Катехоламины синтезируются из: Катехоламины (адреналин, норадреналин, дофамин), серотонин в крови и их метаболиты (ванилилминдальная кислота, гомованилиновая кислота, 5-гидроксииндолуксусная кислота)

Катехоламины и серотонин (ВЭЖХ)

Катехоламины и серотонин — показатель содержания биогенных аминов (адреналина, норадреналина, дофамина) и серотонина, влияющих на различные виды обмена в организме человека.

Катехоламины — группа гормонов, синтезируемых в надпочечниках мозговым веществом. В базисную группу катехоламинов входят: дофамин, адреналин, норадреналин. При физических нагрузках и стрессовых ситуациях, сопровождающихся повышенным эмоциональным фоном, запускается механизм синтеза гормонов в крови. Катехоламины синтезируются в надпочечниках и в нервных окончаниях. Содержание в моче значительно увеличивается при феохромоцитоме (опухоль надпочечника).

Функции катехоламинов

Катехоламины способствуют превращению жирных кислот и глюкозы в энергию, расширяют зрачки и бронхиолы. Кровеносные сосуды сужаются, кровяное давление повышается при участии норадреналина, учащения сердцебиения, сужение кровеносных сосудов — адреналина. После выполнения своей биологической функции катехоламины распадаются на физиологически пассивные соединения (гомованилиновую кислоту, норметанефрин и т.п.). Сами гормоны и элементы их метаболизма экскретируются из тела мочевыделительной системой. В пределах референсных значений катехоламины и их продукты переработки находятся в организме в малой концентрации. Их наличие повышается заметно на небольшой промежуток времени под воздействием стресса.

Обмен катехоламинов в организме является ключевым звеном, как в умственной, так и в физической работоспособности, как в скорости мышления, так и в его качестве. Творческие способности: способность к абстрактному и художественному мышлению, к анализу и синтезу напрямую зависят от катехоламинового обмена. От активности синтеза и выделения катехоламинов зависят такие сложные процессы, как запоминание и воспроизведение информации, агрессивная реакция, настроение, эмоциональность, уровень общего энергетического потенциала, сексуальное поведение и т.д. Чем больше количество синтезируемых и выделяемых катехоламинов, тем выше настроение, работоспособность, общий уровень активности, скорость мышления. Катехоламины оказывают мобилизующее действие на энергетические резервы нервных клеток. Они активизируют окислительно-восстановительные процессы в организме, «запускают» сгорание источников энергии — в первую очередь углеводов, затем жиров и белков.

Самый высокий уровень катехоламинов (на единицу массы тела) у детей. Дети отличаются от взрослых прежде всего очень высокой эмоциональностью и подвижностью, способностью к быстрому переключению мышления. У детей хорошая память, высокая обучаемость и работоспособность.

Серотин — показатель в диагностике карциноидов (один из видов опухолей) желудка, кишечника, легких в онкологической практике.

Серотонин образуется при декарбоксилировании ароматической аминокислоты 5-окситриптофана и является высокоактивным биогенным амином. Значительное количество синтезируется энтерохромаффинными клетками желудочно-кишечного тракта. Большая часть серотонина адсорбируется тромбоцитами и поступает в кровеносное русло. Является одним из медиаторов воспаления. Серотонин обладает сосудосуживающим действием. Участвует в регуляции артериального давления, температуры, дыхания, в почечной фильтрации, является медиатором нервных процессов в центральной нервной системе. Считается, что серотонин причастен к развитию аллергии, демпинг-синдрома, токсикоза беременных, карциноидного синдрома и геморрагических диатезов. Серотонин способен вызывать агрегацию тромбоцитов и полимеризацию молекул фибрина. Оказывает стимулирующее действие на гладкую мускулатуру сосудов, кишечника, бронхиол. Считается, что недостаточность серотонина лежит в основе функциональной кишечной непроходимости. Его содержание повышено при метастазирующей карциноидной опухоли полости живота при наличии карциноидного синдрома. В этих случаях его концентрация повышается до 10 раз. После адекватного операционного вмешательства содержание серотонина в крови нормализуется. В клинической практике используется в диагностике карциноидного синдрома (опухолей).

Показания:

• дифференциальная диагностика заболеваний, протекающих с повышением давления;
• диагностика опухолевых заболеваний — феохромоцитома, ганглионеврома;
• контроль лечения.

Подготовка
В течение 2 недель до сдачи исследования необходимо воздержаться от применения противоотечных и противоаллергических препаратов, которые могут содержать симпатомиметики.

За 2 дня до сдачи крови следует исключить из рациона пищу и напитки, богатые аминами: бананы, авокадо, сыр, кофе, чай, какао, пиво. Следует воздержаться от курения в течение суток.

Кровь берут утром натощак или спустя 4–6 часов после последнего приема пищи.

Прием препаратов, которые могут повлиять на уровень катехоламинов в крови (амфетамины, фенотиазины, симпатомиметики, трициклические антидепрессанты), следует отменить.

Интерпретация результатов
В норме концентрация составляет:

• 
  Адреналин: 10–85 пг/мл
• 
  Дофамин: 10–100 пг/мл
• 
  Норадреналин: 95–450 пг/мл
• 
  Серотонин: 50–220 нг/мл

Повышенный уровень:
 

• феохромоцитома;
• стрессы;
• гипогликемия;
• гипотензия;
• нейробластома;
• приём тетрациклина, леводопы, аспирина, пенициллина.

Пониженный уровень:
 

• анорексия;
• болезнь Альцгеймера;
• ортостатическая гипотензия.

Катехоламины — это… Что такое Катехоламины?

физиологически активные вещества, относящиеся к биогенным моноаминам; являются медиаторами (норадреналин, дофамин) и гормонами (адреналин, норадреналин) симпатоадреналовой (адренергической) системы. Основные регуляторные влияния симпатоадреналовой системы (Симпатоадреналовая система) осуществляются через мозговое вещество надпочечников и адренергические нейроны.
Наибольшее количество К. синтезируется и накапливается в мозговом веществе надпочечников (Надпочечники), однако недостаточность К. не развивается даже при удалении обоих надпочечников, т.к. вненадпочечниковая хромаффинная ткань и симпатические нервные окончания принимают на себя утраченную функцию мозгового вещества надпочечников, Быстрое повышение секреции К. обычно является неспецифической приспособительной реакцией организма на изменения окружающей или внутренней среды. К. синтезируются в специальных органеллах клетки — везикулах (резервных гранулах), где они находятся в связанной форме. При нервном импульсе везикулы подходят к синаптической мембране и выделяют медиатор в синаптическую щель. При этом вместе с К. в синаптическую щель поступает фермент β-гидроксилаза, который катализирует образование норадреналина из дофамина. Значительная часть катехоламинов (60—90%), освободившихся при нервном импульсе, вновь захватывается адренергическим нейроном и поступает в везикулы. Захват К. нейроном блокируется кокаином, десметилимипрамином и др., а их поступление в везикулы — резерпином.
Катехоламины в ц.н.с. человека и высших животных распределяются неравномерно. Наибольшее количество норадреналина обнаружено в гипоталамусе и продолговатом мозге, дофамина — в базальных ганглиях и черной субстанции. Биологическая активность К. заключается в их способности воздействовать на функциональное состояние органов и систем, а также на интенсивность метаболических процессов в тканях. К. возбуждают деятельность ц.н.с., вызывают учащение и усиление сокращений сердца, расслабление гладких мышц кишечника и бронхов, увеличивают или снижают периферическое сопротивление кровеносных сосудов, стимулируют гликогенолиз и липолиз, повышают интенсивность азотистого обмена, влияют на процессы переноса ионов натрия, калия, кальция через клеточные мембраны.
Отдельные К., обеспечивая в целом сходные реакции, отличаются по характеру влияния на функции разных органов. Так, норадреналин вызывает сужение сосудов практически всех отделов сосудистого русла, тогда как адреналин может привести к расширению сосудов, осуществляющих кровоснабжение скелетных мышц, и снижению общего периферического сопротивления кровеносных сосудов. Действие дофамина на сердечно-сосудистую систему подобно действию норадреналина, но выражено в меньшей степени, тогда как его периферические сосудистые эффекты ближе к действию адреналина. Норадреналин в отличие от адреналина может уменьшать частоту сердечных сокращений (возможно, за счет рефлекторного возбуждения блуждающего нерва в ответ на повышение АД).
Физиологические эффекты К. обусловлены их способностью связываться со специфическими чувствительными к К. образованиями мембраны эффекторной клетки — адренорецепторами и через них воздействовать на адренореактивные системы клеток. В соответствии с физиологическим и биохимическим эффектом на сами К. или синтетические аналоги и чувствительностью к различным блокаторам адренорецепторы разделяют на два основных типа: α-адренорецепторы и β-адренорецепторы. Адреналин примерно в одинаковой степени активирует рецепторы обоих типов. Блокатор фентоламин ингибирует α-адренорецепторы, а пропранолол — β-адренорецепторы. Последующий фармакологический анализ свойств адренорецепторов позволил уточнить их классификацию и выделить по два подтипа: α₁-, α₂-, β₁-, β₂-рецепторы. Оба подтипа α-адренорецепторов активируются норадреналином и блокируются фентоламином. Однако α₁-адренорецепторы более чувствительны к адреномиметику фенилэфедрину и блокатору празозину, α₂-адренорецепторы — к адреномиметику клонидину и блокаторам идозаксану и йохимбину. Оба подтипа β-адренорецепторов активируются адреномиметиком изопропилнорадреналином и блокируются пропранололом. В то же время β₁-адрено-рецепторы более чувствительны к норадреналину и блокатору практололу, чем β₂-адренорецепторы, но значительно менее чувствительны к адреномиметику салбутамолу.
Сходство эффектов объясняется общими чертами строения К., что обусловливает их способность к взаимодействию с любым видом адренорецепторов; различия в характере биологической активности К. определяются различной степенью их сродства к адренорецепторам разных видов (табл.). Биологическая активность К. не может рассматриваться отдельно от биологических эффектов систем, взаимодействующих с катехоламинами. Так, К. принимают участие в регуляции высвобождения рилизинг-факторов, или либеринов (см. Гипоталамические нейрогормоны), гипоталамусом; АКТГ, соматотропного гормона и пролактина гипофизом (см. Гипофизарные гормоны), Инсулина — β-клетками островков поджелудочной железы, ренина — юкстагломерулярными клетками почек. В свою очередь Кортикостероидные гормоны потенцируют действие катехоламинов на ц.н.с. и сердечно-сосудистую систему, тироксин (см. Тиреоидные гормоны) влияет на метаболизм К., инсулин является антагонистом действия К. на углеводный и жировой обмены.

