Katekolamin
| Katekolaminler ⓘ |
|---|
 Epinefrin (Adrenalin) |
 Norepinefrin (Noradrenalin) |
 Dopamin |
Bir katekolamin (/ˌkætəˈkoʊləmiːn/; CA olarak kısaltılır), bir katekol (yan yana iki hidroksil yan grubu olan benzen) ve bir yan zincir amin içeren organik bir bileşik olan bir monoamin nörotransmitteridir. ⓘ
Katekol ya serbest bir molekül ya da 1,2-dihidroksibenzen grubunu temsil ettiği daha büyük bir molekülün bir ikamesi olabilir. ⓘ
Katekolaminler, fenilalanin sentezinin yanı sıra diyet kaynaklarından elde edilen tirozin amino asidinden türetilir. Katekolaminler suda çözünür ve dolaşımdaki plazma proteinlerine %50 oranında bağlanır. ⓘ
Katekolaminler arasında epinefrin (adrenalin), norepinefrin (noradrenalin) ve dopamin bulunur. Epinefrin ve norepinefrin hormonlarının böbreküstü bezlerinin adrenal medullasından salınması savaş ya da kaç tepkisinin bir parçasıdır. ⓘ
Tirozin, fenilalanin hidroksilaz enzimi tarafından hidroksilasyon yoluyla fenilalaninden oluşturulur. Tirozin ayrıca doğrudan diyet proteininden de alınır. Katekolamin salgılayan hücreler, tirozini seri olarak L-DOPA'ya ve ardından dopamine dönüştürmek için birkaç reaksiyon kullanır. Hücre tipine bağlı olarak, dopamin daha sonra norepinefrine ve hatta epinefrine dönüştürülebilir. ⓘ
Çeşitli uyarıcı ilaçlar (bir dizi sübstitüe amfetamin gibi) katekolamin analoglarıdır. ⓘ
Katekolaminler; adrenal medullanın kromafin hücrelerinde, beyin ve sempatetik nöronlarda tirozin aminoasidinden sentezlenen adrenalin, norepinefrin ve dopamindir. Katekolaminlerin sekresyonu egzersiz, hipoglisemi, miyokard infarktı gibi pek çok stresli durumlarda artar. Katekolaminler karaciğer, böbrek ve alyuvarlarda monoaminoksidaz ve katekol O-metil transferaz enzimlerinin etkileriyle metabolize edilirler ve ortaya çıkan son metabolitler idrarla dışarı atılır. Adrenal medullanın bir tümörü olan Feokromasitomada tümör hücrelerince yapılan Katekolaminler epizodik vazokonstriksiyona neden olurlar ve böylece hipertansiyonu başlatırlar. ⓘ
Ayrıca katekolaminlerin lipolitik ve vasküler etkilerini ortaya çıkarabilmeleri için bir glukokortikoid türevi olan kortizolün kanda belli bir oranda bulunması gerekir.. ⓘ
Yapı
Katekolaminler, iki hidroksil grubu, bir ara etil zinciri ve bir terminal amin grubu ile bir benzen halkasının farklı yapısına sahiptir. Norepinefrin gibi feniletanolaminler etil zinciri üzerinde bir hidroksil grubuna sahiptir. ⓘ
Üretim ve bozunma
İnsan beyninde katekolaminler ve eser aminler için biyosentetik yollar
İnsanlarda katekolaminler (sarı renkle gösterilmiştir) L-fenilalanin amino asidinden türetilir.
L-Fenilalanin, kofaktör olarak moleküler oksijen (O2) ve tetrahidrobiopterin içeren bir aromatik amino asit hidroksilaz (AAAH) enzimi (fenilalanin 4-hidroksilaz) tarafından L-tirozine dönüştürülür. L-Tirozin, kofaktör olarak tetrahidrobiopterin, O2 ve demir (Fe2+) içeren başka bir AAAH enzimi (tirozin 3-hidroksilaz) tarafından L-DOPA'ya dönüştürülür. L-DOPA, kofaktör olarak piridoksal fosfat ile aromatik L-amino asit dekarboksilaz (AADC) enzimi tarafından dopamine dönüştürülür. Dopaminin kendisi de norepinefrin ve epinefrin nörotransmitterlerinin sentezinde öncül olarak kullanılır. Dopamin, kofaktör olarak O2 ve L-askorbik asit ile dopamin β-hidroksilaz (DBH) enzimi tarafından norepinefrine dönüştürülür. Norepinefrin, kofaktör olarak S-adenozil-L-metiyonin ile feniletanolamin N-metiltransferaz (PNMT) enzimi tarafından epinefrine dönüştürülür. ⓘ |
Konum
Katekolaminler esas olarak adrenal medullanın kromaffin hücreleri ve sempatik sinir sisteminin postganglionik lifleri tarafından üretilir. Merkezi sinir sisteminde bir nörotransmitter olarak görev yapan dopamin, büyük ölçüde beyin sapının iki bölgesindeki nöronal hücre gövdelerinde üretilir: ventral tegmental alan ve substantia nigra, bunlardan ikincisi nöromelanin pigmentli nöronlar içerir. Locus coeruleus'un benzer şekilde nöromelanin pigmentli hücre gövdeleri norepinefrin üretir. Epinefrin, insan beyninde sentezleyici enzim olan feniletanolamin N-metiltransferazı ifade eden küçük nöron gruplarında üretilir; bu nöronlar area postrema'ya bitişik (ventrolateral) bir çekirdekten ve soliter traktusun dorsal bölgesindeki bir çekirdekten projekte olur. ⓘ
Biyosentez
Dopamin, DOPA'dan sentezlenen ilk katekolamindir. Buna karşılık, norepinefrin ve epinefrin dopaminin daha ileri metabolik modifikasyonundan türetilir. Dopamin hidroksilaz enzimi kofaktör olarak bakır gerektirir (diyagramda gösterilmemiştir) ve DOPA dekarboksilaz PLP gerektirir (diyagramda gösterilmemiştir). Baskın metabolik yol aracılığıyla katekolamin biyosentezinde hız sınırlayıcı adım, L-tirozinin L-DOPA'ya hidroksilasyonudur. ⓘ
Katekolamin sentezi, tirozin hidroksilazı inhibe eden alfa-metil-p-tirozin (AMPT) tarafından inhibe edilir. ⓘ
Fenilalanin ve tirozin amino asitleri katekolaminlerin öncüleridir. Her iki amino asit de kan plazmasında ve beyinde yüksek konsantrasyonlarda bulunur. Memelilerde tirozin, karaciğerde büyük miktarlarda bulunan fenilalanin hidroksilaz enzimi tarafından diyetle alınan fenilalaninden oluşturulabilir. Yetersiz miktarda fenilalanin hidroksilaz, diyet manipülasyonu ile tedavi edilmediği sürece entelektüel eksikliklere yol açan metabolik bir bozukluk olan fenilketonüri ile sonuçlanır. Katekolamin sentezinin genellikle tirozin ile başladığı kabul edilir. Tirozin hidroksilaz (TH) enzimi L-tirozin amino asidini 3,4-dihidroksifenilalanine (L-DOPA) dönüştürür. L-tirozinin TH tarafından hidroksilasyonu, aromatik L-amino asit dekarboksilaz (AADC; bkz. Cooper ve ark., 2002) tarafından transmitter dopamine metabolize edilen DA öncüsü L-DOPA'nın oluşumuyla sonuçlanır. Bu adım o kadar hızlı gerçekleşir ki, önce AADC'yi inhibe etmeden beyindeki L-DOPA'yı ölçmek zordur. Verici