Kateholamin

Kateholamini

Kateholamin, skraćeno CA, najčešće 3,4-dihidroksifenetilamin, je monoaminski neurotransmiter, organski spoj koji ima katehol (benzen s dvije hidroksilne bočne grupe jednu do druge i aminski bočni lanac. ^[1]

Katehol može biti ili slobodna molekula ili supstituent veće molekule, gdje predstavlja 1,2-dihidroksibenzensku grupu. Kateholamini se izvode iz aminokiseline tirozina, koja se dobija iz prehrambenih izvora, kao i sintezom iz fenilalanina.^[2] Kateholamini su rastvorljivi u vodi i 50% se vežu za proteine plazme u cirkulaciji.

Među kateholaminima su epinefrin (adrenalin), norepinefrin (noradrenalin) i dopamin. Oslobađanje hormona epinefrina i norepinefrina iz srži nadbubrežne žlijezde dio je reakcija borbe ili bijega.^[3]

Tirozin stvara se iz fenilalanina putem hidroksilacije pomoću enzima fenilalanin-hidroksilaza. Tirozin se također unosi direktno iz proteina iz hrane. Ćelije koje luče kateholamin koriste nekoliko reakcija da bi serijski pretvorile tirozin u L-DOPA, a zatim u dopamin. U zavisnosti od tipa ćelije, dopamin se može dalje pretvoriti u norepinefrin ili čak dalje pretvoriti u epinefrin.^[4]

Različiti stimulansi droge (kao što su brojni supstituirani amfetamini) analozi su kateholamina.

Struktura

Kateholamini imaju različitu strukturu benzenskog prstena sa dvije hidroksilne grupe, međuproizvodnim etilnim lancem i terminalnom aminskom grupom. Feniletanolamini poput norepinefrina imaju hidroksilnu grupu na etilnom lancu.

Proizvodnja i degradacija

Šablon:Biosinteza kateholamina i tragova amina

Lokacija

Kateholamine uglavnom proizvode hromafine ćelije srž nasbubrečne žlijezde i postganglijska vlakna simpatičkog nervnog sistema. Dopamin, koji djeluje kao neurotransmiter u centralnom nervnom sistemu, uglavnom se proizvodi u neuronskim ćelijskim tijelima u dva područja moždanog stabla: ventralnom tegmentnom području i substantia nigra, od kojih potonja sadrži neuromelanin-pigmentirane neurone. Slično neuromelanin-pigmentirana ćelijska tijela locus coeruleus proizvode norepinefrin. Epinefrin se proizvodi u malim grupama neurona u ljudskom mozgu koji eksprimiraju njegov sintetski enzim, feniletanolamin N-metiltransferazu;^[5] Ovi neuroni se projektuju iz jezgra koje je susjedno (ventrolateralno) od area postrema i iz jezgra u dorzalnoj regiji solitarnog trakta.^[5]