Таблица.

Адренегические эффекты катехоламинов на некоторые органы, системы и виды обмена веществ [по данным Ариенса (Е.J. Ariens) и др., 1964]

———————————————————————————————————————————————

| Органы, системы,    | Результат действия катехоламинов                                                  |

| виды обмена            |———————————————————————————————————|

| веществ                   | на a-адренорецепторы                   | на b-адренорецепторы               |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Сердце                    | Эктопическое возбуждение           | Повышение частоты и силы       |

|                                 | миокарда                                      | сердечных сокращений             |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Кровеносные            | Слабое снижение скорости            | Значительное повышение          |

| сосуды мышц           | кровотока, сужение сосудов         | скорости кровотока,                   |

|                                 |                                                      | расширение сосудов                 |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Кровеносные            | Уменьшение скорости кровотока,  | Повышение скорости                 |

| сосуды мозга           | сужение сосудов                          | кровотока, расширение              |

|                                 |                                                      | сосудов                                     |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Кровеносные            | Значительное уменьшение            | Незначительное повышение       |

| сосуды брюшной      | скорости кровотока, сужение        | скорости кровотока                    |

| полости                    | сосудов                                        |                                                  |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Кровеносные            | Значительное уменьшение            | Эффекта нет                             |

| сосуды почек           | скорости кровотока                       |                                                  |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Кровеносные            | Значительное уменьшение            | Незначительное повышение       |

| сосуды кожи            | скорости кровотока, сужение        | скорости кровотока                    |

|                                 | сосудов                                        |                                                  |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Селезенка                | Сокращение селезенки                  | Эффекта нет                             |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Бронхи                     | Эффекта нет                                | Расширение бронхов                 |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Кишечник                 | Расслабление гладких мышц         | Расслабление гладких мышц     |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Матка                      | Возбуждение сокращения             | Угнетение сокращения               |

|                                 | миометрия                                    | миометрия                                 |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Сфинктер и              | Мидриаз                                       | Эффекта нет                             |

| дилататор зрачка     |                                                      |                                                  |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Углеводный обмен   | Гипергликемия (в результате         | Гиперлакцидемия в результате  |

|                                 | усиления гликогенолиза в печени) | повышенного образования         |

|                                 |                                                      | молочной кислоты в мышцах     |

|——————————————————————————————————————————————-|

| Жировой обмен        | Мобилизация жира из жировых      | Эффекта нет                             |

|                                 | депо                                             |                                                  |

———————————————————————————————————————————————

Адреналин — «гормон тревоги», норадреналин и дофамин как медиаторы нервных функций (см. Медиаторы) участвуют в формировании общего адаптационного синдрома (см. Стресс), начиная с самого первого этапа воздействия возбуждающего агента.
Они активируют систему гипоталамус — гипофиз — надпочечники, обеспечивают метаболические и гемодинамические адаптивные реакции. О реакции организма на стрессовые воздействия, эмоциональную или физическую нагрузку свидетельствует увеличение экскреции К. и их метаболитов с мочой. При длительном стрессе установлены повышение активности ферментов, катализирующих синтез К., и снижение активности ферментов, катализирующих их катаболизм. При этом нарушается относительное содержание в моче отдельных К., их метаболитов и предшественников.
Неадекватные гиперкатехоламинемия или гипокатехоламинемия, обусловленные нарушением синтеза, секреции, инактивации или выведения К., а также изменение чувствительности адренорецепторов тканей к отдельным К. ведут к нарушению стройной регуляции функций органов и систем, развитию патологических реакций и заболеваний. Так, несмотря на включение различных путей инактивации К. и снижение чувствительности к ним тканевых адренорецепторов, носящее защитный характер, действие К. при хромаффиноме (Хромаффинома) приобретает патологическую форму, что приводит к развитию типичной клинической картины заболевания. Резкое повышение содержания в моче К. и их метаболитов патогномонично для хромаффиномы.
Генетически обусловленные нарушения активности ферментов, участвующих в обмене К., могут приводить к развитию наследственной мигрени (Мигрень). Привыкание к алкоголю при хроническом алкоголизме связывают с избыточным накоплением в тканях головного мозга метаболита дофамина — тетрагидропапаверолина (продукта химической конденсации дофамина с собственным альдегидом). Предполагают, что в патогенезе шизофрении (Шизофрения) определенную роль играют нормальные или аномальные метаболиты К., накапливающиеся в ткани головного мозга. Установлена связь между типами нарушения обмена К. и аффективными проявлениями при шизофрении и маниакально-депрессивном психозе. Различные неврологические заболевания также сопровождаются нарушениями обмена К., хотя имеют скорее всего вторичный характер. Патогенез некоторых заболеваний сердечно-сосудистой системы связывают с функциональными расстройствами обмена катехоламинов.
На обмен катехоламинов как в ц.н.с., так и на периферии влияют препараты, обладающие гипотензивным, антидепрессивным и седативным действием. Адрено- и симпатолитики, активаторы и блокаторы адренорецепторов в качестве лекарственных средств применяют при артериальной гипертензии, коронарной недостаточности, аритмиях сердца, бронхиальной астме, некоторых психических болезнях, проведении нейролептаналгезии. В медицинской реабилитации больных после инфаркта миокарда важное место занимают подбираемые индивидуально антидепрессанты и седативные препараты, влияющие на обмен катехоламинов в ц.н.с.
Дофамин (3-окситирамин, или 3,4-диоксифенилэтиламин) — медиатор симпатоадреналовой системы, один из медиаторов возбуждения в синапсах ц.н.с., биосинтетический предшественник норадреналина и адреналина. Дофамин синтезируется в хромаффинных клетках тканей человека и высших животных из диоксифенилаланина — ДОФА. Важную роль в синтезе и секреции дофамина играет активность обратного нейронального захвата дофамина, секретированного в синаптическую щель. Этот процесс может блокироваться фенамином, антихолинергическими и антигистаминными препаратами, некоторыми веществами, применяемыми для лечения паркинсонизма. Активируя α₂-адренорецепторы хромаффинных клеток и пресинаптических нейронов, дофамин участвует в регуляции секреции К. Функция дофамина реализуется благодаря специфическим дофаминовым рецепторам, которые имеются в брыжеечных, почечных сосудах, венечных сосудах сердца и сосудах основания головного мозга. Бедренные артерии, сосуды кожи и скелетных мышц чувствительны к дофамину. Активность дофаминовых рецепторов усиливают апоморфин, тетрагидропапаверолин; галоперидол блокирует дофаминовые рецепторы. Дофамин активирует α- и β-адренорецепторы слабее, чем другие катехоламины.
Дофамин вызывает повышение сердечного выброса, расширение кровеносных сосудов почек и усиление почечного кровотока, увеличение клубочковой фильтрации, диуреза, экскреции с мочой калия и натрия, улучшает кровоток в брыжеечных и венечных сосудах сердца, способен оказывать и сосудорасширяющее действие. Стимулируя гликогенолиз и подавляя утилизацию глюкозы тканями, дофамин вызывает повышение концентрации глюкозы в крови. Он стимулирует образование соматотропного гормона и его концентрацию в крови, но тормозит секрецию пролактина. Недостаточный синтез дофамина в стриопаллидарной системе обусловливает нарушение двигательной функции — синдром Паркинсонизма и Гиперкинезы. Резкое повышение экскреции дофамина и его метаболитов с мочой наблюдается при гормонально-активных опухолях, исходящих из тканей периферической нервной системы, а также при введении препарата леводопа (L-ДОФА). При гиповитаминозе В₆, наблюдающемся, например, при хроническом алкоголизме, в тканях головного мозга увеличивается содержание дофамина, появляются его метаболиты, которые отсутствуют в норме.

