Катехоламины крови (физиология, патофизиология, синтез, механизм действия, регуляция катехоламиновой системы организма)

Введение

Катехоламины играют важную роль в организме животных и человека. Допамин, норэпинефрин и адреналин являются физиологически активными молекулами, известными как катехоламины. Катехоламины действуют как нейромедиаторы, так и гормоны, жизненно важные для поддержания гомеостаза через вегетативную нервную систему.

Физиология: Катехоламины

Физиологические принципы катехоламинов имеют многочисленные применения в фармакологии и клинической практике.Феохромоцитома - это катехоламинпродуцирующее новообразование, имеющее отношение к клинической медицине.

Проблемные вопросы гормонов класса катехоламинов

Большая часть продукции дофамина происходит в мозге, и дофаминергические пути имеют обширные импликации на кортикальной нейрофизиологии. Допамин химически расклассифицирован как катехоламин, проходит некоторый синтез в адреналовом мозге, и имеет сродство для адренэргических приемных устройств. Однако, он типично не рассмотрен в контексте клинической адреналовой физиологии к такому же уровню глубины как норэпинефрин и адреналин. Клинически дофамин имеет применение для лечения гипотензии у пациентов с шоком. Он имеет особое сродство к рецепторам, расположенным в почечных артериях, которые при активации расслабляют и расширяют почечную сосудистую сеть.

Клеточный синтез катехоламиновых гормонов

Синтез катехоламинов в мозге надпочечников контролируется концентрацией в сыворотке крови аминокислоты тирозина. Тирозин подвергается гидроксилированию через тирозингидроксилазу с образованием допы, которая затем подвергается декарбоксилированию до допамина. Допамин может выделяться в кровоток или подвергаться дальнейшему гидроксилированию до уровня норадреналина (норадреналина). Норэпинефрин можно сделать секретным в кровоток или более добавочно доработать метилтрансферазой к адреналину (адреналину) и после этого сделать секретным. Глюкокортикоиды заметно повышают активность метилтрансферазы для увеличения выработки адреналина. Деградация катехоламинов в их метаболиты происходит либо моноаминоксидазой (Мао), расположенной во внешней митохондриальной мембране клетки, и/или катехол-о-метилтрансферазой (COMT), обнаруженной в цитозоле клетки. MAO и COMT катаболизируют норэпинефрин и адреналин к ванилилманделевой кислоте (VMA), и допамин к homovanillic кислоте (HVA). VMA и HVA выводятся с мочой.

Развитие катехоламиновой системы организма

В раннем эмбриональном развитии вентральная миграция клеток нервного гребня из нейроэктодермы сливается в симпатический ганглий. Некоторые из этих клеток нервного гребня мигрируют дальше от симпатического ганглия и впоследствии окружаются мезенхимальными клетками развивающейся фетальной коры надпочечников. Окруженные нервные клетки гребня становятся мозговым веществом надпочечников. Эти клетки развиваются в хромаффиновые клетки, способные синтезировать катехоламины.

Катехоламины: Задействованные Системы Органов

Нейроэндокринные хромаффиновые клетки, ответственные за биосинтез катехоламинов, располагаются по всему головному мозгу и в надпочечниках. Наибольшая плотность хромаффиновых клеток находится в мозговом веществе надпочечников, наиболее функционально значимой области производства катехоламинов. Почки отвечают за выведение побочных продуктов деградации катехоламинов. Адренергические рецепторы, активируемые катехоламинами, расположены в многосистемной гладкой мускулатуре и жировой ткани.

