Կատեխոլամին

Կատեխոլամին (հապավում՝ CA), մոնոամին նեյրոտրանսմիտեր (նյարդահաղորդիչ) է՝ օրգանական միացություն, որն ունի կատեխոլ (բենզոլ՝ իրար կողքի երկու հիդրօքսիլ կողմնակի խմբերով) և կողմնակի շղթայական ամին։

Կատեխոլը կարող է լինել կամ ազատ մոլեկուլ, կամ ավելի մեծ մոլեկուլի փոխարինող, որտեղ այն ներկայացնում է 1,2-դիհիդրօքսիբենզոլային խումբ։

Կատեխոլամինները ստացվում են թիրոզին ամինաթթվից, որը ստացվում է սննդային աղբյուրներից, ինչպես նաև ֆենիլալանինի սինթեզից։ Կատեխոլամինները լուծվում են ջրում և 50%-ով կապված են շրջանառության մեջ գտնվող արյան պլազմայի սպիտակուցների հետ։

Կատեխոլամինների շարքին են պատկանում էպինեֆրինը (ադրենալին), նորէպինեֆրինը (նորադրենալին) և դոֆամինը։ Էպինեֆրին և նորէպինեֆրին հորմոնների արտազատումը մակերիկամների վերերիկամային մեդուլլայից հանդիսանում է օրգանիզմի պայքար կամ փախուստ պատասխան ռեակցիայի առաջացման մի մասը։

Թիրոզինն առաջանում է ֆենիլալանինից՝ ֆենիլալանին հիդրօքսիլազ ֆերմենտի հիդրօքսիլացման միջոցով։ Սննդային սպիտակուցները կլանում են թիրոզինը։ Կատեխոլամին արտազատող բջիջները օգտագործում են մի քանի ռեակցիաներ՝ թիրոզինը հաջորդաբար փոխակերպելու լևոդոպայի (L-DOPA), այնուհետև դոֆամինի։ Կախված բջիջի տեսակից՝ դոֆամինը կարող է հետագայում վերածվել նորէպինեֆրինի, կամ էլ էպինեֆրինի։

Տարբեր խթանող դեղամիջոցներ (օրինակ՝ մի շարք փոխարինված ամֆետամիններ) կատեխոլամինի անալոգներն են։

Կառուցվածք 
Կատեխոլամիններն ունեն բենզոլային օղակի հստակ կառուցվածք՝ երկու հիդրօքսիլ խմբերով, միջանկյալ էթիլային շղթայով և վերջնական ամինային խմբով։ Ֆենիլեթանոլամինները, ինչպիսիք են նորէպինեֆրինը, ունեն հիդրոքսիլ խումբ էթիլային շղթայի վրա։

Արտադրություն և դեգրադացիա

Դիրք 
Կատեխոլամինները արտադրվում են հիմնականում վերերիկամային մեդուլլայի քրոմաֆինային բջիջների և սիմպաթիկ նյարդային համակարգի հետգանգլիոնային մանրաթելերի կողմից։ Դոֆամինը, որը  կենտրոնական նյարդային համակարգում հանդես է գալիս որպես նյարդահաղորդիչ, հիմնականում արտադրվում է նեյրոնային բջիջներում՝ ուղեղի ցողունի երկու հատվածներում՝ փորային տեգմենտալ հատվածում և գորշ նյութում, որոնցից վերջինը պարունակում է նեյրոմելանինով պիգմենտավորված նեյրոններ։ Նույն կերպ, կապույտ կետերի նեյրոմելանինով պիգմենտավորված բջիջները արտադրում են նորէպինեֆրին։ Էպինեֆրինը արտադրվում է ուղեղի նեյրոնների փոքր խմբերում, որոնք արտահայտում են նրա սինթեզող ֆերմենտը` ֆենիլեթանոլամին N-մեթիլտրանսֆերազը. այս նեյրոնները դուրս են գալիս այն միջուկից, որը հարակից է փսխման կենտրոնին, և այն միջուկից, որը գտնվում է միայնակ տրակտի մեջքային հատվածում։