В крови содержание свободного дофамина в норме составляет около 140 пг/мл. Концентрация его парных соединений (конъюгатов) с серной и глюкуроновой кислотами в крови составляет 0,2—3,2 нг/мл, в суточном количестве мочи содержится 75—200 мкг свободного дофамина, конъюгированного — 65—400 мкг. При паркинсонизме отмечается уменьшение экскреции дофамина. Наличие симпатобластомы подтверждается повышенным выведением дофамина с мочой (в 2—10 раз выше нормы).

Дофамин, вводимый в организм извне, плохо проникает через гематоэнцефалический барьер, поэтому при лечении паркинсонизма вводят L-ДОФА, из которого дофамин образуется в организме: установлена прямая зависимость между концентрацией дофамина в крови и физиологической активностью этого препарата.
Норадреналин (норэпинефрин) синтезируется хромаффинными клетками мозгового вещества надпочечников и симпатическими нейронами. Его секреция и выброс в кровь усиливаются при стрессе, кровотечениях, тяжелой физической работе и других ситуациях, требующих быстрой перестройки гемодинамики. Специализированные норадренергические нейроны образуют ядра в продолговатом, среднем и промежуточном мозге и в области моста мозга (см. Головной мозг). Т.к. норадреналин оказывает сильное сосудосуживающее действие, его выброс в кровь играет ключевую роль в регуляции скорости и объема кровотока. При аллергических реакциях немедленного типа (см. Аллергия) норадреналин, как и адреналин, выделяется в кровь в повышенных количествах. В норме в крови содержится 104—548 нг норадреналина в 1 л, а суточном количестве мочи — 0—100 мкг. Увеличение содержания норадреналина в моче отмечается при хромаффиноме (в 10—100 раз), инфаркте миокарда (Инфаркт миокарда), симпатобластоме (в 2—10 раз), гипертонической болезни I (латентной) стадии, почечной гипертензии, черепно-мозговой травме, гипертензивной форме вегетососудистой дистонии (вегетососудистой дисфункции), маниакальной фазе маниакально-депрессивного психоза, хроническом алкоголизме и др. Уменьшение выделения норадреналина с мочой сопровождает почечную недостаточность, депрессивную стадию маниакально-депрессивного психоза, миастению.
Адреналин (эпинефрин) в основном синтезируется в хромаффинных клетках мозгового вещества надпочечников из дофамина и норадреналина. Секреция адреналина и выброс его в кровь усиливаются в тех случаях, когда необходима срочная адаптивная перестройка обмена веществ (например, при стрессе, гипогликемических состояниях и др.). Адреналин проявляет в основном так называемые метаболические эффекты — он повышает потребление тканями кислорода, концентрацию глюкозы в крови, увеличивает скорость и объем кровотока в печени. В норме в крови содержится в среднем 0,13 мкг адреналина в 1 л, а в суточном количестве мочи — 1—15 мкг. Увеличение выведения адреналина с мочой обнаруживается при хромаффиноме (в 10—100 раз по сравнению с нормой), симпатобластоме (в 2—10 раз), гипертонической болезни I стадии, гипертонических кризах, почечной гипертензии, гипертензивной форме вегетососудистой дистонии, черепно-мозговой и других видах травмы, маниакальной стадии маниакально-депрессивного психоза, остром периоде инфаркта миокарда, хроническом алкоголизме. Экскреция адреналина с мочой уменьшается при почечной недостаточности, депрессивной стадии маниакально-депрессивного психоза, миастении, миопатии, гиперкинезах, мигрени и др.
Препараты катехоламинов, применяющиеся преимущественно для купирования приступов бронхиальной астмы, аллергического ринита, при коллапсе, передозировке инсулина и других состояниях, — см. Адреноблокирующие средства, Адреномиметические средства.

Библиогр.: Васильев В.Н. и Чугунов В.С. Симпатико-адреналовая активность при различных функциональных состояниях человека, М., 1985; Клиническая оценка лабораторных тестов, под ред. Н.У. Гица, пер. с англ., с. 200, М., 1986; Розен В.Г. Основы эндокринологии, с. 289, М., 1984; Старкова Н.Т. Клиническая эндокринология (проблемы фармакотерапии), М., 1983.

Катехоламины (адреналин, норадреналин, дофамин) и серотонин в крови – 4 параметра. Метод ВЭЖХ.

Катехоламины – это группа сходных гормонов, вырабатываемых мозговым веществом надпочечников. Основные катехоламины: дофамин, адреналин (эпинефрин) и норадреналин. Они выбрасываются в кровь в ответ на физический или эмоциональный стресс и участвуют в передаче нервных импульсов в мозг, способствуют высвобождению глюкозы и жирных кислот в качестве источников энергии, расширению бронхиол и зрачков. Норадреналин сужает кровеносные сосуды, повышая кровяное давление, а адреналин учащает сердцебиение и стимулирует обмен веществ. После завершения своего действия эти гормоны расщепляются на физиологически неактивные вещества (гомованилиновую кислоту, норметанефрин и т. д.).

В норме катехоламины и продукты их распада присутствуют в организме в небольших количествах. Их содержание значительно возрастает на короткое время только при стрессах. Однако хромаффинные и другие нейроэндокринные опухоли могут вызывать образование больших количеств катехоламинов, что приводит к значительному повышению уровней этих гормонов и продуктов их распада в крови и моче. Это грозит длительными или кратковременными повышениями кровяного давления и, соответственно, сильными головными болями. Другие симптомы повышенного содержания катехоламинов включают в себя дрожь, повышенное потоотделение, тошноту, беспокойство и покалывание в конечностях. Кроме катехоламинов, феохромоцитомы могут синтезировать серотонин, адренокортикотропный гормон, вазоактивный интестинальный пептид, соматостатин и другие гормоны. Соответствий между размерами опухоли, уровнем катехоламинов в крови и клинической картиной не существует.

Серотонин не является катехоламином, но также относится к группе биогенных аминов с гормональной и нейромедиаторной активностью. Он синтезируется из аминокислоты триптофана и хранится в энтерохромаффинных клетках желудочно-кишечного тракта (80-95 % от общего количества), различных структурах головного мозга, тучных клетках кожи, тромбоцитах и некоторых других эндокринных органах. Серотонин понижает порог болевой чувствительности, регулирует функцию гипофиза, влияет на сосудистый тонус, свертываемость крови, моторику и секреторную активность желудочно-кишечного тракта.

Примерно 90 % хромаффинных опухолей находятся в надпочечниках. Большинство из них являются доброкачественными и не распространяются за пределы надпочечников, хотя могут продолжать расти. Без дальнейшего лечения по мере роста опухоли со временем проявления болезни иногда становятся все более тяжелыми. Повышенное кровяное давление, вызванное хромаффинной опухолью, чревато повреждением почек и сердца и даже кровоизлиянием или сердечным приступом.

В большинстве случаев эти опухоли удаляются хирургическим путем, после чего содержание катехоламинов значительно уменьшается, а связанные с опухолью симптомы и осложнения смягчаются или вовсе исчезают.

Исследование крови выявляет количество гормона на момент взятия анализа, тогда как исследование мочи – за предыдущие 24 часа.

