Histamiin

Histamiin on orgaaniline lämmastikühend, mis reguleerib immuunreaktsioone ja ka füsioloogilisi reaktsioone soolestikus, ning on üks signaalmolekulidest. Histamiin vallandab põletikulise reaktsiooni. Immuunreaktsioonina toodetakse histamiini basofiilidest nuumrakkudes, mida leidub sidekoes. Histamiin suurendab kapillaaride läbilaskvust valgete vereliblede ja mõningate valkude suhtes, et võimaldada neil seostuda patogeenidega nakatanud kudedes. Histamiin moodustab värvitu hügroskoopse kristalli, mis sulab 84 °C juures ja lahustub väga hästi vees ja etanoolis, aga mitte eetris. Vesilahustes esineb histamiin kahe tautomeerse vormina: Nπ-H-histamiin ja Nτ-H-histamiin. Imidasooliahelas on kaks lämmastikku. Lämmastik, mis asub külgahelast kõige kaugemal, on "tele" lämmastik, mida tähistatakse τ-ga. Lämmastikku, mis asub külgahelale kõige lähemal, nimetatakse "pros" lämmastikuks, seda tähistatakse π-ga. Tautomeer nimetatakse selle lämmastiku järgi, mille küljes on vesinik. Kui lämmastik koos vesinikuga on tele-asendis, siis on histamiin tele-tautomeerses vormis. Lahustes on eelistatud tele-tautomeerne vorm. Histamiinil on kaks aluselist tsentrit, peamiselt alifaatne aminorühm ja lämmastiku aatom imidasooliahelas, mis ei ole veel prootoniga seotud. Füsioloogilistes tingimustes alifaatne aminorühm (pKa ≈ 9,4) protoneeritakse, samal ajal kui teist lämmastikku imidasooliahelas (pKa ≈ 5,8) ei protoneerita. Seega histamiin protoneeritakse üksikult laetud katiooniga. Histamiin saadakse histidiini, mis on aminohape, dekarboksüleerimisel. Reaktsiooni katalüüsib ensüüm L-histidiindekarboksülaas. See on hüdrofiilne vasoaktiivne amiin. Kui histamiin on moodustunud, siis see kas säilitatakse või inaktiveeritakse seda esmaselt lagundavate ensüümide, histamiin-N-metüültransferraasi või diamiinoksüdaasi, poolt. Kui histamiin vabastatakse sünapsidest, siis kesknärvisüsteemis surub tema toimet maha histamiin-N-metüültransferraas, teistes kudedes teevad seda mõlemad ensüümid. Paljud teised ensüümid, sealhulgas MAO-B ja ALDH2, edastavad töötlemise vahetutele histamiini metaboliitidele selle eritumiseks või ümbertöötlemiseks. Ka bakterid on võimelised histamiini tootma, kasutades histidiindekarboksülaasi ensüüme, mida ei ole leitud loomadel. Toidumürgistus, mis on mittenakkuslik haigus, tekib seoses sellega, et bakterid toodavad histamiini riknenud toidus, eriti kalas. Hapendatud toidud ja joogid sisaldavad looduslikult väikestes kogustes histamiini, mis tekib tänu kääritavatele bakteritele või seentele. Sake sisaldab 20–40 mg/L ja vein 2–10 mg/L histamiini. Enamik histamiini kehas toodetakse nuumrakkude või valgetes vereliblede graanulites, mida kutsutakse basofiilideks. Nuumrakud on eriti arvukad sellises kohtades, kus on potentsiaalne vigastuste oht: ninas, suus, jalgadel, keha sisepinnal ja veresoontes. Mittenuumrakkude histamiini leidub paljudes kudedes, kaasaarvatud ajus, kus ta käitub signaalmolekulina. Teine oluline koht, kus säilitatakse ja vabastatakse histamiini, on enterochromaffinlikud (ECL) rakud kõhus. Kõige tähtsam patofüsioloogiline nuumrakkude ja basofiilse histamiini vabanemise mehhanism on immunoloogiline. Need rakud, kui nad on muudetud tundlikuks IgE antikehadega, mis on kinnitatud nende rakumembraanidele, degranuleeruvad kokkupuutel sobiliku antikehaga. Mõned amiinid ja alkaloidid, kaasa arvatud morfiin ja kuraare alkaloidid saavad histamiini