A catecolamina ( / ˌ k æ t ə k oʊ l ə m i n / ; abreviado CA ) es un neurotransmisor monoamina , un compuesto orgánico que tiene un catecol ( benceno con dos hidroxilo grupos laterales próximos el uno al otro) y un lado- amina de cadena . [1]
El catecol puede ser una molécula libre o un sustituyente de una molécula más grande, donde representa un grupo 1,2-dihidroxibenceno.
Las catecolaminas se derivan del aminoácido tirosina , que se deriva de fuentes dietéticas, así como de la síntesis de fenilalanina . [2] Las catecolaminas son solubles en agua y se unen en un 50% a las proteínas plasmáticas en circulación.
Entre las catecolaminas se encuentran la epinefrina (adrenalina), la noradrenalina (noradrenalina) y la dopamina . La liberación de las hormonas epinefrina y norepinefrina de la médula suprarrenal de las glándulas suprarrenales es parte de la respuesta de lucha o huida . [3]
La tirosina se crea a partir de fenilalanina por hidroxilación por la enzima fenilalanina hidroxilasa . La tirosina también se ingiere directamente de las proteínas de la dieta. Las células secretoras de catecolaminas utilizan varias reacciones para convertir la tirosina en serie en L- DOPA y luego en dopamina. Dependiendo del tipo de célula, la dopamina puede convertirse en norepinefrina o incluso convertirse en epinefrina. [4]
Varios fármacos estimulantes (como varias anfetaminas sustituidas ) son análogos de catecolaminas.
Estructura
Las catecolaminas tienen la estructura distinta de un anillo de benceno con dos grupos hidroxilo , una cadena de etilo intermedia y un grupo amina terminal . Las feniletanolaminas como la noradrenalina tienen un grupo hidroxilo en la cadena de etilo. [ cita requerida ]
Producción y degradación
Localización
Las catecolaminas son producidas principalmente por las células cromafines de la médula suprarrenal y las fibras posganglionares del sistema nervioso simpático . La dopamina , que actúa como un neurotransmisor en el sistema nervioso central , se produce en gran medida en los cuerpos celulares neuronales de dos áreas del tronco encefálico: el área tegmental ventral y la sustancia negra , la última de las cuales contiene neuronas pigmentadas con neuromelanina . Los cuerpos celulares del locus coeruleus pigmentados de manera similar con neuromelanina producen noradrenalina . La epinefrina se produce en pequeños grupos de neuronas en el cerebro humano que expresan su enzima sintetizadora, feniletanolamina N -metiltransferasa ; [8] estas neuronas se proyectan desde un núcleo adyacente (ventrolateral) al área postrema y desde un núcleo en la región dorsal del tracto solitario . [8]
Biosíntesis
La dopamina es la primera catecolamina sintetizada a partir de DOPA. A su vez, la noradrenalina y la epinefrina se derivan de una modificación metabólica adicional de la dopamina. La enzima dopamina hidroxilasa requiere cobre como cofactor (no se muestra en el diagrama) y la descarboxilasa DOPA requiere PLP (no se muestra en el diagrama). El paso limitante de la velocidad en la biosíntesis de catecolaminas a través de la vía metabólica predominante es la hidroxilación de L- tirosina a L- DOPA. [ cita requerida ]
La síntesis de catecolaminas es inhibida por la alfa-metil- p- tirosina ( AMPT ), que inhibe la tirosina hidroxilasa . [ cita requerida ]
Los aminoácidos fenilalanina y tirosina son precursores de las catecolaminas. Ambos aminoácidos se encuentran en altas concentraciones en el plasma sanguíneo y el cerebro. En los mamíferos, la tirosina se puede formar a partir de la fenilalanina de la dieta mediante la enzima fenilalanina hidroxilasa , que se encuentra en grandes cantidades en el hígado. Cantidades insuficientes de fenilalanina hidroxilasa dan como resultado fenilcetonuria , un trastorno metabólico que conduce a déficits intelectuales a menos que se trate mediante manipulación dietética. [ cita requerida ] Generalmente se