Исключить из рациона бананы, авокадо, сыр, кофе, чай, какао, пиво в течение 48 часов до исследования.
Не принимать пищу в течение 12 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
Отменить (по согласованию с врачом) симпатомиметики за 14 дней до исследования.
Исключить (по согласованию с врачом) прием мочегонных препаратов в течение 48 часов до сбора мочи.
Полностью исключить (по согласованию с врачом) прием лекарственных препаратов в течение 24 часов перед исследованием.
Исключить физическое и эмоциональное перенапряжение в течение 24 часов до исследования.
Не курить в течение 24 часов до исследования.

Поскольку на результаты данного анализа способны влиять многие факторы, а хромаффинные опухоли встречаются довольно редко, показатели часто бывают ошибочно положительными. Для уверенной постановки диагноза необходимо общее обследование пациента: оценка его физического и эмоционального состояния, принимаемых им лекарств и употребляемой пищи. При установлении мешающих точности анализа факторов и их устранении анализ часто проводят повторно, чтобы выяснить, будет ли уровень катехоламинов по-прежнему высоким. Кроме того, для подтверждения результатов может быть назначен тест на метанефрин в крови и/или в моче и магнитно-резонансная томограмма опухоли.

Повышенный уровень катехоламинов у пациента, который раньше уже лечился от хромаффинной опухоли, свидетельствует о рецидиве опухоли или о том, что терапия была не совсем эффективной.

Если концентрация катехоламинов в норме, то наличие хромаффинной опухоли маловероятно. Однако эти опухоли не всегда способствуют выработке катехоламинов с постоянной интенсивностью. Если в последнее время нет обострений гипертонии, то концентрация катехоламинов может быть близкой к норме даже при имеющейся феохромоцитоме.

Возможные причины повышения уровня серотонина: карциноидные опухоли; медуллярный рак щитовидной железы; опухоли яичка; целиакия; эндокардит; демпинг-синдром; острая кишечная непроходимость; муковисцидоз; острый инфаркт миокарда; прием лекарств (парацетамола, диазепама, напроксена, пиндолола). Причины понижения уровня серотонина: мастоцитоз; фенилкетонурия; синдром Дауна; карциноидные опухоли прямой кишки; болезнь Хартнупа; прием лекарств (этанола, имипрамина, изониазида, сульфасалазина).

Что может влиять на результат?

Принимаемые лекарства (ацетаминофен, аминофилин, амфетамины, препараты для подавления аппетита, кофеинсодержащие препараты, хлоралгидрат, клонидин, дексаметазон, диуретики, эпинефрин, этанол, инсулин, имипрамин, литий, метилдофа, никотин, нитроглицирин, капли в нос, трициклические антидепрессанты и сосудорасширяющие средства).
Употребляемая пища (чай, кофе, алкоголь).
Стрессы.


Катехоламины крови (адреналин, норадреналин, дофамин, серотонин) и их метаболиты в моче (ванилилминдальная кислота, гомованилиновая кислота, 5-гидроксииндолуксусная кислота)

Катехоламины крови (адреналин, норадреналин, дофамин, серотонин) и их метаболиты в моче (ванилилминдальная кислота, гомованилиновая кислота, 5-гидроксииндолуксусная кислота)

2800 ₽

Катехоламины крови (адреналин, норадреналин, дофамин, серотонин) — биологически активные вещества, относящиеся к биогенным аминам.

Адреналин — гормон, синтезируется мозговым веществом надпочечников. По химическому строению является катехоламином. Вырабатывается из тирозина. Синтез повышается при стрессе и кровопотери. Под действием адреналина происходит сужение сосудов (повышение артериального давления), перераспределение крови (кровь оттекает из печени и селезенки в сосуды тела, тем самым пополняется ОЦК и улучшается кровоснабжение органов).

Норадреналин — нейромедиатор, обеспечивает химическую передачу нервного импульса в норадренергических синапсах центральной и периферической нервных системах. Образуется из дофамина. По химическому строению относится к группе катехоламинов. Является предшественником адреналина, схож с ним по биологическому действию.

Дофамин – гормон и нейромедиатор, предшественник норадреналина и адреналина. Дофамин обладает рядом физиологических свойств, характерных для адренергических веществ. Участвует в регуляции пищеварительной системы, почек, сердца и сосудов.

Серотонин — не является катехоламином, но относится к группе биогенных аминов с гормональной и нейромедиаторной активностью. Синтез осуществляется из аминокислоты триптофана. Серотонин снижает порог болевой чувствительности, регулирует функцию гипофиза, влияет на тонус сосудов, свертываемость крови, моторику и секреторную активность ЖКТ.

Ванилилминдальная кислота- основной окончательный метаболит катехоламинов, который происходит в печени. Выделяется с мочой в больших количествах. Является тестом скрининга на феохромоцитому, опухолей, секретирующих катехоламины и позволяет оценить функциональное состояние мозгового вещества надпочечников.

Гомованилиновая кислота – является основным окончательным метаболитом дофамина. В печени большая его часть превращается в ГВК, которая экскретируется почками. В связи с этим в моче обнаруживаются лишь небольшие количества неизмененного дофамина.

5-Гидроксииндолуксусная кислота в моче-показатель обмена серотонина в организме. При некоторых опухолях кишечника, бронхов, яичников, предстательной железы, феохромоцитоме — образуется чрезмерное количество серотонина, который затем превращается в 5-Гидроксииндолуксусная кислота и выводится с мочой.

Исследование содержания катехоламинов и их метаболитов используется в диагностике хромаффинных опухолей, гипертензивных состояний.

Исследование уровня катехоламинов в крови (адреналин, норадреналин, дофамин) и серотонина

Общая информация об исследовании
Адреналин — гормон мозгового вещества надпочечников. Из мозгового вещества надпочечников он поступает в кровоток и действует на клетки отдалённых органов. Его содержание в крови зависит от тонуса симпатической системы. В гепатоцитах (клетки печени) адреналин стимулирует распад гликогена и тем самым повышает содержание глюкозы в крови. В жировой ткани адреналин активирует липазу и процесс расщепления тиреоглобулина. Адреналин усиливает сердечные сокращения и увеличивает их частоту, повышает артериальное давление в основном за счёт систолического. Адреналин расширяет сосуды мышц
и сердца и суживает сосуды кожи, слизистых оболочек и органов брюшной полости. Он играет большую роль в реакции организма на стрессовые ситуации. Под его влиянием увеличивается продукция АКТГ (адренокортикотропный гормон), а следовательно, и кортикостероидов. Он повышает чувствительность щитовидной железы к действию ТТГ (тиреотропного гормона). Концентрация адреналина в крови характеризует гуморальную часть симпатической нервной системы.
В отличие от адреналина, норадреналин попадает в плазму крови преимущественно из симпатических нервных окончаний (большая его часть вновь поглощается нейронами, а 10−20% попадает в кровь). Только очень небольшая часть норадреналина крови образуется в мозговом слое надпочечников. Действие норадреналина связано с преимущественным влиянием на α-адренорецепторы, в то время как адреналин действует на α и β-адренорецепторы. Концентрация норадреналина в крови характеризует активность нейронов симпатической нервной системы.
Дофамин – это нейромедиатор центральной нервной системы (поражение дофаминергической системы связано с патогенезом болезни Паркиснона), предшественник норадреналина и адреналина в ходе их синтеза, медиатор паракринной регуляции в ряде периферических органов (в том числе слизистой желудочно-кишечного тракта, почках). Минорная часть дофамина крови имеет источником нервную систему, менее 2% составляет вклад надпочечников. 
Определение катехоламинов используется в клинической практике главным образом для диагностики феохромоцитомы и дифференциальной диагностики артериальных гипертензий.

Серотонин — биогенный амин, содержащийся главным образом в тромбоцитах. От 80 до 95% общего количества серотонина в организме синтезируется и хранится в энтерохромаффинных клетках ЖКТ (желудочно-кишечного тракта). Серотонин образуется из триптофана (аминоркислота) в результате декарбоксилирования. В энтерохромаффинных клетках ЖКТ большая часть серотонина адсорбируется тромбоцитами и поступает в кровеносное русло. В большом количестве этот амин локализуется в ряде отделов головного мозга, его много в тучных клетках кожи, он обнаружен во многих внутренних органах, в том числе различных эндокринных железах.
Серотонин вызывает агрегацию тромбоцитов и полимеризацию молекул фибрина, при тромбоцитопении способен нормализовать ретракцию кровяного сгустка. Он оказывает стимулирующее действие на гладкую мускулатуру сосудов, бронхиол, кишечника. Оказывая возбуждающее влияние на гладкую мускулатуру, серотонин суживает бронхиолы, вызывает усиленную перистальтику кишечника, а оказывая сосудосуживающее влияние на сосудистую сеть почек, приводит к снижению диуреза. Недостаточность серотонина лежит в основе функциональной кишечной непроходимости.