Функция катехоламинов крови

Реакция ”сражайся или беги" симпатической нервной системы является прямым результатом многосистемного действия катехоламинов. Секретирование от мозгового вещества надпочечника продолжая активацию симпатической нервной системы действует для того чтобы отрегулировать кровяное давление путем сжимать ровную мышцу в васкуляризации (через приемные устройства альфа-1). Адренергические приемные устройства соединенные к кровеносным сосудам имеют особенно высокое сродство для норэпинефрина по отношению к другим аминам. Дальнейшие опорно-двигательные действия катехоламинов включают усиление сократительной способности сердечной мышцы (через бета-1 рецепторы), сокращение зрачкового расширителя (через Альфа-1 рецепторы), пилоэрекцию (через Альфа-1 рецепторы) и расслабление гладкой мускулатуры в желудочно-кишечном тракте, мочевыводящих путях и бронхиолах (через бета-2 рецепторы). И адреналин и норэпинефрин модулируют метаболизм для увеличения уровней глюкозы в крови путем стимулировать гликогенолиз в печени (через приемные устройства бета-2), увеличенное секретирование глюкагона (через приемные устройства бета-2) и уменьшенное секретирование инсулина (через приемные устройства альфа-2) от панкреаса, и липолиз в жировой ткани (через приемные устройства бета-3). Адреналин также ингибирует высвобождение медиаторов из тучных клеток и базофилов в реакциях гиперчувствительности I типа.

Механизм действия катехоламинов

После того как внешний стимул вызывает реакцию организма на стресс, активизируется гипофизарно-надпочечниковая ось и симпатический отдел вегетативной нервной системы. Продукция глюкокортикоидов увеличивается в коре надпочечников, а ацетилхолин (Ах) высвобождается из симпатических спланхических нервов. Ач связывается с никотиновыми рецепторами, расположенными на мембране хромаффиновых клеток в мозговом веществе надпочечников. Эти рецепторы способствуют экзоцитозу катехоламин-наполненных везикул для транспорта в кровоток. В крови, катехоламины пристреливают альфа и бета-адренергические приемные устройства, семью приемных устройств G Соединенных протеином (GPCRs). Эти альфа- и бета-рецепторы могут быть дополнительно подразделены и подтипированы с буквенно-цифровым обозначением, основанным на их клеточной локализации. Адренергические приемные устройства используют или циклический монофосфат аденозина (цАМФ) или системы посыльного фосфоиноситола вторые для того чтобы активировать каналы Иона которые в конечном счете посредничают реакцию тела участливую.

Тестирование и оценка катехоламиновой системы организма

Лабораторные исследования для выявления патологического повышения циркулирующих в крови катехоламинов , обусловленного новообразованием надпочечников, феохромоцитомой, используют нормальную экскрецию метанефринов через почечную систему. Повышенный уровень метанефринов мочи или плазмы, нормальный продукт распада катехоламинов, является высокочувствительным скрининговым тестом для феохромоцитомы. Измерение уровня VMA в 24-часовом сборе мочи является высокоспецифичным тестом в диагностике феохромоцитомы. КТ, МРТ или ПЭТ-визуализация обычно следуют за биохимической диагностикой феохромоцитомы с помощью исследований мочи, чтобы визуализировать степень неопластического процесса. Дополнительные исследования сыворотки крови, визуализации и генетические исследования могут быть показаны при постановке диагноза феохромоцитомы в связи с ее ассоциацией с семейными синдромами множественной эндокринной неоплазии.

Патологическая физиология гормонов класса катехоламинов

Нарушение нейромедиации или избыток циркулирующих уровней катехоламинов приводит к патофизиологическим эффектам. Врожденная недостаточность катехоламинов может возникать как чрезвычайно редкая врожденная ошибка медуллярного развития надпочечников. Функциональная недостаточность вследствие нарушения механизмов высвобождения катехоламинов, обратного захвата или чувствительности рецепторов имеет нейрофизиологические эффекты, связанные с дисрегуляцией настроения и внимания. Избыток катехоламинов и их патофизиологические эквиваленты могут возникать в результате нескольких этиологий, включая экзогенное введение катехоламинов Франка, производных адренергических агонистов (например, изопротеренола, фенилэфрина) или ингибиторов обратного захвата (например, амфетаминов, кокаина). Сверхнормальные уровни также могут произойти от эндогенного перепроизводства катехоламина от феохромоцитомы. Патофизиологическая реакция усиливается при преувеличенной симпатической реакции вследствие гиперактивации адренорецепторов.