ümber paigutada ja põhjustada selle vabanemist. On leitud, et mõningad antibiootikumid, näiteks polümüksiin, stimuleerivad histamiini vabastamist. Histamiini vabastamine toimub, kui allergeenidd seostuvad nuumrakkudega, mis on seotud IgE antikehadega. IgE ületootmise vähendamine võib alandada tõenäosust, et allergeenid leiavad piisavalt vaba IgE, et käivitada nuumrakkudes histamiini vabastamise. Histamiini toime avaldub, kui histamiin seostub spetsiifilise rakulise histamiini retseptoriga. Neli histamiini retseptorit, mis on avastatud inimestel ja loomadel, on määratud H1 kuni H4 ja nad on kõik G-valguga seotud retseptorid (GPCR). Histamiini retseptorid putukatel, näiteks harilikul äädikakärbsel, on histamiin-vahendatud kloriidkanalid, mis pärsivad neuronite funktsiooni. Histamiin-vahendatud kloriidkanalid on mõjutatud kõrvalise tajutava teabe närviülekannetel putukates, eriti fotoretseptorites/nägemises. Kaks retseptori alatüüpi on tuvastatud ka äädikakärbestel: HCIA ja HCIB. Putukatel ei ole teadaolevalt ühtegi G-valguga seotud histamiini retseptorit. Suurenenud veresoonte läbilaskvus laseb vedelikul liikuda kapillaaridest kudedesse, mis põhjustab klassikalisi allergilise reaktsiooni sümptomid: nohu ja vesiseid silmi. Allergeenid võivad seonduda IgE-ga laetud nuumrakkudega ninaõõne limaskestas. See võib viia kolme kliinilise vastureaktsioonini: aevastamine, mis on põhjustatud histamiiniga seotud sensoorse närvi ärritumisest; sekretsioon näärmelistest kudedest; ninakinnisus, mis on põhjustatud kapillaaride suurenenud läbilaskvusest Histamiin vabastatakse kui signaalmolekul. Neuroneid, mis vabastavad histamiini on leitud hüpotalamuses. On teada, et histamiinergiline tegevus mõjutab und. Klassikaliselt produtseerivad und antihistamiinid. Samuti põhjustab histamiini vabastavate neuronite hävitamine või histamiini sünteesi pärssimine suutmatust säilitada valvsust. Ärkvelolekut suurendavad H3 retseptori antagonistid. On järeldunud, et histamiinergilised rakud omavad kõige suuremaid vallandamise mustreid, mis on ärkvelolekuga seotud, kui mistahes teine neuronite tüüp, mis on seni registreeritud. Nad vallanduvad tormakalt kogu ärkveloleku aja, vallandumine on aeglasem puhke- ja lõõgastus- ja väsimusmomentidel ning vallandumine peatub täielikult REM ja NREM uneperioodil. Histamiinergiliste rakkude vallandumist saab registreerida vahetult enne, kui loom näitab ärkamise märke. Kuigi histamiin stimuleerib neuroneid, on tal ka allasuruvaid efekte, mis kaitsevad krampide tundlikkuse, narkootikumide ülitundlikkuse, isheemiliste kahjustuste ja stressi eest. On ka leitud, et histamiin kontrollib mehhanisme, mille käigus mälestused ja õpitu unustatakse. Histamiini (H2) antragonistidega, nagu näiteks tsimetidiin ja ranitidiin, seoses võivad avalduda libiido vähenemine ja erektsioonihäired. Meestel, kellel esineb psühhogeenne impotentsus, produtseerib histamiini süst kavernooskehasse osalise või täieliku erektsiooni (74% meestest). On väidetud, et Ha antragonistid võivad põhjustada seksuaalseid raskusi, vähendades testosterooni omastamist. Skisofreeniaga inimestel on pea- ja seljaajus suurenenud histamiini metaboliitide hulk, samal ajal on H1 retseptori seostumise efektiivsus vähenenud. Paljud atüüpilised antipsühhootilised ravimid suurendavad histamiini ringluse efektiivsust. Immuunsüsteemi lahutamatu osana võib histamiin olla seotud immuunsüsteemi häirete