considera que la síntesis de catecolaminas comienza con tirosina. La enzima tirosina hidroxilasa (TH) convierte el aminoácido L- tirosina en 3,4-dihidroxifenilalanina ( L -DOPA). La hidroxilación de L tirosina por los resultados de TH en la formación de la DA precursor L DOPA, que se metaboliza por aromático L descarboxilasa del ácido amino (AADC; ver Cooper et al., 2002 [ citación necesaria ] ) a la dopamina transmisor. Este paso ocurre tan rápidamente que es difícil medir L -DOPA en el cerebro sin inhibir primero AADC. [ cita requerida ] En las neuronas que usan DA como transmisor, la descarboxilación de L -DOPA a dopamina es el paso final en la formación del transmisor; sin embargo, en aquellas neuronas que utilizan noradrenalina (noradrenalina) o epinefrina (adrenalina) como transmisores, también está presente la enzima dopamina β-hidroxilasa (DBH), que convierte la dopamina en noradrenalina. En otras neuronas en las que la epinefrina es el transmisor, una tercera enzima feniletanolamina N -metiltransferasa (PNMT) convierte la noradrenalina en epinefrina. Por lo tanto, una célula que usa epinefrina como su transmisor contiene cuatro enzimas (TH, AADC, DBH y PNMT), mientras que las neuronas de norepinefrina contienen solo tres enzimas (que carecen de PNMT) y las células de dopamina solo dos (TH y AADC). [ cita requerida ]
Degradación
Las catecolaminas tienen una vida media de unos minutos cuando circulan en la sangre. Pueden degradarse por metilación por catecol- O- metiltransferasas (COMT) o por desaminación por monoamino oxidasas (MAO) .
Los IMAO se unen a los MAO, lo que evita que se descompongan las catecolaminas y otras monoaminas.
El catabolismo de las catecolaminas está mediado por dos enzimas principales: la catecol- O- metiltransferasa (COMT) que está presente en la hendidura sináptica y el citosol de la célula y la monoamino oxidasa (MAO) que se encuentra en la membrana mitocondrial. Ambas enzimas requieren cofactores: COMT usa Mg 2+ como cofactor mientras que MAO usa FAD . El primer paso del proceso catabólico está mediado por MAO o COMT, que depende del tejido y la ubicación de las catecolaminas (por ejemplo, la degradación de las catecolaminas en la hendidura sináptica está mediada por COMT porque la MAO es una enzima mitocondrial). Los siguientes pasos catabólicos en la ruta involucran alcohol deshidrogenasa , aldehído deshidrogenasa y aldehído reductasa . El producto final de la epinefrina y la norepinefrina es el ácido vanililmandélico (VMA) que se excreta en la orina . El catabolismo de la dopamina conduce a la producción de ácido homovanílico (HVA) . [9]
Función
Modalidad
Dos catecolaminas, la noradrenalina y la dopamina , actúan como neuromoduladores en el sistema nervioso central y como hormonas en la circulación sanguínea. La catecolamina norepinefrina es un neuromodulador del sistema nervioso simpático periférico, pero también está presente en la sangre (principalmente a través de un "derrame" de las sinapsis del sistema simpático). [ cita requerida ]
Los niveles altos de catecolaminas en sangre están asociados con el estrés , que puede ser inducido por reacciones psicológicas o factores ambientales estresantes como niveles elevados de sonido , luz intensa o niveles bajos de azúcar en sangre . [ cita requerida ]
Pueden ocurrir niveles extremadamente altos de catecolaminas (también conocido como toxicidad por catecolaminas) en el traumatismo del sistema nervioso central debido a la estimulación o daño de los núcleos en el tronco del encéfalo , en particular, los núcleos que afectan el sistema nervioso simpático . En la medicina de emergencia , esta ocurrencia se conoce ampliamente como un "vertedero de catecolaminas".
Los niveles extremadamente altos de catecolaminas también pueden ser causados por tumores neuroendocrinos en la médula suprarrenal , una condición tratable conocida como feocromocitoma .