Բիոսինթեզ 
Դոպամինը Լևոդոպայից սինթեզված առաջին կատեխոլամինն է։ Իր հերթին, նորէպինեֆրինը և էպինեֆրինը ստացվում են դոֆամինի հետագա նյութափոխանակության ձևափոխումից։ Դոպամին հիդրօքսիլազա ֆերմենտը պահանջում է պղինձ որպես կոֆակտոր (նկարում չի ցուցադրվում), իսկ Դոպա դեկարբոքսիլազը պահանջում է Պիրիդոքսալ 5-ֆոսֆատ (նկարում ցույց չի տրվում)։ Գերակշռող նյութափոխանակության ճանապարհով կատեխոլամինի կենսասինթեզի արագությունը սահմանափակող քայլը Թիրոզինի հիդրօքսիլացումն է Լևոդոպայի։

Կատեխոլամինի սինթեզը արգելափակվում է ալֆա-մեթիլ-պ-թիրոզինով (AMPT), որն էլ արգելափակում է թիրոզին հիդրօքսիլազը.

Ֆենիլալանին և թիրոզին ամինաթթուները կատեխոլամինների պրեկուրսորներ են։ Երկու ամինաթթուներն էլ բարձր կոնցենտրացիաներով հայտնաբերված են արյան պլազմայում և ուղեղում։ Կաթնասունների մոտ թիրոզինը կարող է ձևավորվել սննդային ֆենիլալանինից ֆենիլալանին հիդրօքսիլազա ֆերմենտի միջոցով, որը մեծ քանակությամբ հայտնաբերվում է լյարդում։ Ֆենիլալանին հիդրօքսիլազայի անբավարար քանակությունը հանգեցնում է ֆենիլկետոնուրիայի՝ նյութափոխանակության խանգարման, որը կհանգեցնի ինտելեկտուալ անբավարարության, եթե չբուժվի ճիշտ սննդակարգով։ Կատեխոլամինի սինթեզը սովորաբար սկսվում է թիրոզինով։ Թիրոզին հիդրօքսիլազ (TH) ֆերմենտը L-թիրոզին ամինաթթուն փոխակերպում է 3,4-դիհիդրօքսիֆենիլալանինի (L-DOPA): L-թիրոզինի հիդրօքսիլացումը թիրոզին հիդրօքսիլազով հանգեցնում է DA պրեկուրսորի Լևոդոպայի ձևավորմանը, որը անուշաբույր L-ամինաթթու դեկարբոքսիլազայի միջոցով (AADC) դառնում է դոֆամինի հաղորդիչ։ Այս ամենը տեղի է ունենում այնքան արագ, որ դժվար է չափել L-DOPA-ն ուղեղում առանց AADC-ի նախապես արգելակելու։ Նեյրոններում, որոնք օգտագործում են DA-ն որպես հաղորդիչ, L-DOPA-ից դոֆամինի դեկարբոքսիլացումը հաղորդիչի ձևավորման վերջին քայլն է։ Այնուամենայնիվ, այն նեյրոններում, որոնք օգտագործում են էպինեֆրինը (ադրենալին) կամ նորէպինեֆրինը (նորադրենալին) որպես հաղորդիչներ, առկա է նաև դոֆամին β-հիդրօքսիլազա (DBH) ֆերմենտը, որը փոխակերպում է դոֆամինը նորէպինեֆրին ստանալու համար։ Դեռևս այլ նեյրոններում, որոնցում էպինեֆրինը հաղորդիչ է, երրորդ ֆենիլեթանոլամին N-մեթիլտրանսֆերազը (PNMT) նորէպինեֆրինը փոխակերպում է էպինեֆրինի։ Այսպիսով, բջիջը, որն օգտագործում է էպինեֆրինը որպես իր հաղորդիչ, պարունակում է չորս ֆերմենտ (TH, AADC, DBH և PNMT), մինչդեռ նորէպինեֆրին նեյրոնները պարունակում են ընդամենը երեք ֆերմենտ (բացակայում է PNMT) և դոֆամինային բջիջները միայն երկու (TH և AADC):

Քայքայում 
Կատեխոլամինները արյան մեջ շրջանառության ժամանակ ունեն մի քանի րոպեի կյանք։ Դրանք կարող են քայքայվել կա՛մ կատեխոլ-Օ-մեթիլտրանսֆերազներով (COMT) կամ մոնոամին օքսիդազներով (MAO) մեթիլացմամբ։