Biosinteza

Dopamin je prvi kateholamin sintetiziran iz DOPA. Zauzvrat, norepinefrin i epinefrin nastaju daljnjom metaboličkom modifikacijom dopamina. Enzim dopamin-hidroksilaza zahtijeva bakar kao kofaktor (nije prikazan na dijagramu), a DOPA-dekarboksilaza zahtijeva PLP (nije prikazan na dijagramu). Korak koji ograničava brzinu u biosintezi kateholamina kroz predominantni metabolički put je hidroksilacija L-tirozina u L-DOPA.^[6] Aminokiseline fenilalanin i tirozin prekursori su kateholamina. Obje aminokiseline nalaze se u visokim koncentracijama u krvnoj plazmi i mozgu. Kod sisara, tirozin se može formirati iz fenilalanina unesenog hranom, pomoću enzima fenilalanin-hidroksilaza, koji se u velikim količinama nalazi u jetri. Nedovoljne količine fenilalanin-hidroksilaze rezultiraju fenilketonurijom, metaboličkim poremećajem koji dovodi do intelektualnih deficita, osim ako se ne liječi. Obično se smatra da sinteza kateholamina počinje tirozinom. Enzim tirozin-hidroksilaza (TH) pretvara aminokiselinu L-tirozin u 3,4-dihidroksifenilalanin (L-DOPA). Hidroksilacija L-tirozina pomoću TH rezultira stvaranjem DA prekursora L-DOPA, koji se metabolizira putem aromatska L-aminokiselinska dekarboksilaza (AADC) u transmiter dopamin. Ovaj korak odvija se tako brzo da je teško izmjeriti L-DOPA u mozgu bez prethodne inhibicije AADC. U neuronimaima koji koriste DA kao transmiter, dekarboksilacija L-DOPA u dopamin je posljednji korak u formiranju transmitera; međutim, u onim neuronima koji koriste norepinefrin (noradrenalin) ili epinefrin (adrenalin) kao transmitere, prisutan je i enzim dopamin β-hidroksilaza (DBH), koji pretvara dopamin dajući norepinefrin. U još nekim neuronima u kojima je epinefrin transmiter, treći enzim feniletanolamin N-metiltransferaza (PNMT) pretvara norepinefrin u epinefrin. Dakle, ćelija koja koristi epinefrin kao svoj transmiter sadrži četiri enzima (TH, AADC, DBH i PNMT), dok neuroni norepinefrina sadrže samo tri enzima (nedostaje im PNMT), a dopaminske ćelije samo dva (TH i AADC).

Degradacija

Kateholamini imaju poluživot od nekoliko minuta kada cirkulišu u krvi. Mogu se degradirati ili metilacijom pomoću katehol-O-metiltransferaze (COMT) ili deaminacijom pomoću monoaminooksidaze (MAO).

MAOI se vežu za MAO, čime ga sprječavaju da razgradi kateholamine i druge monoamine.

Katabolizam kateholamina posredovan je dvama glavnim enzimima: katehol-O-metiltransferazom (COMT) koja je prisutna u sinaptičkoj pukotini i citosolu ćelije i monoaminooksidazom (MAO) koja se nalazi u mitohondrijskoj membrani. Oba enzima zahtijevaju kofaktore: COMT koristi Mg²⁺ kao kofaktor, dok MAO koristi FAD. Prvi korak kataboličkog procesa posredovan je ili MAO ili COMT-om, što zavisi od tkiva i lokacije kateholamina (naprimjer, razgradnja kateholamina u sinapsnoj pukotini posredovana je COMT-om jer je MAO mitohondrijski enzim). Sljedeći katabolički koraci u putu uključuju alkohol-dehidrogenazu, aldehid-dehidrogenazu i aldehid-reduktazu. Krajnji produkt epinefrina i norepinefrina je vanililmandelična kiselina (VMA) koja se izlučuje mokraćom. Katabolizam dopamina dovodi do proizvodnje homovanilične kiseline (HVA).^[7]

Funkcija

Modalitet

Dva kateholamina, norepinefrin i dopamin, djeluju kao neuromodulatori u centralnom nervnom sistemu i kao hormoni u cirkulaciji krvi. Kateholamin norepinefrin je neuromodulator perifernog simpatičkog nervnog sistema, ali je prisutan i u krvi (uglavnom putem "prelivanja" iz sinapsi simpatičkog sistema). Visoki nivoi kateholamina u krvi povezani su sa stresom, koji može biti izazvan psihološkim reakcijama ili stresorima iz okoline kao što su povišeni nivoi zvuka, intenzivna svjetlost ili nizak nivo šećera u krvi.^[8] Izuzetno visoki nivoi kateholamina (također poznati kao toksičnost kateholamina) mogu se javiti kod traume centralnog nervnog sistema zbog stimulacije ili oštećenja jezgara u moždanom stablu, posebno onih jezgara koja utiču na simpatički nervni sistem. U hitnoj medicini, ova pojava je široko poznata kao "izbacivanje kateholamina". Izuzetno visoki nivoi kateholamina mogu biti uzrokovani i neuroendokrinim tumorima u srži nadbubrežne žlijezde, stanje koje se može liječiti poznato kao feohromocitom.