Los niveles altos de catecolaminas también pueden ser causados por una deficiencia de monoamino oxidasa A (MAO-A) , conocida como síndrome de Brunner . Como MAO-A es una de las enzimas responsables de la degradación de estos neurotransmisores, su deficiencia aumenta considerablemente la biodisponibilidad de estos neurotransmisores. Ocurre en ausencia de feocromocitoma , tumores neuroendocrinos y síndrome carcinoide , pero se parece al síndrome carcinoide con síntomas como enrojecimiento facial y agresión. [10] [11]
La porfiria aguda puede causar niveles elevados de catecolaminas. [12]
Efectos
Las catecolaminas provocan cambios fisiológicos generales que preparan al cuerpo para la actividad física (la respuesta de lucha o huida ). Algunos efectos típicos son el aumento de la frecuencia cardíaca , la presión arterial , los niveles de glucosa en sangre y una reacción general del sistema nervioso simpático . [ cita requerida ] Algunos medicamentos, como el tolcapone (un inhibidor central de COMT ), elevan los niveles de todas las catecolaminas. El aumento de catecolaminas también puede causar un aumento de la frecuencia respiratoria ( taquepnea ) en los pacientes. [13]
La catecolamina se secreta en la orina después de su descomposición, y su nivel de secreción se puede medir para el diagnóstico de enfermedades asociadas con los niveles de catecolamina en el cuerpo. [14] Las pruebas de orina para catecolaminas se utilizan para detectar feocromocitoma .
Función en plantas
"Ellos se han encontrado en 44 familias de plantas, pero no la función metabólica esencial se ha establecido para ellos. Ellos son los precursores de benzo [ c ] fenantridina alcaloides , que son los ingredientes principales activos de muchas plantas medicinales extractos. CAs se han implicado a tienen un posible papel protector contra insectos depredadores, lesiones y desintoxicación de nitrógeno. Se ha demostrado que promueven el crecimiento del tejido vegetal, la embriogénesis somática a partir de cultivos in vitro y la floración. Los CA inhiben la oxidación del ácido indol-3-acético y mejoran la biosíntesis de etileno . también se ha demostrado que potencia sinérgicamente varios efectos de las giberelinas ". [15]
Prueba de catecolaminas
Las catecolaminas son secretadas por células en tejidos de diferentes sistemas del cuerpo humano, principalmente por los sistemas nervioso y endocrino. Las glándulas suprarrenales secretan ciertas catecolaminas en la sangre cuando la persona está estresada física o mentalmente y esta suele ser una respuesta fisiológica saludable. [16] Sin embargo, el exceso agudo o crónico de catecolaminas circulantes puede potencialmente aumentar la presión arterial y la frecuencia cardíaca a niveles muy altos y eventualmente provocar efectos peligrosos. Las pruebas de metanefrinas libres en plasma fraccionado o metanefrinas en orina se utilizan para confirmar o excluir ciertas enfermedades cuando el médico identifica signos de hipertensión y taquicardia que no responden adecuadamente al tratamiento. [17] [18] Cada una de las pruebas mide la cantidad de metabolitos de adrenalina y noradrenalina, llamados respectivamente metanefrina y normetanefrina .
También se realizan análisis de sangre para analizar la cantidad de catecolaminas presentes en el cuerpo.
Las pruebas de catecolaminas se realizan para identificar tumores raros en la glándula suprarrenal o en el sistema nervioso. Las pruebas de catecolaminas brindan información relativa a tumores como: feocromocitoma, paraganglioma y neuroblastoma. [19] [20]
Ver también
- Catecol- O- metil transferasa
- Taquicardia ventricular polimórfica catecolaminérgica
- Historia de la investigación de las catecolaminas
- Hormona
- Julius Axelrod
- Hormona peptídica
- Fenetilaminas
- Hormona esteroide
- Simpaticomiméticos
- Ácido vanililmandélico
Referencias
- ^ Fitzgerald, PA (2011). "Capítulo 11. Médula suprarrenal y paraganglios" . En Gardner, DG; Shoback, D. (eds.). Endocrinología básica y clínica de Greenspan (9ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill . Consultado el 26 de octubre de 2011 .
- ^ Purves, D .; Augustine, GJ; Fitzpatrick, D .; Hall, WC; LaMantia, AS; McNamara, JO; White, LE, eds. (2008). Neurociencia (4ª ed.). Asociados Sinauer. págs. 137-138. ISBN 978-0-87893-697-7.
- ^ "Catecolaminas" . Biblioteca de salud . San Diego, CA: Universidad de California. Archivado desde el original el 16 de julio de 2011.
- ^ Joh, TH; Hwang, O. (1987). "Dopamina Beta-Hidroxilasa: Bioquímica y Biología Molecular". Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 493 : 342-350. doi : 10.1111 / j.1749-6632.1987.tb27217.x . PMID 3473965 . S2CID 86229251 .