Показания для назначения анализа крови на катехоламины:

• диагностика и мониторинг катехоламин-секретирующих опухолей – феохромоцитом, параганглиом, нейробластом;
• оценка эндокринных причин повышения артериального давления;
• в комплексе углубленных исследований при состояниях, связанных с дисфункцией симпатической нервной системы (включая застойную сердечную недостаточность, ортостатические нарушения, панические атаки; метаболические нарушения при ожирении, диабете; острую астму, мигрень, психические депрессии и др.).

Показания для назначения анализа крови на серотонин:
диагностика злокачественных опухолей желудочно-кишечного тракта, особенно с метастазами злокачественного карциноида в печень.

Литература:
1. Кишкун А.А. Иммунологические исследования и методы диагностики инфекционных заболеваний в клинической практике. — М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2009.
2. Потемкин В.В. Эндокринология. — М.: ООО «Медицина», 2013.
3. Эндокринология: Учебник / И.И. Дедов, Г.А. Мельниченко, В.В. Фадеев — М.: ГЭОТАР — Медиа, 2007.

Катехоламиныи йодтиронины Катехоламины

Катехоламины (КА)
синтезируются из тирозина. Адреналин
(А) у человека синтезируется в мозговом
веществе надпочечников. После синтеза
депонируется в хромаффинных гранулах.
При поступлении нервного импульса
адреналин выбрасывается в кровь и
действует как дистантный (циркулирующий)
гормон. Дофамин (ДА) синтезируется в
синапсах базальных ядер головного мозга
и в периферических тканях (в ЖКТ и
почках). Норадреналин (НА) – в стволе
мозга и симпатических нейронах, после
синтеза они депонируются в везикулах.
Под влиянием нервного импульса НА и ДА
выделяются (освобождаются) в синапс.
Синапс это место функционального
контакта между нейронами. Последующая
судьба КА может быть различной (рис.19).

1. КА связываются
   со своими рецепторами на клетках-мишенях
   и вызывают эффекты.

2. КА связываются с
   a₂-рецепторами
   пресинаптических нейронов и вызывают
   аутоингибирование. Это отрицательная
   обратная связь, через которую прекращается
   синтез КА.

3. КА кровью переносятся
   к органам, в клетках которых, они
   метаболизируются и инактивируются
   ферментами. Главные ферменты метаболизма
   – КОМТ (катехол-О-метилтрансфераза) и
   МАО (моноаминооксидаза). КОМТ –
   цитозольный фермент, использующий
   S-аденозилметионин, его
   активность максимальна в печени. МАО
   локализованы во внешней мембране
   митохондрий, имеется два изофермента.
   МАО А дезаминирует серотонин, ДА, НА и
   А. МАО В дезаминирует только ДА. МАО
   наиболее активны в почках, печени и
   кишечнике. Конечные метаболиты КА
   образуют сульфатные конъюгаты и
   выводятся с мочой.

4. Часть КА
   инактивируется путем обратного захвата
   нервными окончаниями пресинаптических
   нейронов (но не хромаффинными клетками).
   Метаболизм и обратный захват важны для
   прекращения действия КА, но обратный
   захват сохраняет КА для повторного
   использования.

5. Небольшая часть
   КА из синапса диффундирует в плазму
   (дистантное действие).

Все 5 процессов
могут быть мишенями для лекарственного
воздействия. Так, например, в патогенезе
депрессии имеет значение снижение
уровня норадреналина или серотонина в
синапсах. Для лечения депрессий назначают
ингибиторы МАО А, которые улучшают
настроение, психомоторную активность.
При использовании этих лекарств
необходимо исключить из пищи продукты,
богатые аминами – сыр, копчёности, кофе,
пиво. Может развиться гипертонический
криз. Ингибиторы МАО А несовместимы со
многими лекарствами. Считается, что
лучше ингибиторы обратного захвата:
неспецифические–амитриптилин,
селективные для серотонина – флуоксетин,
для норадреналина –ребоксетин. Эти же
лекарства применяют при других синдромах:
навязчивые состояния, паника,
посттравматический стресс, социальные
фобии, булимия.

Дофамин
– связывается с D-рецепторами
клеток мишеней. D₁
–рецепторы
сопряжены с системой: G_s-белок
®
АЦ ®
цАМФ ®
ПК А ®
фосфорилированный белок®эффект.
D₂-рецепторы
сопряжены с G-ингибиторными
белками в системах цАМФ, и Са²⁺,
что приводит к ингибированию АЦ и
Са²⁺-каналов,
а также к открытию К⁺-каналов.
Дофамин – нейротрансмиттер, дистантный
и локальный гормон. Он стимулирует
двигательную активность, противодействует
эффектам глутамата и ацетилхолина.

Рис.19.Освобождение
КА, их действие и инактивация

При
паркинсонизме происходит гибель нейронов
черного вещества и стриатума, в результате
снижения количества ДА возникает
медлительность, скованная походка,
тремор, отсутствие мимики. Симптоматическое
лечение – введение ДОФА (он проходит
ГЭБ) и агонистов ДА-рецепторов (современное
лечение – введение нейротрофические
ФР и генотерапия). Через D₂-рецепторы
ДА снижает секрецию пролактина. Пролактин
у женщин тормозит менструальный цикл,
способствует образованию молока. У
мужчин увеличивает количество рецепторов
андрогенов. Влияет на поведенческие
реакции – чувство материнства и
отцовства. Недостаточность этого эффекта
вызывает избыток пролактина и синдром
аменореи-галактореи у женщин, гинекомастии
и импотенции у мужчин. Лечение –
D₂-агонисты
(бромокриптин, каберголин).

ДА
важен для исследовательской и творческой
активности, внимания, обучения, памяти,
эмоционального поведения. Избыточная
чувствительность D_2,3-R
имеет место в патогенезе шизофрении.
Это самое частое психическое заболевание.
Протекает по-разному – бред, инакомыслие
и т.д. Блокаторы этих рецепторов
(сульпирид) дают антипсихотический
эффект. ДА-рецепторы играют критическую
роль в механизмах эмоционального
вознаграждения, имеют отношение к
действию психостимуляторов (кокаин,
амфетамин), а вторично к действию
никотина, алкоголя, наркотиков.

ДА
как периферический пара- и аутокринный
гормон на 50% образуется в ЖКТ. ДА угнетает
перистальтику, в избытке вызывает
тошноту, рвоту. Снимают эти эффекты
периферические D₂-,блокаторы.ДА
образуется в проксимальных канальцах
почек, где увеличивает почечный кровоток,
клубочковую фильтрацию, экскрецию
натрия и воды, снижает синтез альдостерона,
действие ангиотензина и антидиуретического
гормона. ДА в сосудах действует в
зависимости от дозы: малые дозы снижают,
а большие повышают АД. Для клиники важно,
что простое увеличение дозы превращает
вазодилатирующий эффект в вазоконстрикторный.

А
и НА реализуют функции симпатико-адреналовой
системы (САС). Она включает 3 отдела:
центральный – НА (головной мозг),
периферический – НА (симпатические
нервы), гормональный – А (мозговое
вещество надпочечников). САС выполняет
3 функции:

1. Гомеостатическая– сохранение гомеостаза (АД, глюкоза.и
   т.д.) при умеренной нагрузке, гипоксии,
   голоде, охлаждении.

2. Аварийная– неотложная. Это реакция на стресс
   (боязнь, борьба, бегство). Эта функция
   обеспечивает быструю перестройку
   метаболизма, освобождаются другие
   гормоны стресса, особенно ГКС, паратирин
   и др. при травмах, шоке, отрицательных
   эмоциях.

3. Адаптационно-трофическая– функция обеспечивает оптимальный
   режим работы всех систем, иногда полезно
   сопротивление факторам среды
   (резистентность), иногда уступка среде
   (толерантность).

Норадреналин
головного мозга активирует вегетативные
центры ствола мозга и гипоталамуса,
стимулирует синтез и секрецию гормонов
мозгового вещества и коры надпочечников.
Стимулирует внимание, запоминание и
высшие функции мозга – поведение,
мышление, эмоции (гнев, ярость,
агрессивность– отсюда «гормон волка»,
бодрость, бдительность, психологическая
мобилизация). Другие эмоции связаны с
адреналином – страх, уныние, тревога
(«гормон зайца»).