Visoki nivoi kateholamina mogu biti uzrokovani i nedostatkom monoaminooksidaze-A (MAO-A), poznatim kao Brunnerov sindrom. Budući da je MAO-A jedan od enzima odgovornih za razgradnju ovih neurotransmitera, njegov nedostatak značajno povećava bioraspoloživost ovih neurotransmitera. Javlja se u odsustvu feohromocitoma, neuroendokrinih tumora i karcinoidnog sindroma, ali izgleda slično karcinoidnom sindromu sa simptomima kao što su crvenilo lica i agresija.^[9]^[10]

Akutna porfirija može uzrokovati povišene kateholamine.^[11]

Starenje

Degeneracija locus coeruleus i smanjena proizvodnja norepinefrina tokom starenja, u preliminarnim istraživanjima, oznaćeni su kao mogući faktori u patogenezi Alzheimerove bolesti.^[12]

Fiziološki efekti

Kateholamini uzrokuju opće fiziološke promjene koje pripremaju tijelo za fizičku aktivnost (reakcija borba ili bijeg). Neki tipični efekti su povećanje otkucaja srca, krvnog pritiska, nivoa glukoze u krvi i opće reakcije simpatičkog nervnog sistema. Neki lijekovi, poput tolkapona (centralnog COMT-inhibitora), povećavaju nivoe svih kateholamina. Povećani kateholamini također mogu uzrokovati ubrzano disanje (tahipneja) kod pacijenata.^[13] Kateholamin se izlučuje u urin nakon razgradnje, a njegov nivo sekrecije može se mjeriti za dijagnozu bolesti povezanih s nivoima kateholamina u tijelu.^[14] Testiranje urina na kateholamine koristi se za detekciju feohromocitoma.

Funkcija u biljkama

Pronađeni su u 44 biljne porodice, ali za njih nije utvrđena esencijalna metabolička funkcija. Oni su prekursori benzo[c]fenantridinskih alkaloida, koji su aktivni glavni sastojci mnogih ekstrakata ljekovitih biljaka. Za CA se pretpostavlja da imaju moguću zaštitnu ulogu protiv insekata-predatora, povreda i detoksikacije dušika. Pokazalo se da postiču rast biljnog tkiva, somatsku embriogenezu iz in vitro kultura i cvjetanje. CA inhibiraju oksidaciju indol-3-sirćetne kiseline i poboljšavaju biosintezu etilena. Također je pokazano da sinergijski pojačavaju različite efekte giberelina.^[15]

Testiranje na kateholamine

Kateholamine luče ćelije u tkivima različitih sistema ljudskog tijela, uglavnom nervni i endokrini sistem. Nadbubrežne žlijezde luče određene kateholamine u krv kada osoba osjeti prijetnju i pripremi se za reakciju borbe ili bijega.^[16] Međutim, akutni ili hronični višak kateholamina u cirkulaciji može potencijalno povećati krvni pritisak i broj otkucaja srca na vrlo visoke nivoe i na kraju izazvati opasne efekte. Testovi za frakcionisane slobodne metanefrine u plazmi ili metanefrine u urinu koriste se za potvrdu ili isključivanje određenih bolesti kada ljekar identifikuje znakove hipertenzije i tahikardije koji ne reaguju adekvatno na liječenje.^[17]^[18] Svaki od testova mjeri količinu metabolita adrenalina i noradrenalina, koji se redom nazivaju metanefrin i normetanefrin. Također se rade analize krvi kako bi se analizirala količina kateholamina prisutnih u tijelu. Testovi kateholamina se rade kako bi se identificirali rijetki tumori nadbubrežne žlijezde ili nervnog sistema. Testovi kateholamina pružaju informacije o tumorima kao što su: feohromocitom, paragangliom i neuroblastom.^[19]^[20]