olarak DA kullanan nöronlarda, L-DOPA'nın dopamine dekarboksilasyonu vericinin oluşumundaki son adımdır; ancak verici olarak norepinefrin (noradrenalin) veya epinefrin (adrenalin) kullanan nöronlarda, dopamini norepinefrin verecek şekilde dönüştüren dopamin β-hidroksilaz (DBH) enzimi de mevcuttur. Epinefrinin transmitter olduğu diğer nöronlarda ise üçüncü bir enzim olan feniletanolamin N-metiltransferaz (PNMT) norepinefrini epinefrine dönüştürür. Böylece, epinefrini transmitter olarak kullanan bir hücre dört enzim (TH, AADC, DBH ve PNMT) içerirken, norepinefrin nöronları sadece üç enzim (PNMT eksik) ve dopamin hücreleri sadece iki enzim (TH ve AADC) içerir. ⓘ
Katekolaminlerin sentezinde kontrol kademesi tirozinin mitokondride tirozin hidroksilaz tarafından dihidroksifenilalanine(DOPA) çevrilmesidir. DOPA daha sonra sitozolde dopa dekarboksilaz tarafından dopamine dönüştürülür ve depo granüllere istiflenir. ⓘ
.svg){kind=small} | Biyokimya ile ilgili bu madde taslak seviyesindedir. Madde içeriğini genişleterek Vikipedi'ye katkı sağlayabilirsiniz. ⓘ |
Bozulma
Katekolaminler kanda dolaşırken birkaç dakikalık bir yarı ömre sahiptir. Katekol-O-metiltransferazlar (COMT) tarafından metilasyon yoluyla ya da monoamin oksidazlar (MAO) tarafından deaminasyon yoluyla parçalanabilirler. ⓘ
MAOI'ler MAO'ya bağlanarak katekolaminleri ve diğer monoaminleri parçalamasını engeller. ⓘ
Katekolaminlerin katabolizmasına iki ana enzim aracılık eder: sinaptik yarıkta ve hücre sitozolünde bulunan katekol-O-metiltransferaz (COMT) ve mitokondriyal membranda bulunan monoamin oksidaz (MAO). Her iki enzim de kofaktörlere ihtiyaç duyar: COMT kofaktör olarak Mg2+ kullanırken MAO FAD kullanır. Katabolik sürecin ilk adımına MAO ya da COMT aracılık eder, bu da dokuya ve katekolaminlerin konumuna bağlıdır (örneğin sinaptik yarıktaki katekolaminlerin parçalanmasına COMT aracılık eder çünkü MAO mitokondriyal bir enzimdir). Yolaktaki sonraki katabolik adımlar alkol dehidrojenaz, aldehit dehidrojenaz ve aldehit redüktazı içerir. Epinefrin ve norepinefrinin son ürünü vanilmandelik asittir (VMA) ve idrarla atılır. Dopamin katabolizması homovanillik asit (HVA) üretimine yol açar. ⓘ
Fonksiyon
Modalite
İki katekolamin, norepinefrin ve dopamin, merkezi sinir sisteminde nöromodülatör olarak ve kan dolaşımında hormon olarak görev yapar. Katekolamin norepinefrin periferik sempatik sinir sisteminin nöromodülatörüdür ancak kanda da bulunur (çoğunlukla sempatik sistemin sinapslarından "yayılma" yoluyla). ⓘ
Kandaki yüksek katekolamin seviyeleri, psikolojik tepkilerden veya yüksek ses seviyeleri, yoğun ışık veya düşük kan şekeri seviyeleri gibi çevresel stres faktörlerinden kaynaklanabilen stres ile ilişkilidir. ⓘ
Aşırı yüksek katekolamin seviyeleri (katekolamin toksisitesi olarak da bilinir), beyin sapındaki çekirdeklerin, özellikle de sempatik sinir sistemini etkileyen çekirdeklerin uyarılması veya hasar görmesi nedeniyle merkezi sinir sistemi travmasında ortaya çıkabilir. Acil tıpta bu olay yaygın olarak "katekolamin çöplüğü" olarak bilinir. ⓘ
Aşırı yüksek katekolamin seviyelerine, feokromositoma olarak bilinen tedavi edilebilir bir durum olan adrenal medulladaki nöroendokrin tümörler de neden olabilir. ⓘ