А
и НА действуют на все виды обмена во
всех клетках – это гормоны универсального
действия. Увеличивают потребление
кислорода, стимулируют дыхательную
цепь, синтез АТФ, теплопродукцию, вызывают
распад гликогена до глюкозы в печени и
до лактата в мышцах, глюконеогенез. Они
стимулируют распад жира, синтез кетоновых
тел и ХС. Все метаболические эффекты
поставляют энергию для активности ГМ,
сердца, легких, мышц. Тяжелый стресс
приводит к централизации кровообращения:
кровоток усиливается в головном мозге,
сердце за счёт вазоконстрикции в коже,
брюшной полости, лимфоидной ткани.
Умеренный выброс КА полезен и необходим,
это их защитное действие, патологические
последствия вызывает избыток гормонов
стресса, который является фактором
риска АТС, ИБС, депрессии, онкологических
заболеваний.

Эффекты
НА и А реализуются через адренорецепторы
–a₁,
a₂,
b₁,
b₂
,
в жировой ткани через b₃(рис.20)Разные
типы клеток содержат разные рецепторы.
Набор рецепторов на клетках может
меняться в зависимости от фазы их
жизненного цикла. Количество
адренорецепторов меняется при разных
функциональных состояниях и болезнях.
Например, перед родами в матке увеличивается
количество a₁—
и снижается количество b₂-АР,
количество b₁
–рецепторов
увеличивается при гипертиреозе и
снижается при сердечной недостаточности.

Адренорецепторы
сопряжены с системами вторых посредников.
Через a₁-рецепторы
происходит увеличение ИФ₃
и Са²⁺,
ДАГ и ПК С; через a₂–
снижение цАМФ, Са²⁺,
открытие К⁺-каналов.
Через b₁
и b₂,
повышается цАМФ. Через разные
адренорецепторы возникают разные
клеточные эффекты. Иногда эти эффекты
противоположны, например, через a₁-R
происходит сокращение гладких мышц
сосудов, бронхов, матки, уретры, а через
b₂-R
– расслабление гладких мышц этих
органов. В других случаях, эффекты
совпадают. Так, например, гликогенолиз
в печени ускоряется и через a₁—
и через b₂—
адренорецепторы.

Рецептороселективные
эффекты необходимо знать, потому что в
медицине широко применяются лекарственные
препараты, избирательно стимулирующие
или блокирующие разные адренорецепторы.
Адреналин и норадреналин применяют в
медицине ограничено, так как они не
избирательны (адреналин действует на
всечетыре типа адренорецепторов, НА–
на три) и вызывают побочные эффекты,
кроме того, они очень быстро метаболизируются
и инактивируются (рис.21).

Рис.20.
Рецептороселективные эффекты катехоламинов

Назначают
А и НА как лекарства: сосудосуживающие
в каплях для носа, для более длительного
действия анестетика и уменьшения
кровотечения в стоматологии, улучшения
работы сердца при шоке. Селективные
агонисты и антагонисты лучше, дейтсвуют
в меньшихдозах и дают меньше побочных
эффектов. Селективные a₁-агонисты
(мезатон, мидодрин) назначают при резком
падении АД. a₁-антагонисты
(празозин) и b-блокаторы
(метопролол) используют для лечения
гипертонии, особенно при хронической
сердечной недостаточности они могут
снизить ремодулирование сосудов и
миокарда и риск внезапной смерти.
Агонисты a₂-рецепторов
(клонидин) можно использовать для снятия
гипертонического криза, как вспомогательные
для наркоза, но не для систематического
использования. a₁-блокаторы
используют при доброкачественной
гипертрофии простаты. b₁-блокаторы
назначают при гипертонии, аритмиях,
хронической сердечной недостаточности,
для снятия сердечных жалоб при
гипертиреозе. b₂-агонисты
(сальбутамол) применяют для расширения
бронхов при снятии приступов бронхиальной
астмы, а также в акушерстве – для
предупреждения преждевременных родов
(гинипрал).

Рис.21.
Селективность к адренорецепторам
лекарственных препаратов

Повышение уровня метилированных производных катехоламинов — патогномоничный лабораторный признак феохромоцитомы | Кузнецов

Феохромоцитома выявляется в 20—150 наблюдениях на 100 000 аутопсий [5, 8]. Особенно неутешительны данные о том, что в 30—60% наблюдений диагноз феохромоцитомы устанавливается посмертно [9].

На современном этапе результаты топической и лабораторной диагностики феохромоцитом представляются достаточно информативными, в большинстве исследований приводятся результаты, близкие к абсолютным. Однако применяются эти методы в поздние сроки заболевания, а не на этапе первичной диагностики. Если углубленное гормональное и топическое обследование всех больных с высокими цифрами артериального давления (АД) проводить как скрининг опухолей надпочечников, то финансовые затраты по этой статье будут сравнимы с медицинским бюджетом отдельных стран. Актуальной задачей является выбор чувствительного и высокоспецифичного (последнее наиболее важно) лабораторного показателя, который смог бы решить как эпидемиологическую задачу исключения симптоматического характера гипертензии, так и проблему дифференциальной диагностики опухолей надпочечников.

Среди методов лабораторной диагностики хромаффинных опухолей до последнего времени наиболее часто использовался метод определения экскреции адреналина, норадреналина и ванилилмин- дальной кислоты (ВМК) в суточной моче, а также в моче, собранной в течение 3 ч после гипертензивного приступа.

Чувствительность метода, определяющего экскрецию катехоламинов и их метаболитов в моче, собранной в течение 3 ч после гипертензивного криза, колеблется в широких пределах — от 65 до 89% [3, 6]. Исследование выполняется у пациентов с пароксизмальным типом артериальной гипертензии. Невысокая чувствительность метода определяется тем, что причины гипертензивного криза у больных с феохромоцитомой могут быть различными. Кроме опухолевой экскреции катехоламинов в сосудистое русло, причиной подъема АД может быть высвобождение избытка норадреналина из пресинаптического депо [3]. В последнем случае повышения катехоламинов в моче выявлено не будет. Метод неспецифичен в отношении больных с симпатоадреналовыми кризами неопухолевого генеза. На результаты определения могут повлиять большое исходное количество мочи в мочевом пузыре на момент приступа, прием гипотензивных препаратов, пищи с высоким содержанием ванилина, а также наличие почечной недостаточности, предшествующие физическая и эмоциональная нагрузки. Осложняет интерпретацию результатов отсутствие общепринятых референсных значений для 3-часовой экскреции катехоламинов. Результаты вынужденно сравниваются с нормами суточной экскреции катехоламинов, которая является усредненной, включающей как фазу сна и отдыха, так и фазу бодрствования.

Чувствительность метода определения суточной экскреции адреналина, норадреналина и ВМК у больных с феохромоцитомой уступает чувствительности определения этих показателей при 3-часовой экскреции и составляет 50—82% [3, 6]. Метод может быть использован при различных вариантах течения гипертензии у больных с феохромоцитомой, в то время как 3-часовая экскреция исследуется лишь после приступообразного подъема АД. Определение суточной экскреции катехоламинов имеет большую специфичность из-за нивелирования пароксизмальных колебаний экскреции катехоламинов у здоровых (в отношении феохромоцитомы) лиц.

Для исследования свободных катехоламинов плазмы (адреналина, норадреналина) забор крови необходимо проводить в момент интенсивного опухолевого выброса. Это связано с быстрым разрушением и выведением свободных катехоламинов из плазмы (менее 1 мин), поэтому надежность определения этих показателей крайне мала. На современном этапе метод практически не применяется.

Общим недостатком лабораторных методов определения адреналина и норадреналина в плазме, 3-часовой и суточной экскреции катехоламинов является то, что повышение этих показателей часто встречается при заболеваниях, в патогенезе которых отмечается гиперфункция симпатико-адреналовой системы. В спектр этих нозологий можно включить гипертоническую болезнь, нейроцирку- ляторную дистонию с симпатоадреналовыми кризами, синдром тиреотоксикоза, а также различные психические расстройства, сопровождающиеся паническими состояниями. Исходя из изложенного выше, можно заключить, что на основании изолированной информации об экскреции адреналина и норадреналина диагноз хромаффинной опухоли ни подтвердить, ни опровергнуть нельзя.