MAOI-ները կապվում են MAO-ի հետ՝ դրանով իսկ թույլ չտալով քայքայել կատեխոլամինները և այլ մոնոամինները։ Կատեխոլամինների կատաբոլիզմը միջնորդվում է երկու հիմնական ֆերմենտներով՝ կատեխոլ-Օ-մեթիլտրանսֆերազա (COMT), որն առկա է բջջի սինապտիկ ճեղքում և ցիտոզոլում, և մոնոամին օքսիդազը (MAO), որը գտնվում է միտոքոնդրիալ թաղանթում։ Երկու ֆերմենտներն էլ պահանջում են կոֆակտորներ. COMT-ն օգտագործում է Mg2+ որպես կոֆակտոր, մինչդեռ MAO-ն օգտագործում է FAD: Կատաբոլիկ գործընթացի առաջին քայլը միջնորդվում է կամ MAO-ով կամ COMT-ով, որոնք կախված են կատեխոլամինների հյուսվածքից և տեղակայությունից (օրինակ, սինապտիկ ճեղքում կատեխոլամինների քայքայումը միջնորդվում է COMT-ով, քանի որ MAO-ն միտոքոնդրիալ ֆերմենտ է)։ Ուղու հաջորդ կատաբոլիկ քայլերը ներառում են ալկոհոլային դեհիդրոգենազ, ալդեհիդդեհիդրոգենազ և ալդեհիդ ռեդուկտազ։ Էպինեֆրինի և նորէպինեֆրինի վերջնական արտադրանքը վանիլիլմանդելաթթուն է (VMA), որը արտազատվում է մեզի մեջ։ Դոֆամինի կատաբոլիզմը հանգեցնում է հոմովանիլիկ թթվի (HVA) արտադրությանը։

Գործառույթ

Մոդալություն 
Երկու կատեխոլամիններ՝ նորեպինեֆրինը և դոֆամինը, գործում են որպես նեյրոմոդուլատորներ կենտրոնական նյարդային համակարգում և որպես հորմոններ արյան շրջանառության մեջ։ Կատեխոլամին նորէպինեֆրինը ծայրամասային սիմպաթիկ նյարդային համակարգի նեյրոմոդուլատորն է, սակայն առկա է նաև արյան մեջ (հիմնականում սիմպաթիկ համակարգի սինապսներից «թափվելու» միջոցով)։

Արյան մեջ կատեխոլամինի բարձր մակարդակը կապված է սթրեսի հետ, որը կարող է առաջանալ հոգեբանական ռեակցիաներից կամ շրջակա միջավայրի սթրեսներից, ինչպիսիք են ձայնի բարձր մակարդակը, ինտենսիվ լույսը կամ արյան մեջ շաքարի ցածր մակարդակը։

Կատեխոլամինների չափազանց բարձր մակարդակները (հայտնի է նաև որպես կատեխոլամինային թունավորություն) կարող են առաջանալ կենտրոնական նյարդային համակարգի վնասվածքի դեպքում՝ ուղեղի ցողունի միջուկների գրգռման կամ վնասման հետևանքով, մասնավորապես՝ սիմպաթիկ նյարդային համակարգի վրա ազդող միջուկների։ Բժշկության մեջ այս երևույթը լայնորեն հայտնի է որպես «կատեխոլամինային աղբավայր»։

Կատեխոլամինի չափազանց բարձր մակարդակը կարող է առաջանալ նաև վերերիկամային մեդուլլայի նեյրոէնդոկրին ուռուցքների պատճառով, որը բուժելի է և հայտնի է որպես ֆեոխրոմոցիտոմա։