Клиническое значение оценки катехоламиновой системы

Катехоламины участвуют в фармакологическом лечении множества заболеваний и патологических процессов. Адреналин и норэпинефрин часто используются в качестве вазопрессорных агентов для лечения острых гипотензивных состояний, а также в алгоритмах лечения остановки сердца. Их сродство к приемному устройству альфа-1 также использовано для того чтобы навести локализованную вазоконстрикцию для уменьшения кровоточить во время процедур как закрытие раны. По этому же механизму катехоламин-рилизинг агенты в форме брызг или мазей использованы как носовые деконгестанты. Фармакодинамическое ингибирование обратного захвата катехоламинов обычно используется в психиатрическом лечении некоторых депрессивных расстройств, посттравматического стрессового расстройства, тревожных расстройств, синдрома дефицита внимания и панических расстройств. Ингибиторы обратного захвата катехоламинов также могут быть использованы для лечения нейропатической и хронической опорно-двигательной боли. Адреналин является универсальным средством для лечения анафилаксии, а также используется для лечения других причин отека гортани (например, крупа) или бронхоспазма.

Блокада адренергических рецепторов, иначе активируемых катехоламинами, является неотъемлемой частью лечения гипертонии, застойной сердечной недостаточности и других сердечно-сосудистых заболеваний.

Из нескольких типов новообразований, возникающих в надпочечниках, феохромоцитомы являются опухолями мозгового вещества надпочечников, ответственными за нерегулируемую секрецию катехоламинов. Феохромоцитомы особенно опасны из-за гиперактивации адренорецепторов, которые вызывают эпизоды гипертонической болезни. Пациенты с феохромоцитомами также могут испытывать эпизоды других неудобных симпатомиметических симптомов, включая сердцебиение, потливость, головные боли или беспокойство. Феохромоцитомы часто поддаются хирургическому вмешательству с фармакотерапией или без нее, направленной на адренергическую блокаду.

Литература по катехоламинам

Ferreira AG, Nunes da Silva T, Alegria S, Cordeiro MC, Portugal J. Paraganglioma presenting as stress cardiomyopathy: case report and literature review. Endocrinol Diabetes Metab Case Rep. 2019 Apr 16;2019
Sarkodie EK, Zhou S, Baidoo SA, Chu W. Influences of stress hormones on microbial infections. Microb. Pathog. 2019 Jun;131:270-276.
Taylor BN, Cassagnol M. StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing; Treasure Island (FL): Dec 20, 2019. Alpha Adrenergic Receptors.
Dhalla NS, Ganguly PK, Bhullar SK, Tappia PS. Role of catecholamines in the pathogenesis of diabetic cardiomyopathy 1. Can. J. Physiol. Pharmacol. 2019 Sep;97(9):815-819.
Wade CA, Goodwin J, Preston D, Kyprianou N. Impact of α-adrenoceptor antagonists on prostate cancer development, progression and prevention. Am J Clin Exp Urol. 2019;7(1):46-60.
Reyes P, Brown KN. StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing; Treasure Island (FL): Mar 23, 2020. Physiology, Cellular Messengers.
Maestroni GJM. Adrenergic Modulation of Hematopoiesis. J Neuroimmune Pharmacol. 2020 Mar;15(1):82-92.
Dutt M, Jialal I. StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing; Treasure Island (FL): Mar 20, 2020. Physiology, Adrenal Gland.
Akinaga J, García-Sáinz JA, S Pupo A. Updates in the function and regulation of α1 -adrenoceptors. Br. J. Pharmacol. 2019 Jul;176(14):2343-2357.
Reich SG, Savitt JM. Parkinson's Disease. Med. Clin. North Am. 2019 Mar;103(2):337-350.
Khalid N, Ahmad SA, Shlofmitz E, Chhabra L. StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing; Treasure Island (FL): Jan 16, 2020. Pathophysiology of Takotsubo Syndrome.
Song TT, Lieberman P. Who needs to carry an epinephrine autoinjector? Cleve Clin J Med. 2019 Jan;86(1):66-72.

^Наверх