Определение уровня метилированных производных катехоламинов (МПК) в биологических средах использовалось для диагностики феохромоцитомы достаточно давно. Однако лишь в конце XX столетия была обоснована патогенетическая связь повышенного уровня МПК и наличия хромаффинной опухоли [4, 7].

В норме (при отсутствии феохромоцитомы) МПК образуются в результате инактивации (метилирования) норадреналина в синаптическом пространстве ферментом катехоламин-О-метил- трансферазой. Было доказано, что этот фермент вырабатывается клетками любой хромаффинной опухоли. Возможно, что этот процесс является адапторным механизмом внутриопухолевой инактивации катехоламинов. С практической точки зрения бывает трудно объяснить, как опухоль больших размеров (5 см и более) может протекать бессимптомно. В нашей практике есть наблюдения, когда манифестация клинических проявлений феохромоцитомы размером 10 см отмечена за 2—3 мес до постановки диагноза. На ранних этапах изучения хромаффинных опухолей среди причин позднего проявления клинической картины гипер- катехоламинемии отмечали внутриопухолевые кровоизлияния [2], что нелогично, так как кровоизлияние не может объяснить длительное скрытое клиническое течение феохромоцитомы. Предположение, что при злокачественном характере роста снижается дифференцировка хромаффинных клеток и, как следствие, утрачивается возможность синтезировать катехоламины, также маловероятно, потому что, как правило, в процессе роста опухоли клинические проявления гиперкатехоламинемии возникают в поздние сроки и нарастают по интенсивности.

Цель исследования — определить чувствительность и специфичность определения суточной экскреции МПК в диагностике феохромоцитомы.

Материалы и методы

Экскреция метанефрина, норметанефрина в суточной моче определялась в лаборатории гормонального анализа Эндокринологического научного центра (ЭНЦ) РАМН методом иммуноферментно- го анализа с помощью коммерческих наборов фирмы IBL (Германия) для метанефрина и норметанефрина.

С декабря 2003 по декабрь 2005 г. в ЭНЦ РАМН проведено 280 исследований экскреции МПК в суточной моче. У 145 пациентов показанием к определению МПК являлось выявление гормональной активности при наличии опухоли надпочечников, у 135 больных — исключение симптоматического характера артериальной гипертензии.

За указанный выше период из 145 больных с опухолями надпочечников и забрюшинного пространства прооперированы 46 пациентов. Средний возраст оперированных больных варьировал от 9 до 75 лет (в среднем 41,3 года). Женщин было 27 (58,7%), мужчин — 19 (41,3%). Оперированные больные разделены на 2 группы. В 1-ю группу вошло 24 пациента, у которых при гистологическом исследовании выявлена хромаффинная опухоль. Средний возраст больных варьировал от 9 до 75 лет (в среднем 37,8 года). Среди них было 13 (54,2%) женщин, 11 (45,7%) мужчин. У всех больных 1-й группы отмечена надпочечниковая локализация феохромоцитомы, в том числе у 3 детей отмечено синхронное вненадпочечниковое поражение. У 2 мальчиков 9 и 11 лет дополнительно выявлялись параганглиомы, у девочки 16 лет — опухоль мочевого пузыря.

Во 2-ю группу включены 22 пациента, у которых удалены опухоли надпочечников коркового происхождения (21 больной) либо забрюшинные опухоли вненадпочечникового генеза (1 больной). Средний возраст больных варьировал от 11 до 67 лет (в среднем 44,3 года), женщин было 14 (63,6%), мужчин — 8 (36,4%). При гистологическом исследовании в этой группе были выявлены: у 7 больных — аденомы коры надпочечников с клинико-лабораторным синдромом первичного гиперальдостеронизма, у 6 — аденомы коры надпочечников без клинико-лабораторных признаков гормональной активности, у 5 — адренокортикальный рак, у 1 больного — аденома коры надпочечников с клинико-лабораторным синдромом гиперкортицизма, у 1 — лимфосаркома надпочечника, у 1 — адренолипома, у 1 больного — рак почки.

Статистическую обработку результатов исследования проводили с помощью прикладных программ «Statistica for Windows» (StatSoft. Inc. 1999).

Результаты и их обсуждение

У всех больных 1-й группы (с хромаффинными опухолями) отмечено увеличение хотя бы одного из показателей МПК не менее 110% по отношению к референсному значению верхней границы нормы. В среднем превышение уровня МПК по отношению к верхней границе нормы составило для метанефрина 456%, для норметанефрина 574%. Повышение уровня норметанефрина при нормальных значениях метанефрина выявлено у 11 пациентов 1-й группы. Повышение уровня метанефрина при нормальных значениях норметанефрина выявлено у 7 пациентов. Повышение обоих показателей отмечено у 6 пациентов.

У 6 больных 1-й группы не отмечено повышения АД, они были обследованы с предварительным диагнозом: гормонально-неактивная опухоль надпочечника. Размер клинически бессимптомных феохромоцитом варьировал от 4,5 до 11 см.

Одна больная длительное время наблюдалась по поводу «гормонально-неактивной» опухоли надпочечника (на основании нормальных показателей адреналина, норадреналина и ВМК суточной мочи) и «эссенциальной» (?) гипертонии. Данной больной оперативное лечение было предложено при размере опухоли 6 см, когда при обследовании было выявлено повышение суточной экскреции норметанефрина в 4 раза.

У 5 больных 1-й группы была определена экскреция МПК в сроки не менее 1 мес после проведения оперативного лечения. Во всех наблюдениях уровень МПК — в пределах нормы.

Чувствительность метода составила 100%.

У 21 из 22 больных 2-й группы с опухолями надпочечников и забрюшинного пространства нехромаффинного происхождения повышения уровня суточной экскреции МПК выявлено не было. У 1 больного 2-й группы с гистологически верифицированной смешанно-клеточной аденомой коры надпочечника было отмечено повышение суточной экскреции метанефрина на 17% выше верхней границы референсных значений.

Примечательно, что 3 больных из 2-й группы поступили в стационар с диагнозом: феохромоцитома надпочечниковой локализации с типичными для феохромоцитомы клиническими проявлениями; у 2 из них отмечено повышение уровня катехоламинов и ВМК суточной мочи. При гистологическом исследовании у 2 больных выявлена светлоклеточная аденома коры надпочечника, у 1 больной после дополнительного обследования выявлена альдостерома.

Содержание метанефрина, норметанефрина в суточной моче у пациентов с подтвержденным диагнозом феохромоцитомы

Специфичность метода составила 95,5%. Если учесть, что у больных с феохромоцитомами превышение референсных значений экскреции МПК отмечалось не менее, чем на 100%, то единственное «ложноположительное» заключение можно трактовать как сомнительное. С этой оговоркой специфичность метода в нашем исследовании достигает абсолютных значений.

У больных 1-й и 2-й групп единого спланированного исследования экскреции адреналина, норадреналина и ВМК в моче не проводилось. В ЭНЦ РАМН такое исследование проведено ранее [1]. Чувствительность метода определения 3-часовой экскреции составила 87,1%, специфичность 78%, аналогичные показатели для метода определения суточной экскреции составляют 57,7 и 82% соответственно. Статистические различия чувствительности и специфичности определения суточной экскреции МПК в сравнении с суточной и 3-часо- вой экскрецией катехоламинов достоверны (р < 0,01).

С целью определения доверительного диагностического интервала значений МПК для феохромоцитомы были статистически обработаны показатели 14 пациентов с повышенным содержанием метанефрина и 18 пациентов с повышенным содержанием норметанефрина (см. таблицу).

Нижняя граница доверительного диагностического интервала значений суточной экскреции МПК для феохромоцитомы составляет 714 мкг/сут для метанефрина и 1500 мкг/сут для норметанефрина.

Выводы

1. Уровень МПК является интегративным показателем опухолевой активности за 24 ч. Метод определения свободных МПК в плазме обладает высокой чувствительностью и специфичностью.
2. В лабораторной диагностике хромаффинных опухолей произошел качественный процесс — появилась возможность определения патогномоничного лабораторного признака феохромоцитомы — повышенного уровня МПК.
3. Применение данного метода позволяет решить еще более насущную с эпидемиологической точки зрения проблему. Нормальный уровень МПК в биологических жидкостях позволяет отрицать с высокой степенью вероятности симптоматический генез гипертонии, связанный с гиперпродукцией катехоламинов хромаффинной опухолью. Метод определения МПК может быть использован однократно у больных с артериальной гипертензией в качестве скрининга симптоматического характера заболевания.