Također pogledajte

Reference

^ Fitzgerald, P. A. (2011). "Chapter 11. Adrenal Medulla and Paraganglia". u Gardner, D. G.; Shoback, D. (ured.). Greenspan's Basic & Clinical Endocrinology (9th izd.). New York: McGraw-Hill. Pristupljeno October 26, 2011.
^ Purves, D.; Augustine, G. J.; Fitzpatrick, D.; Hall, W. C.; LaMantia, A. S.; McNamara, J. O.; White, L. E., ured. (2008). Neuroscience (4th izd.). Sinauer Associates. str. 137–138. ISBN 978-0-87893-697-7.
^ "Catecholamines". Health Library. San Diego, CA: University of California. Arhivirano s originala, July 16, 2011.
^ Joh, T. H.; Hwang, O. (1987). "Dopamine Beta-Hydroxylase: Biochemistry and Molecular Biology". Annals of the New York Academy of Sciences. 493: 342–350. doi:10.1111/j.1749-6632.1987.tb27217.x. PMID 3473965. S2CID 86229251.
^ ^a ^b Kitahama, K.; Pearson, J.; Denoroy, L.; Kopp, N.; Ulrich, J.; Maeda, T.; Jouvet, M. (1985). "Adrenergic neurons in human brain demonstrated by immunohistochemistry with antibodies to phenylethanolamine-N-methyltransferase (PNMT): discovery of a new group in the nucleus tractus solitarius". Neuroscience Letters. 53 (3): 303–308. doi:10.1016/0304-3940(85)90555-5. PMID 3885079. S2CID 2578817.
^ Tekin, Izel; Roskoski, Robert; Carkaci-Salli, Nurgul; Vrana, Kent E. (2014). "Complex molecular regulation of tyrosine hydroxylase". Journal of Neural Transmission. 121 (12): 1451–1481. doi:10.1007/s00702-014-1238-7. PMID 24866693.
^ Eisenhofer, G.; Kopin, I. J.; Goldstein, D. S. (2004). "Catecholamine metabolism: a contemporary view with implications for physiology and medicine". Pharmacological Reviews. 3 (56): 331–349. doi:10.1124/pr.56.3.1. PMID 15317907. S2CID 12825309.
^ Chu, Brianna; Marwaha, Komal; Sanvictores, Terrence; Awosika, Ayoola O.; Ayers, Derek (2024), "Physiology, Stress Reaction", StatPearls, Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID 31082164, pristupljeno 2024-06-28
^ Manor, I.; Tyano, S.; Mel, E.; Eisenberg, J.; Bachner-Melman, R.; Kotler, M.; Ebstein, R. P. (2002). "Family-Based and Association Studies of Monoamine Oxidase A and Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD): Preferential Transmission of the Long Promoter-Region Repeat and its Association with Impaired Performance on a Continuous Performance Test (TOVA)". Molecular Psychiatry. 7 (6): 626–632. doi:10.1038/sj.mp.4001037. PMID 12140786.
^ Brunner, H. G. (1996). "MAOA Deficiency and Abnormal Behaviour: Perspectives on an Association". Genetics of Criminal and Antisocial Behaviour. Ciba Foundation Symposium. 194. Wiley. str. 155–167. doi:10.1002/9780470514825.ch9. ISBN 978-0-470-51482-5. PMID 8862875.
^ Stewart, M. F.; Croft, J.; Reed, P.; New, J. P. (2006). "Acute intermittent porphyria and phaeochromocytoma: shared features". Journal of Clinical Pathology. 60 (8): 935–936. doi:10.1136/jcp.2005.032722. PMC 1994495. PMID 17660335.
^ Heneka MT, Carson MJ, El Khoury J, et al. (April 2015). "Neuroinflammation in Alzheimer's disease". The Lancet. Neurology. 14 (4): 388–405. doi:10.1016/S1474-4422(15)70016-5. PMC 5909703. PMID 25792098.
^ Estes, Mary (2016). Health assessment and physical examination (2nd izd.). Melbourne: Cengage. str. 143. ISBN 978-0-17-035484-4.
^ "Catecholamines in Urine". webmd.com. Pristupljeno 4 May 2017.
^ Kuklin, A. I.; Conger, B. V. (1995). "Catecholamines in Plants". Journal of Plant Growth Regulation. 14 (2): 91–97. Bibcode:1995JPGR...14...91K. doi:10.1007/BF00203119. S2CID 41493767.
^ "Adrenal Medulla: Hormone Regulation and Action - Free Sketchy MCAT Lesson". www.sketchy.com. Pristupljeno 2026-03-10.
^ "Plasma Free Metanephrines | Lab Tests Online". labtestsonline.org. Pristupljeno 2019-12-24.^{[mrtav link]}
^ "Urine Metanephrines | Lab Tests Online". labtestsonline.org. 6 December 2019. Arhivirano s originala, 14. 11. 2019. Pristupljeno 2019-12-24.
^ "Catecholamine Urine & Blood Tests". WebMD (jezik: engleski). Pristupljeno 2019-10-09.
^ "Catecholamines". labtestsonline.org (jezik: engleski). Pristupljeno 2019-10-09.^{[mrtav link]}