Yüksek katekolamin seviyeleri Brunner sendromu olarak bilinen monoamin oksidaz A (MAO-A) eksikliğinden de kaynaklanabilir. MAO-A bu nörotransmitterlerin parçalanmasından sorumlu enzimlerden biri olduğundan, eksikliği bu nörotransmitterlerin biyoyararlanımını önemli ölçüde artırır. Feokromositoma, nöroendokrin tümörler ve karsinoid sendromun yokluğunda ortaya çıkar, ancak yüz kızarması ve saldırganlık gibi semptomlarla karsinoid sendroma benzer. ⓘ
Akut porfiri katekolaminlerin yükselmesine neden olabilir. ⓘ
Etkileri
Katekolaminler vücudu fiziksel aktiviteye (savaş ya da kaç tepkisi) hazırlayan genel fizyolojik değişikliklere neden olur. Bazı tipik etkiler kalp atış hızı, kan basıncı, kan şekeri seviyelerinde artış ve sempatik sinir sisteminin genel reaksiyonudur. Tolcapone (merkezi bir COMT inhibitörü) gibi bazı ilaçlar tüm katekolaminlerin seviyelerini yükseltir. Artmış katekolaminler hastalarda solunum hızının artmasına (taşipne) da neden olabilir. ⓘ
Katekolamin parçalandıktan sonra idrara salgılanır ve vücuttaki katekolamin seviyeleri ile ilişkili hastalıkların teşhisi için salgılanma seviyesi ölçülebilir. Katekolamin için idrar testi feokromositomayı tespit etmek için kullanılır. ⓘ
Bitkilerdeki işlevi
"44 bitki ailesinde bulunmuşlardır, ancak bunlar için temel bir metabolik işlev belirlenmemiştir. Birçok tıbbi bitki özütünün aktif ana bileşenleri olan benzo[c]fenantridin alkaloidlerinin öncüleridir. CA'ların böcek avcılarına, yaralanmalara ve azot detoksifikasyonuna karşı olası bir koruyucu role sahip olduğu düşünülmektedir. Bitki dokusu büyümesini, in vitro kültürlerden somatik embriyogenezi ve çiçeklenmeyi teşvik ettikleri gösterilmiştir. CA'lar indol-3-asetik asit oksidasyonunu inhibe eder ve etilen biyosentezini artırır. Ayrıca gibberellinlerin çeşitli etkilerini sinerjik olarak arttırdıkları da gösterilmiştir." ⓘ
Katekolaminler için test
Katekolaminler, çoğunlukla sinir ve endokrin sistemleri tarafından olmak üzere insan vücudunun farklı sistemlerindeki dokularda bulunan hücreler tarafından salgılanır. Böbreküstü bezleri, kişi fiziksel veya zihinsel olarak strese girdiğinde kana belirli katekolaminler salgılar ve bu genellikle sağlıklı bir fizyolojik tepkidir. Bununla birlikte, dolaşımdaki katekolaminlerin akut veya kronik fazlalığı potansiyel olarak kan basıncını ve kalp atış hızını çok yüksek seviyelere çıkarabilir ve sonunda tehlikeli etkilere neden olabilir. Fraksiyone plazma serbest metanefrinleri veya idrar metanefrinleri için yapılan testler, doktor tedaviye yeterli yanıt vermeyen hipertansiyon ve taşikardi belirtileri tespit ettiğinde belirli hastalıkları doğrulamak veya dışlamak için kullanılır. Testlerin her biri, sırasıyla metanefrin ve normetanefrin olarak adlandırılan adrenalin ve noradrenalin metabolitlerinin miktarını ölçer. ⓘ
Vücutta bulunan katekolamin miktarını analiz etmek için kan testleri de yapılır. ⓘ
Katekolamin testleri, böbrek üstü bezindeki veya sinir sistemindeki nadir tümörleri tanımlamak için yapılır. Katekolamin testleri feokromositoma, paraganglioma ve nöroblastoma gibi tümörlerle ilgili bilgi sağlar. ⓘ