Катехоламины: строение, синтез и роль¶

Катехоламины — группа биологически активных веществ, относящихся к классу моноаминов и выполняющих функцию нейромедиаторов и гормонов в организме животных и человека. К катехоламинам относят адреналин (эпинефрин), норадреналин (норэпинефрин) и дофамин (допамин). Их объединяет наличие в молекуле пирокатехинового (катехолового) ядра и аминогруппы, соединённых алифатической цепью.

¶Строение

Основу молекулы катехоламинов составляет бензольное кольцо с двумя гидроксильными группами в положениях 3 и 4 (пирокатехин, или катехол). К кольцу через этиламиновую цепочку присоединена аминогруппа. Различия между отдельными представителями определяются числом и положением гидроксильных групп в боковой цепи и степенью метилирования аминогруппы:

• дофамин — 3,4-дигидроксифенилэтиламин;
• норадреналин — имеет дополнительную гидроксильную группу в боковой цепи (β-углеродный атом);
• адреналин — отличается от норадреналина наличием метильной группы при атоме азота.

Химически катехоламины нестабильны, легко окисляются, поэтому в организме депонируются в связанном виде и синтезируются по мере необходимости.

¶Синтез

Биосинтез катехоламинов происходит из аминокислоты тирозина и включает последовательность ферментативных реакций:

1. Гидроксилирование тирозина тирозингидроксилазой с образованием L-ДОФА (дигидроксифенилаланина) — этап, лимитирующий скорость всего процесса.
2. Декарбоксилирование L-ДОФА ферментом ДОФА-декарбоксилазой, приводящее к образованию дофамина.
3. β-гидроксилирование дофамина дофамин-β-гидроксилазой, дающее норадреналин.
4. Метилирование норадреналина фенилэтаноламин-N-метилтрансферазой, превращающее его в адреналин.

Синтез дофамина и норадреналина идёт преимущественно в цитоплазме и везикулах нейронов, тогда как последний этап (образование адреналина) протекает главным образом в мозговом веществе надпочечников. После выполнения функции катехоламины инактивируются путём обратного захвата и действия ферментов моноаминоксидазы (МАО) и катехол-О-метилтрансферазы (КОМТ).

¶Роль в организме

Катехоламины участвуют в регуляции широкого круга физиологических процессов.

Как гормоны. Адреналин и норадреналин, выделяемые мозговым веществом надпочечников, обеспечивают реакцию на стресс: повышают частоту и силу сердечных сокращений, сужают периферические сосуды, расширяют бронхи, повышают уровень глюкозы в крови, усиливают распад жиров. Эта реакция получила название «борьба или бегство».

Как нейромедиаторы. Дофамин, норадреналин и адреналин действуют в центральной и периферической нервной системе. Дофамин связан с регуляцией движений, мотивации и системы вознаграждения; норадреналин — с поддержанием бодрствования, внимания и тонуса сосудов.

Рецепторы. Действие катехоламинов реализуется через адренорецепторы (α- и β-типы) и дофаминовые рецепторы (D1–D5), относящиеся к семейству связанных с G-белком рецепторов.

¶Клиническое значение

Нарушения обмена катехоламинов лежат в основе ряда заболеваний. При феохромоцитоме — опухоли мозгового вещества надпочечников — наблюдается избыточная продукция адреналина и норадреналина, что проявляется гипертоническими кризами. Снижение уровня дофамина в базальных ганглиях связано с болезнью Паркинсона. Катехоламины и их синтетические аналоги (например, адреналин, норадреналин, дофамин, добутамин) применяются в медицине как лекарственные средства при шоке, гипотонии, остановке сердца. Определение концентрации метаболитов катехоламинов (ванилилминдалевой кислоты, гомованилиновой кислоты) в моче и крови используется для диагностики опухолей симпатоадреналовой системы.