Vanjski linkovi

Catecholamines na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)

Commons logo

Commons ima datoteke na temu: Kateholamin

Šablon:Intermedijari metabolizma neurotransmitera Šablon:TAAR ligandi Šablon:Hemijske klase psihoaktivnih lijekova

[1] Fitzgerald, P. A. (2011). "Chapter 11. Adrenal Medulla and Paraganglia". u Gardner, D. G.; Shoback, D. (ured.). Greenspan's Basic & Clinical Endocrinology (9th izd.). New York: McGraw-Hill. Pristupljeno October 26, 2011.

[Purves-2] Purves, D.; Augustine, G. J.; Fitzpatrick, D.; Hall, W. C.; LaMantia, A. S.; McNamara, J. O.; White, L. E., ured. (2008). Neuroscience (4th izd.). Sinauer Associates. str. 137–138. ISBN 978-0-87893-697-7.

[3] "Catecholamines". Health Library. San Diego, CA: University of California. Arhivirano s originala, July 16, 2011.

[4] Joh, T. H.; Hwang, O. (1987). "Dopamine Beta-Hydroxylase: Biochemistry and Molecular Biology". Annals of the New York Academy of Sciences. 493: 342–350. doi:10.1111/j.1749-6632.1987.tb27217.x. PMID 3473965. S2CID 86229251.

[Human_PNMT_neurons-5] Kitahama, K.; Pearson, J.; Denoroy, L.; Kopp, N.; Ulrich, J.; Maeda, T.; Jouvet, M. (1985). "Adrenergic neurons in human brain demonstrated by immunohistochemistry with antibodies to phenylethanolamine-N-methyltransferase (PNMT): discovery of a new group in the nucleus tractus solitarius". Neuroscience Letters. 53 (3): 303–308. doi:10.1016/0304-3940(85)90555-5. PMID 3885079. S2CID 2578817.

[6] Tekin, Izel; Roskoski, Robert; Carkaci-Salli, Nurgul; Vrana, Kent E. (2014). "Complex molecular regulation of tyrosine hydroxylase". Journal of Neural Transmission. 121 (12): 1451–1481. doi:10.1007/s00702-014-1238-7. PMID 24866693.

[7] Eisenhofer, G.; Kopin, I. J.; Goldstein, D. S. (2004). "Catecholamine metabolism: a contemporary view with implications for physiology and medicine". Pharmacological Reviews. 3 (56): 331–349. doi:10.1124/pr.56.3.1. PMID 15317907. S2CID 12825309.

[8] Chu, Brianna; Marwaha, Komal; Sanvictores, Terrence; Awosika, Ayoola O.; Ayers, Derek (2024), "Physiology, Stress Reaction", StatPearls, Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID 31082164, pristupljeno 2024-06-28

[9] Manor, I.; Tyano, S.; Mel, E.; Eisenberg, J.; Bachner-Melman, R.; Kotler, M.; Ebstein, R. P. (2002). "Family-Based and Association Studies of Monoamine Oxidase A and Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD): Preferential Transmission of the Long Promoter-Region Repeat and its Association with Impaired Performance on a Continuous Performance Test (TOVA)". Molecular Psychiatry. 7 (6): 626–632. doi:10.1038/sj.mp.4001037. PMID 12140786.

