Katecholamine: Synthese, Freisetzung und Funktionen

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

Katecholamine 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 mehrere Funktionen aus. Sie sind sowohl an neuronalen als auch an endokrinen Mechanismen beteiligt.

Einige der Funktionen des Zentralnervensystems, die die Kontrolle übernehmen, sind Bewegung, Kognition, Emotionen, Lernen und Gedächtnis.

Katecholamine spielen eine grundlegende Rolle bei Stressreaktionen. Auf diese Weise erhöht sich die Freisetzung dieser Substanzen bei körperlicher oder emotionaler Belastung.

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

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

Veränderungen in der Neurotransmission von Katecholaminen scheinen bestimmte neurologische und neuropsychiatrische Störungen zu erklären. Zum Beispiel ist Depression im Gegensatz zu Angstzuständen mit einem geringen Gehalt dieser Substanzen verbunden. Andererseits scheint Dopamin bei Krankheiten wie Parkinson und Schizophrenie eine wesentliche Rolle zu spielen.

Biosynthese von Katecholaminen

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

Phenylalanin ist eine essentielle Aminosäure für den Menschen. Es wird über die Nahrung aufgenommen, obwohl es auch in einigen psychoaktiven Substanzen enthalten ist.

Um einen ausreichenden Gehalt an Katecholaminen zu haben, ist es wichtig, phenylalaninreiche Lebensmittel wie rotes Fleisch, Ei, Fisch, Milchprodukte, Kichererbsen, Linsen, Nüsse usw. zu sich zu nehmen.

Es ist auch in Aspartam enthalten, einem Süßstoff, der häufig in Erfrischungsgetränken und Diätprodukten verwendet wird. Tyrosin ist in Käse enthalten.

Damit sich Katecholamine bilden können, muss Tyrosin von einem Hormon namens Tyrosinhydroxylase synthetisiert werden. Nach der Hydroxylierung wird L-DOPA (L-3, 4-Dihydroxyphenylalanin) erhalten.

Dann durchläuft das DOPA einen Decarboxylierungsprozess durch das Enzym DOPA-Decarboxylase, wobei Dopamin erzeugt wird.

Aus Dopamin und dank beta-hydroxyliertem Dopamin wird Noradrenalin (auch Noradrenalin 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 Nebennierenmarkes vor.

Andererseits wird die Hemmung der Katecholaminsynthese durch die Wirkung von AMPT (alpha-Methyl-p-Tyrosin) erzeugt. Dies ist verantwortlich für die Hemmung des Enzyms Tyrosinhydroxylase.

Wo werden Katecholamine hergestellt?

Wie bereits erwähnt, stammen die Hauptkatecholamine aus den Nebennieren. Speziell im Nebennierenmark dieser Drüsen. Sie werden dank der sogenannten Chromaffinzellen hergestellt. Hier wird zu 80% Adrenalin und zu 20% Noradrenalin ausgeschüttet.

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

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

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

Diese Neuronen ragen in den Hippocampus, die Amygdala, den Thalamus und den Cortex; den dorsalen norepinephrinegischen Weg bilden. Dieser Weg scheint an kognitiven Funktionen wie Aufmerksamkeit und Gedächtnis beteiligt zu sein.

Die ventrale Route, die mit dem Hypothalamus in Verbindung steht, scheint an vegetativen, neuroendokrinen und autonomen Funktionen beteiligt zu sein.

Andererseits kann Dopamin auch aus dem Nebennierenmark und peripheren sympathischen Nerven entstehen. Es wirkt jedoch hauptsächlich als Neurotransmitter des Zentralnervensystems. Auf diese Weise kommt es hauptsächlich in zwei Bereichen des Hirnstamms vor: der Substantia nigra und dem ventralen tegmentalen Bereich.

Speziell die Hauptgruppen der dopaminergen Zellen befinden sich in der ventralen Region des Mittelhirns, einem Bereich, der als "Gruppe von A9-Zellen" bezeichnet wird. Diese Zone umfasst die Substantia nigra. Sie befinden sich auch in der Zellgruppe A10 (ventraler tegmentaler Bereich).

Die A9-Neuronen projizieren ihre Fasern zum kaudalen Kern und Putamen und bilden den Nigrostriatalweg. Dies ist für die Motorsteuerung von grundlegender Bedeutung.

Während die Neuronen der Zone A10 den Kern von accumbens durchlaufen, bilden die Amygdala und der präfrontale Kortex den mesocorticolimbischen Signalweg. Dies ist wichtig für Motivation, Emotionen und die Bildung von Erinnerungen.