ja allergiatega. Mastotsütoos on haruldane haigus, mille korral toimub histamiini tootvate nuumrakkude kiire levik ja selle tagajärjel liigne histamiini tootmine. Histamiinitalumatus on seisund, mille korral organism reageerib toidus leiduvale histamiinile. Histamiini, tol ajal β-iminasoolüületüülamiini omadusi kirjeldasid esimestena 1910. aastal Briti teadlased Henry H. Dale ja P. P. Laidlaw. Väljendit "H aine" või "aine H" on aeg-ajalt kasutatud meditsiinilises kirjanduses histamiini või hüpoteetilise histamiinliku hajutava aine kohta, mis vabaneb naha allergiliste reaktsioonide korral või vastusena kudede põletuste korral. Allergia Antihistamiinid Neurotransmitter Toidumürgistus Marieb, E. (2001). Human anatomy & physiology. San Francisco: Benjamin Cummings. pp. 414. ISBN 0-8053-4989-8 Di Giuseppe, M., et al. (2003). Nelson Biology 12. Toronto: Thomson Canada Ltd.. p. 473. ISBN 0-17-625987-2 Paiva, T. B.; Tominaga, M.; Paiva, A. C. M. (1970). "Ionization of histamine, N-acetylhistamine, and their iodinated derivatives". Journal of Medicinal Chemistry 13 (4): 689–692. doi:10.1021/jm00298a025. PMID 5452432 Analysis of Neuroactive Amines in Fermented Beverages Using a Portable Microchip Capillary Electrophoresis System Hardie RC (June 1989). "A histamine-activated chloride channel involved in neurotransmission at a photoreceptor synapse". Nature 339 (6227): 704–6. doi:10.1038/339704a0. PMID 2472552 Pantazis A, Segaran A, Liu CH, et al. (July 2008). "Distinct roles for two histamine receptors (hclA and hclB) at the Drosophila photoreceptor synapse". J. Neurosci. 28 (29): 7250–9. doi:10.1523/JNEUROSCI.1654-08.2008. PMID 18632929 Monroe EW, Daly AF, Shalhoub RF (February 1997). "Appraisal of the validity of histamine-induced wheal and flare to predict the clinical efficacy of antihistamines". Journal of Allergy and Clinical Immunology 99 (2): S798–806. PMID 9042073 Yanai, K; Tashiro, M (2007). "The physiological and pathophysiological roles of neuronal histamine: an insight from human positron emission tomography studies.". Pharmacology & therapeutics 113 (1): 1–15. doi:10.1016/j.pharmthera.2006.06.008. PMID 16890992 Alvarez, EO (2009). "The role of histamine on cognition.". Behavioural Brain Research 199 (2): 183–9. doi:10.1016/j.bbr.2008.12.010. PMID 19126417 White, JM; Rumbold, GR (1988). "Behavioural effects of histamine and its antagonists: a review.". Psychopharmacology 95 (1): 1–14. PMID 3133686 Cará, AM; Lopes-Martins, RA; Antunes, E; Nahoum, CR; De Nucci, G (1995). "The role of histamine in human penile erection". British journal of urology 75 (2): 220–4. doi:10.1111/j.1464-410X.1995.tb07315.x. PMID 7850330 Ito, C (2004). "The role of the central histaminergic system on schizophrenia". Drug news & perspectives 17 (6): 383–7. doi:10.1358/dnp.2004.17.6.829029. PMID 15334189 Valent P, Horny HP, Escribano L, et al. (July 2001). "Diagnostic criteria and classification of mastocytosis: a consensus proposal". Leuk. Res. 25 (7): 603–25. PMID 11377686 Dale HH, Laidlaw PP (December 1910). "The physiological action of β-iminazolylethylamine". J. Physiol. (Lond.) 41 (5): 318–44. PMC 1512903. PMID 16993030 Rakkudevaheline signalisatsioon Histamine bound to proteins Merisiga Yoshida M, Hirotsu S, Nakahara M, Uchiwa H, Tomita Y, Histamine is involved in ultraviolet B-induced pigmentation of guinea pig skin, J Invest Dermatol. veebruar 2002;118(2):255-60