וגורם לנו ללמוד ולזכור טוב יותר. הם גם מתווכים רגשות של הנאה ותגמול. עם זאת, רמות גבוהות של חומרים אלה נקשרו לבעיות חרדה.

בעוד שנראה כי רמות דופמין נמוכות משפיעות על הופעת הפרעות בקשב, קשיי למידה ודיכאון.

פונקציות מוטוריות

דופמין הוא הקטכולמין העיקרי המעורב בתיווך שליטה בתנועות. האזורים האחראיים הם ה ניגרה המהותית והגנגליה הבסיסית (בעיקר גרעין הקאודאטה).

למעשה, היעדר דופמין בגנגליה הבסיסית הוכח כמקור מחלת פרקינסון.

לחץ

הקטכולמינים חשובים מאוד בוויסות הלחץ. רמות החומרים הללו מוגברות כדי להכין את גופנו להגיב לגירויים שעלולים להיות מסוכנים. כך נראות תגובות הקרב או הטיסה.

פעולות על מערכת החיסון

הוכח כי מתח משפיע על מערכת החיסון, ומתווך בעיקר על ידי אדרנלין ונוראדרנלין. כאשר אנו חשופים למתח, בלוטת האדרנל משחררת אדרנלין, בעוד מערכת העצבים מפרישה את נוראדרנלין. זה מעצבן את האיברים המעורבים במערכת החיסון.

עלייה ממושכת מאוד בקטכולאמינים מייצרת לחץ כרוני והיחלשות מערכת החיסון.

ניתוח קטכולאמינים בשתן ובדם

הגוף מפרק את הקטכולאמינים ומפריש אותם בשתן. לכן באמצעות ניתוח שתן ניתן לראות את כמות הקטכולמינים המופרשים בתקופה של 24 שעות. ניתן לבצע בדיקה זו גם באמצעות בדיקת דם.

בדיקה זו נעשית בדרך כלל כדי לאבחן גידולים בבלוטת יותרת הכליה (pheochromocytoma). גידול באזור זה יגרום לשחרור רב מדי של catecholamines. מה יבוא לידי ביטוי בתסמינים כמו יתר לחץ דם, הזעת יתר, כאבי ראש, טכיקרדיה ורעד.

רמות גבוהות של קטכולמינים בשתן יכולים גם לבטא כל סוג של לחץ יתר, כמו זיהומים בכל הגוף, ניתוחים או פגיעות טראומטיות.

אם כי ניתן לשנות רמות אלה אם נטלו תרופות נגד לחץ דם, תרופות נגד דיכאון, תרופות או קפאין. בנוסף, הקור יכול להעלות את רמות הקטכולאמינים בניתוח.

עם זאת, ערכים נמוכים עשויים להצביע על סוכרת או על שינויים בפעילות מערכת העצבים.

הפניות

1. Brandan, NC, Llanos, B., Cristina, I., Ruiz Díaz, DAN, and Rodríguez, AN (2010). הורמוני קטכולמולמין באדרנל. יו"ר הפקולטה לרפואה ביוכימיה. .
2. קטכולמין. (sf). הוחזר ב -2 בינואר 2017 מ- Wikipedia.org.
3. קטכולמין. (21 מתוך 12 מתוך 2009). להשיג באנציקלופדיה בריטניקה.
4. קטכולמינים בדם. (sf). הוחזר ב -2 בינואר 2017 מ- WebMD.
5. קטכולמינים בשתן. (sf). הוחזר ב -2 בינואר 2017 מ- WebMD.
6. קרלסון, NR (2006). פיזיולוגיה של התנהגות מהדורה 8 במדריד: פירסון. עמ '117-120.
7. Gómez-González, B., & Escobar, A. (2006). לחץ ומערכת החיסון. גב 'מקס נוירוצ'י, 7 (1), 30-8.