Darüber hinaus gibt es in einem Teil des Hypothalamus eine weitere Gruppe von dopaminergen Zellen, die sich mit der Hypophyse verbinden, um hormonelle Funktionen auszuüben.

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

Freisetzung von Katecholaminen

Für die Freisetzung der Katecholamine ist die vorherige Freisetzung von Acetylcholin erforderlich. Diese Freigabe kann beispielsweise erfolgen, wenn wir eine Gefahr erkennen. Acetylcholin versorgt das Nebennierenmark und produziert eine Reihe von zellulären Ereignissen

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

Wie wirken sie im Körper?

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

Normalerweise binden Dopamin, Adrenalin oder Noradrenalin an diese Rezeptoren; Es kommt zu einer Flucht- oder Kampfreaktion. Dadurch erhöht sich die Herzfrequenz, die Muskelspannung und es tritt eine Erweiterung der Pupillen auf. Sie beeinflussen auch das Magen-Darm-System.

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

Es gibt auch spezifische Rezeptoren für Dopamin, die von 5 Typen sind. Diese befinden sich im Nervensystem, insbesondere im Hippocampus, im Nucleus accumbens, in der Großhirnrinde, in der Amygdala und in der Substantia nigra.

Funktionen

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

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

Herzfunktionen

Durch eine Erhöhung des Adrenalinspiegels (hauptsächlich) wird die kontraktile Kraft des Herzens erhöht. Außerdem nimmt die Frequenz der Beats zu. 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.

Magen-Darm-Funktionen

Adrenalin scheint die Beweglichkeit und die Sekretion des Magens und des Darms zu verringern. Sowie Schließmuskelkontraktion. Die an diesen Funktionen beteiligten adrenergen Rezeptoren sind a1, a2 und b2.

Harnfunktionen

Adrenalin entspannt den Blasenmuskel (so dass mehr Urin gespeichert werden kann). Gleichzeitig zieht es Trigon und Schließmuskel zusammen, um eine Harnverhaltung zu ermöglichen.

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

Augenfunktionen

Der Anstieg der Katecholamine führt auch zu einer Pupillenerweiterung (Mydriasis). Neben einer Abnahme des Augeninnendrucks.

Atmungsfunktionen

Die Katecholamine scheinen die Atemfrequenz zu erhöhen. Darüber hinaus wirkt es stark bronchial entspannend. Dadurch werden die Bronchialsekrete vermindert, die eine bronchodilatatorische Wirkung ausüben.

Funktionen im Zentralnervensystem

Noradrenalin und Dopamin steigern im Nervensystem die Viliganz, Aufmerksamkeit, Konzentration und Verarbeitung von Reizen.

Dadurch reagieren wir schneller auf Reize und lernen und erinnern uns besser. Sie vermitteln auch in den Empfindungen der Freude und Belohnung. Erhöhte Konzentrationen dieser Substanzen wurden jedoch mit Angstproblemen in Verbindung gebracht.

Während ein niedriger Dopaminspiegel das Auftreten von Aufmerksamkeitsveränderungen, Lernschwierigkeiten und Depressionen zu beeinflussen scheint.

Motorfunktionen

Dopamin ist das Hauptkatecholamin, das an der Steuerung der Bewegungen beteiligt ist. Verantwortliche Bereiche sind die Substantia nigra und die Basalganglien (insbesondere der Caudatkern).

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

Stress

Katecholamine sind sehr wichtig für die Stressregulierung. Der Gehalt dieser Substanzen wird erhöht, um unseren Körper auf potenziell gefährliche Reize vorzubereiten. So erscheinen die Kampf- oder Fluchtreaktionen.

Aktionen auf das Immunsystem

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

Eine sehr lange Zunahme 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 Zeitraum von 24 Stunden ausgeschieden wurden. Dieser Test kann auch durch eine Blutuntersuchung erfolgen.

Dieser Test wird üblicherweise zur Diagnose von Tumoren der Nebennieren (Phäochromozytom) durchgeführt. Ein Tumor in diesem Bereich würde zu viele Katecholamine freisetzen. Was würde sich in Symptomen wie Bluthochdruck, übermäßigem Schwitzen, Kopfschmerzen, Tachykardien und Zittern widerspiegeln.

Ein hoher Gehalt an Katecholaminen im Urin kann auch jede Art von übermäßigem Stress hervorrufen, wie z. B. Infektionen des Körpers, Operationen oder traumatische Verletzungen.

Obwohl diese Werte geändert werden können, wenn Medikamente gegen Blutdruck, Antidepressiva, Medikamente oder Koffein eingenommen wurden. Darüber hinaus kann eine verbrauchte Kälte den Gehalt an Katecholaminen in der Analyse erhöhen.

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