Կատեխոլամինների բարձր մակարդակի պատճառ կարող է լինել նաև մոնոամին օքսիդազ A (MAO-A) անբավարարությունը, որը հայտնի է որպես Բրունների համախտանիշ։ Քանի որ MAO-A-ն այս նեյրոհաղորդիչների քայքայման համար պատասխանատու ֆերմենտներից մեկն է, դրա պակասը զգալիորեն մեծացնում է այս նյարդային հաղորդիչների կենսամատչելիությունը։ Այն տեղի է ունենում ֆեոխրոմոցիտոմայի, նեյրոէնդոկրին ուռուցքների և կարցինոիդ համախտանիշի բացակայության դեպքում, բայց կարծես նման է կարցինոիդ համախտանիշին այնպիսի ախտանիշներով, ինչպիսիք են դեմքի կարմրությունը և ագրեսիան։

Սուր պորֆիրիան կարող է առաջացնել կատեխոլամինների բարձր մակարդակ։

Ազդեցություն 
Կատեխոլամինները առաջացնում են ընդհանուր ֆիզիոլոգիական փոփոխություններ, որոնք օրգանիզմը նախապատրաստում են ֆիզիկական ակտիվության։ Որոշ բնորոշ էֆեկտներ են սրտի աշխատանքի հաճախականության, արյան ճնշման, արյան գլյուկոզի մակարդակի բարձրացումը և սիմպաթիկ նյարդային համակարգի ընդհանուր ռեակցիան։ Որոշ դեղամիջոցներ, ինչպիսիք են տոլկապոնը (կենտրոնական COMT-ինհիբիտոր), բարձրացնում են բոլոր կատեխոլամինների մակարդակը։ Կատեխոլամինների ավելացումը կարող է նաև առաջացնել հիվանդների մոտ շնչառության արագություն (տախիպնոե)։

Կատեխոլամինը քայքայվելուց հետո արտազատվում է մեզի մեջ, և դրա սեկրեցիայի մակարդակը կարող է չափվել մարմնում կատեխոլամինի մակարդակի հետ կապված հիվանդությունների ախտորոշման համար։ Ֆեոխրոմոցիտոմայի հայտնաբերման համար օգտագործվում է մեզի թեստ կատեխոլամինի համար։

Կատեխոլամինների թեստավորում 
Կատեխոլամինները արտազատվում են մարդու մարմնի տարբեր համակարգերի հյուսվածքների բջիջների կողմից, հիմնականում՝ նյարդային և էնդոկրին համակարգերի կողմից։ Վերերիկամային գեղձերը արյան մեջ արտազատում են որոշակի կատեխոլամիններ, երբ մարդը ֆիզիկապես կամ հոգեկան սթրեսի է ենթարկվում, և դա սովորաբար առողջ ֆիզիոլոգիական արձագանք է։ Այնուամենայնիվ, շրջանառվող կատեխոլամինների սուր կամ քրոնիկական ավելցուկը կարող է պոտենցիալ կերպով բարձրացնել արյան ճնշումը և սրտի հաճախությունը շատ բարձր մակարդակների և, ի վերջո, առաջացնել վտանգավոր հետևանքներ։ Ֆրակցիոնացված պլազմայից ազատ մետանեֆրինների կամ մեզի մետանեֆրինների թեստերն օգտագործվում են որոշ հիվանդություններ հաստատելու կամ բացառելու համար, երբ բժիշկը հայտնաբերում է հիպերտոնիայի և տախիկարդիայի նշաններ, որոնք պատշաճ կերպով չեն արձագանքում բուժմանը։ Թեստերից յուրաքանչյուրը չափում է ադրենալինի և նորադրենալինի մետաբոլիտների քանակը, որոնք համապատասխանաբար կոչվում են մետանեֆրին և նորմետանեֆրին։

Արյան թեստեր են կատարվում նաև մարմնում առկա կատեխոլամինների քանակի վերլուծության համար։

Կատեխոլամինային թեստերը կատարվում են վերերիկամային գեղձի կամ նյարդային համակարգի հազվագյուտ ուռուցքները հայտնաբերելու համար։ Կատեխոլամինային թեստերը տեղեկատվություն են տալիս այնպիսի ուռուցքների վերաբերյալ, ինչպիսիք են ֆեոխրոմոցիտոման, պարագանգլիոման և նեյրոբլաստոման։

Տես նաև 
 Հորմոններ

Ծանոթագրություն 

Նեյրոտրանսմիտեր
Հորմոններ
Վիքիպեդիա:ԲՊՀ հոդվածներ 2023