- ^ Broadley KJ (marzo de 2010). "Los efectos vasculares de las trazas de aminas y anfetaminas". Farmacología y terapéutica . 125 (3): 363–375. doi : 10.1016 / j.pharmthera.2009.11.005 . PMID 19948186 .
- ^ Lindemann L, Hoener MC (mayo de 2005). "Un renacimiento en trazas de aminas inspirado en una nueva familia GPCR". Tendencias en Ciencias Farmacológicas . 26 (5): 274–281. doi : 10.1016 / j.tips.2005.03.007 . PMID 15860375 .
- ^ Wang X, Li J, Dong G, Yue J (febrero de 2014). "Los sustratos endógenos del cerebro CYP2D". Revista europea de farmacología . 724 : 211–218. doi : 10.1016 / j.ejphar.2013.12.025 . PMID 24374199 .
- ^ a b Kitahama, K .; Pearson, J .; Denoroy, L .; Kopp, N .; Ulrich, J .; Maeda, T .; Jouvet, M. (1985). "Neuronas adrenérgicas en el cerebro humano demostradas por inmunohistoquímica con anticuerpos de feniletanolamina- N -metiltransferasa (PNMT): descubrimiento de un nuevo grupo en el núcleo tractus solitarius". Cartas de neurociencia . 53 (3): 303–308. doi : 10.1016 / 0304-3940 (85) 90555-5 . PMID 3885079 . S2CID 2578817 .
- ^ Eisenhofer, G .; Kopin, IJ; Goldstein, DS (2004). "Metabolismo de las catecolaminas: una visión contemporánea con implicaciones para la fisiología y la medicina". Revisiones farmacológicas . 3 (56): 331–349. doi : 10.1124 / pr.56.3.1 . PMID 15317907 . S2CID 12825309 .
- ^ Manor, I .; Tyano, S .; Mel, E .; Eisenberg, J .; Bachner-Melman, R .; Kotler, M .; Ebstein, RP (2002). "Estudios de asociación y basados en la familia de monoamino oxidasa A y trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH): transmisión preferencial de la repetición larga de la región promotora y su asociación con el rendimiento deficiente en una prueba de rendimiento continuo (TOVA)" . Psiquiatría molecular . 7 (6): 626–632. doi : 10.1038 / sj.mp.4001037 . PMID 12140786 .
- ^ Brunner, HG (1996). "Deficiencia de MAOA y comportamiento anormal: perspectivas de una asociación". Simposio de la Fundación Ciba . Simposios de la Fundación Novartis. 194 : 155-167. doi : 10.1002 / 9780470514825.ch9 . ISBN 9780470514825. PMID 8862875 .
- ^ Stewart, MF; Croft, J .; Reed, P .; Nuevo, JP (2006). "Porfiria aguda intermitente y feocromocitoma: características compartidas" . Revista de patología clínica . 60 (8): 935–936. doi : 10.1136 / jcp.2005.032722 . PMC 1994495 . PMID 17660335 .
- ^ Estes, María (2016). Evaluación de la salud y exploración física (2ª ed.). Melbourne : Cengage . pag. 143. ISBN 9780170354844.
- ^ "Catecolaminas en la orina" . webmd.com . Consultado el 4 de mayo de 2017 .
- ^ Kuklin, AI; Conger, BV (1995). "Catecolaminas en Plantas". Revista de regulación del crecimiento vegetal . 14 (2): 91–97. doi : 10.1007 / BF00203119 . S2CID 41493767 .
- ^ "Respuesta de lucha o huida" , Wikipedia , 16 de diciembre de 2019 , consultado el 24 de diciembre de 2019.
- ^ "Metanefrinas libres de plasma | Pruebas de laboratorio en línea" . labtestsonline.org . Consultado el 24 de diciembre de 2019 .
- ^ "Metanefrinas en orina | Pruebas de laboratorio en línea" . labtestsonline.org . Consultado el 24 de diciembre de 2019 .
- ^ "Análisis de sangre y orina de catecolaminas" . WebMD . Consultado el 9 de octubre de 2019 .
- ^ "Catecolaminas" . labtestsonline.org . Consultado el 9 de octubre de 2019 .
enlaces externos
- Catecolaminas en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .