Katekolamina

Katekolamina ialah neurotransmiter monoamina, sebatian organik yang mempunyai katekol (benzena dengan dua kumpulan sampingan hidroksil bersebelahan antara satu sama lain) dan sisi rantai amina.

Katekol boleh sama ada molekul bebas atau pengganti molekul yang lebih besar, di mana ia mewakili kumpulan 1,2-dihidroksibenzena.

Katekolamin ialah terbitan asid amino tirosina yang diperoleh daripada sumber pemakanan serta sintesis daripada fenilalanina. Katekolamina adalah larut air dan 50% terikat kepada protein plasma dalam peredaran badan.

Termasuk di antara katekolamin ialah epinefrina (adrenalin), norepinefrina (noradrenalin) dan dopamina. Pembebasan hormon epinefrina dan norepinefrina daripada medula adrenal kelenjar adrenal adalah sebahagian daripada tindak balas lawan atau lari.

Tirosina terhasil daripada fenilalanina melalui hidroksilasi enzim fenilalanina hidroksilase. Tirosina juga dimakan terus daripada protein pemakanan. Sel perembesan katekolamina menggunakan beberapa tindak balas untuk menukar tirosina secara bersiri kepada L-DOPA dan kemudian kepada dopamina. Bergantung pada jenis sel, dopamina boleh ditukar lagi kepada norepinefrina atau malah ditukar kepada epinefrina.

Pelbagai ubat perangsang (seperti beberapa amfetamina bergantian) ialah analog katekolamina.

Struktur 
Katekolamin mempunyai struktur berbeza cincin benzena dengan dua kumpulan hidroksil, rantai etil perantaraan, dan kumpulan amina terminal. Phenylethanolamines seperti norepinephrine mempunyai kumpulan hidroksil pada rantai etil.

Penghasilan dan penguraian

Kedudukan 
Katekolamina dihasilkan terutamanya oleh sel kromafin medula adrenal dan gentian pascaganglion sistem saraf simpatetik. Dopamina yang bertindak sebagai neurotransmiter sistem saraf pusat, sebahagian besarnya dihasilkan dalam badan sel neuron di dua kawasan batang otak: kawasan tegmental ventral dan substantia nigra, yang terakhir mengandungi neuron berpigmen neuromelanin. Badan sel berpigmen neuromelanin yang serupa dari lokus koeruleus menghasilkan norepinefrina. Epinefrina dihasilkan dalam kumpulan kecil neuron dalam otak manusia yang mengekspresikan enzim sintesisnya, feniletanolamina N-metiltransferase; neuron ini mengunjur dari nukleus bersebelahan (ventrolateral) ke kawasan postrema dan dari nukleus di kawasan dorsal saluran bersendirian.

Biosintesis 
Dopamine ialah katekolamin pertama yang disintesis daripada DOPA. Sebaliknya, norepinefrina dan epinefrina diperoleh daripada pengubahsuaian metabolik dopamina selanjutnya. Enzim dopamina hidroksilase memerlukan kuprum sebagai kofaktor (tidak ditunjukkan dalam rajah) dan DOPA dekarboksilase memerlukan PLP (tidak ditunjukkan dalam rajah). Langkah pengehad kadar biosintesis katekolamina melalui laluan metabolik utama ialah penghidroksilan L-tirosina kepada L -DOPA.

Penguraian 
Katekolamin mempunyai separuh hayat beberapa minit apabila beredar dalam darah. Mereka boleh terurai sama ada melalui pemetilan oleh katekol-O-metiltransferase (COMT) atau dengan deaminasi oleh monoamina oksidase (MAO).

Perencat MAO mengikat MAO, dengan itu menghalangnya daripada memecahkan katekolamina dan monoamina lain.Katabolisme katekolamin dimediasi oleh dua enzim utama: katekol-O-metiltransferase (COMT) yang terdapat dalam celah sinaps dan sitosol sel, dan monoamina oksidase (MAO) yang terletak dalam membran mitokondrion. Kedua-dua enzim memerlukan kofaktor: COMT menggunakan Mg2+ sebagai kofaktor manakala MAO menggunakan FAD. Langkah pertama proses katabolik dimediasi oleh sama ada MAO atau COMT yang bergantung kepada tisu dan lokasi katekolamina (contohnya degradasi katekolamina dalam celah sinaps dibantu oleh COMT kerana MAO ialah enzim mitokondrion). Langkah katabolik seterusnya dalam laluan melibatkan alkohol dehidrogenase, aldehid dehidrogenase dan aldehid reduktase. Hasil akhir epinefrina dan norepinefrina ialah asid vanililmandelik (VMA) yang dikumuhkan dalam air kencing. Katabolisme dopamina pula membawa kepada penghasilan asid homovanillik (HVA).

Fungsi

Modaliti 
Dua katekolamina, norepinefrina dan dopamina bertindak sebagai neuromodulator dalam sistem saraf pusat dan sebagai hormon dalam peredaran darah. Norepinefrina ialah neuromodulator sistem saraf simpatetik tepian tetapi juga terdapat dalam darah (kebanyakannya melalui "tumpahan" dari sinaps sistem simpatetik).

Tahap katekolamina yang tinggi dalam darah dikaitkan dengan stres yang boleh disebabkan oleh tindak balas psikologi atau tekanan persekitaran seperti paras bunyi yang tinggi, cahaya cerah atau paras gula darah yang rendah.

Tahap katekolamina yang sangat tinggi (juga dikenali sebagai keracunan katekolamin) boleh berlaku dalam trauma sistem saraf pusat akibat rangsangan atau kerosakan nukleus dalam batang otak, khususnya, nukleus yang menjejaskan sistem saraf simpatetik. Dalam perubatan kecemasan, kejadian ini dikenali secara meluas sebagai "buangan katekolamina".

Paras katekolamin yang sangat tinggi juga boleh disebabkan oleh tumor neuroendokrin dalam medula adrenal, keadaan boleh rawat dikenali sebagai feokromositoma.

Tahap katekolamina tinggi juga boleh disebabkan oleh kekurangan monoamina oksidase A (MAO-A) yang dikenali sebagai sindrom Brunner. Oleh kerana MAO-A adalah salah satu enzim-enzim yang bertanggungjawab dalam penguraian, kekurangannya meningkatkan keberadaan neurotransmiter ini dengan ketara. Ia berlaku tanpa feokormositoma, tumor neuroendokrin dan sindrom karsinoid, tetapi ia kelihatan serupa dengan sindrom karsinoid dengan gejala seperti muka kemerahan dan sifat agresif.

Porfiria akut boleh menyebabkan katekolamin tinggi.

Kesan 
Katekolamina menyebabkan perubahan fisiologi umum yang menyediakan badan bagi aktiviti fizikal (lawan atau lari). Beberapa kesan biasa ialah peningkatan kadar denyutan jantung, tekanan darah, paras glukosa darah dan tindak balas umum sistem saraf simpatetik. Sesetengah ubat, seperti tolkapon (perencat COMT pusat), meningkatkan tahap semua katekolamina. Peningkatan katekolamina juga boleh menyebabkan peningkatan kadar pernafasan (takipnoa) terhadap pesakit.

Katekolamin dirembeskan ke dalam air kencing selepas dipecahkan, dan tahap rembesannya boleh diukur untuk diagnosis penyakit yang berkaitan dengan tahap katekolamin dalam badan.  Ujian air kencing katekolamina digunakan untuk mengesan feokromositoma.

Ujian katekolamina 
Ujian katekolamina dilakukan untuk mengenal pasti tumor langka pada kelenjar adrenal atau dalam sistem saraf. Ujian katekolamina memberikan maklumat relatif kepada tumor seperti feokromositoma, paraganglioma dan neuroblastoma.

Rujukan

Pautan luar 

 

Agonis TAAR1
Neurotransmiter
Katekolamina