[10] Brunner, H. G. (1996). "MAOA Deficiency and Abnormal Behaviour: Perspectives on an Association". Genetics of Criminal and Antisocial Behaviour. Ciba Foundation Symposium. 194. Wiley. str. 155–167. doi:10.1002/9780470514825.ch9. ISBN 978-0-470-51482-5. PMID 8862875.

[11] Stewart, M. F.; Croft, J.; Reed, P.; New, J. P. (2006). "Acute intermittent porphyria and phaeochromocytoma: shared features". Journal of Clinical Pathology. 60 (8): 935–936. doi:10.1136/jcp.2005.032722. PMC 1994495. PMID 17660335.

[heneka-12] Heneka MT, Carson MJ, El Khoury J, et al. (April 2015). "Neuroinflammation in Alzheimer's disease". The Lancet. Neurology. 14 (4): 388–405. doi:10.1016/S1474-4422(15)70016-5. PMC 5909703. PMID 25792098.

[13] Estes, Mary (2016). Health assessment and physical examination (2nd izd.). Melbourne: Cengage. str. 143. ISBN 978-0-17-035484-4.

[14] "Catecholamines in Urine". webmd.com. Pristupljeno 4 May 2017.

[15] Kuklin, A. I.; Conger, B. V. (1995). "Catecholamines in Plants". Journal of Plant Growth Regulation. 14 (2): 91–97. Bibcode:1995JPGR...14...91K. doi:10.1007/BF00203119. S2CID 41493767.

[16] "Adrenal Medulla: Hormone Regulation and Action - Free Sketchy MCAT Lesson". www.sketchy.com. Pristupljeno 2026-03-10.

[17] "Plasma Free Metanephrines | Lab Tests Online". labtestsonline.org. Pristupljeno 2019-12-24.^{[mrtav link]}

[18] "Urine Metanephrines | Lab Tests Online". labtestsonline.org. 6 December 2019. Arhivirano s originala, 14. 11. 2019. Pristupljeno 2019-12-24.

[19] "Catecholamine Urine & Blood Tests". WebMD (jezik: engleski). Pristupljeno 2019-10-09.

[20] "Catecholamines". labtestsonline.org (jezik: engleski). Pristupljeno 2019-10-09.^{[mrtav link]}

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

p r u Neurotransmiteri
Aminokiselinski–izvedeni	Glavni nadražajni/inhibitorni sistemi: Glutamat sistem: Agmatin Aspartat Cikloserin Glutamat Glutation Glicin GSNO GSSG Kinurenska kiselina NAA NAAG Prolin Serin; GABA sistem: GABA GABOB GHB; Glicinski sistem: α-Alanin β-Alanin Glicin Hipotaurin Prolin Sarkozin Serin Taurin; GHB sistem: GHB T-HCA (GHC) Biogeni amini: Monoamini: 6-OHM Dopamin Epinefrin (adrenalin) Melatonin NAS (normelatonin) Norepinefrin (noradrenalin) Serotonin (5-HT); Trag amini: 3-Jodotironamin N-Metilfenetilamin N-Metiltriptamin m-Oktopamin p-Oktopamin Feniletanolamin Fenetilamin Sinefrin Triptamin m-Tiramin p-Tiramin; Ostali: Histamin Neuropeptidi: Neuropeptid
Lipidno–izvedeni	Endokanabinoidi: 2-AG 2-AGE (noladin eter) 2-ALPI 2-OG AA-5-HT Anandamid (AEA) DEA LPI NADA NAGly S-NG OEA Oleamid PEA RVD-Hpα SEA Virodhamin (O-AEA) Neurosteroidi: Steroidni hormoni
Nukleobazno–izvedeni	Nukleozidi: Adenozinski sistem: Adenozin ADP AMP ATP
Vitaminski–izvedeni	Holinergični sistem: Acetilholin
Ostali – razni	Gasotransmiteri: Ugljik-monoksid (CO) Vodik-sulfid (H₂S) Dušik-oksid (NO); Kandidati: Acetaldehid Amonijak (NH₃) Karbonil-sulfid (COS) Dušik-oksid (N₂O) Sumpor-dioksid (SO₂)