1. Дедов И. И., Кузнецов Н. С., Бельцевич Д. Г., Куратев Л. В. II Пробл. эндокринол. — 2003. — Mi I. — С. 44-50.

2. Казеев К. Н., Куратев Л. В, Богданов В. И. // Сов. мед. — 1979. — № 12. — С. 70-75.

3. Bravo E. L., Gifford R. W. // N. Engl. J. Med. -1984. -Vol. 311.-P. 1298-1303.

4. Eisenhofer G. // J. Clin. Endocrinol. Metab. — 1998. — Vol. 83, N 6. — P. 2175-2185.

5. Gauer J. M, Kaser H., Zingg E. J. // Aktuel. Urol. — 1988. -Bd 19, N 1. — S. 7-12.

6. Goldstein R. E., O’Neill J. A., George W. et al. //Ann. Surg. — 1999. — Vol. 229, N 6. — P. 755-759.

7. Lenders J. W., Reiser H. R., Goldstein D. S. et al. // Ann. Intern. Med. — 1995. — Vol. 123, N 2. — P. 101-109.

8. McNeil A. R., Blok B. H., Koelmeyer T. D. et al. // Aust. N. Z. J. Med. — 2000. — Vol. 30, N 6. — P. 648-652.

9. Scully R. E, Mark E. J., McNeely W. F. et al. // N. Engl. J. Med. — 1988. — Vol. 319, N 20. — P. 1336-1343.

катехоламинов | химическое соединение | Britannica

катехоламин , любой из различных природных аминов, которые действуют как нейротрансмиттеры и гормоны в организме. Катехоламины характеризуются катехоловой группой (бензольное кольцо с двумя гидроксильными группами), к которой присоединена аминовая (азотсодержащая) группа. Среди катехоламинов есть дофамин, адреналин (адреналин) и норадреналин (норадреналин).

Все катехоламины синтезируются из аминокислоты l-тирозина в следующей последовательности: тирозин → допа (дигидроксифенилаланин) → дофамин → норэпинефрин (норадреналин) → эпинефрин (адреналин).Катехоламины синтезируются в головном мозге, мозговом веществе надпочечников и некоторыми симпатическими нервными волокнами. Конкретный катехоламин, который синтезируется нервной клеткой или нейроном, зависит от того, какие ферменты присутствуют в этой клетке. Например, нейрон, у которого есть только первые два фермента (тирозингидроксилаза и допа декарбоксилаза), используемые в последовательности, остановится на производстве дофамина и называется дофаминергическим нейроном (то есть при стимуляции он высвобождает дофамин в синапс).В мозговом веществе надпочечников фермент, катализирующий превращение норадреналина в адреналин, образуется только в присутствии высоких локальных концентраций глюкокортикоидов из прилегающей коры надпочечников; хромаффинные клетки в тканях вне мозгового вещества надпочечников не способны синтезировать адреналин.

l-допа хорошо известен своей ролью в лечении паркинсонизма, но его биологическое значение заключается в том, что он является предшественником дофамина, нейромедиатора, широко распространенного в центральной нервной системе, включая базальные ганглии головного мозга. (группы ядер в полушариях головного мозга, которые коллективно контролируют мышечный тонус, подавляют движение и контролируют тремор).Дефицит дофамина в этих ганглиях приводит к паркинсонизму, и этот дефицит, по крайней мере, частично устраняется введением l-допа.

При обычных обстоятельствах больше адреналина, чем норадреналина выделяется из мозгового вещества надпочечников. Напротив, больше норадреналина высвобождается из симпатической нервной системы в других частях тела. С физиологической точки зрения, основное действие гормонов мозгового вещества надпочечников и симпатической нервной системы заключается в инициировании быстрой генерализованной реакции «бей или беги».Эта реакция, которая может быть вызвана падением артериального давления или болью, физической травмой, резким эмоциональным расстройством или гипогликемией, характеризуется учащением пульса (тахикардия), беспокойством, повышенным потоотделением, тремором и повышением концентрации глюкозы в крови. (из-за гликогенолиза или распада гликогена в печени). Эти действия катехоламинов происходят во взаимодействии с другими нервными или гормональными реакциями на стресс, такими как повышение уровня адренокортикотропного гормона (АКТГ) и секреции кортизола.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Кроме того, тканевые ответы на различные катехоламины зависят от того факта, что на поверхности органов-мишеней и тканей есть два основных типа адренергических рецепторов (адренорецепторов). Рецепторы известны как альфа-адренорецепторы и бета-адренорецепторы или альфа-рецепторы и бета-рецепторы соответственно. Как правило, активация альфа-адренорецепторов приводит к сужению кровеносных сосудов, сокращению мышц матки, расслаблению мышц кишечника и расширению зрачков.Активация бета-адренорецепторов увеличивает частоту сердечных сокращений и стимулирует сокращение сердца (тем самым увеличивая сердечный выброс), расширяет бронхи (тем самым увеличивая поток воздуха в легкие и из них), расширяет кровеносные сосуды и расслабляет матку. Лекарства, блокирующие активацию бета-рецепторов (бета-блокаторы), такие как пропранолол, часто назначают пациентам с тахикардией, высоким кровяным давлением или болью в груди (стенокардия). Эти препараты противопоказаны пациентам с астмой, потому что они ухудшают сужение бронхов.

Катехоламины играют ключевую роль в метаболизме питательных веществ и выработке тепла телом (термогенез). Они стимулируют не только потребление кислорода, но и потребление топлива, такого как глюкоза и свободные жирные кислоты, тем самым выделяя тепло. Они стимулируют гликогенолиз и расщепление триглицеридов, отложенной формы жира, до свободных жирных кислот (липолиз). Они также играют роль в регуляции секреции нескольких гормонов. Например, дофамин подавляет секрецию пролактина, норэпинефрин стимулирует секрецию гонадотропин-рилизинг-гормона, а адреналин подавляет секрецию инсулина бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы.

Синтез катехоламинов — обзор

Синтез норэпинефрина

Биосинтез катехоламинов начинается с поглощения аминокислоты тирозина (TYR) цитоплазмой симпатических нейронов, адреномедуллярных клеток, возможно, парааортальных энтерохромаффинных центров мозга и специфических энтерохромаффинных центров головного мозга. Тирозингидроксилаза (TH) катализирует превращение TYR в DOPA. Это ферментативная стадия, ограничивающая скорость синтеза катехоламинов. Фермент стереоспецифичен, а тетрагидробиоптерин, ионизированное железо и молекулярный кислород регулируют активность TH.Дигидроптеридинредуктаза (DHPR) катализирует восстановление дигидроптерина, продуцируемого во время гидроксилирования TYR. Поскольку восстановленный птеридин, тетрагидробиоптерин, является ключевым кофактором TH, дефицит DHPR снижает степень гидроксилирования TYR для данного количества фермента TH. И фенилаланингидроксилаза, и TH требуют тетрагидробиоптерина в качестве сопутствующего фактора. Таким образом, дефицит DHPR также подавляет метаболизм фенилаланина и клинически проявляется как атипичная форма фенилкетонурии.

Множественные и сложные механизмы способствуют активации TH.Краткосрочные механизмы включают ингибирование по обратной связи с помощью ДОФА и катехоламинов и фосфорилирование фермента, последнее зависит от деполяризации мембраны, сократительных элементов и рецепторов. Долгосрочные механизмы включают изменения в синтезе TH. Во время вызванной стрессом симпатической стимуляции ускорение синтеза катехоламинов в симпатических нервах помогает поддерживать тканевые запасы NE. Даже при уменьшении запасов после продолжительной симпатоневральной активации усиленный нервный трафик может поддерживать уровни передатчика во внеклеточной жидкости.

Декарбоксилаза L-ароматических аминокислот (LAAAD, также называемая декарбоксилазой DOPA) катализирует превращение DOPA в DA. Этот фермент содержится во многих тканях, особенно в почках, кишечнике, печени и головном мозге. Активность LAAAD зависит от пиридоксальфосфата (витамин B ₆ ). Хотя LAAAD метаболизирует большую часть DOPA, образующегося в тканях, синтезирующих катехоламины, часть DOPA поступает в кровоток в неизменном виде. Это обеспечивает основу для использования уровней ДОФА в плазме для исследования синтеза катехоламинов.Ингибиторы LAAAD включают карбидопу и бенсеразид. Оба являются катехинами, которые с трудом проникают через гематоэнцефалический барьер. Ингибируя превращение ДОФА в ДА на периферии, карбидопа и бенсеразид повышают эффективность L-ДОФА и уменьшают его побочные эффекты при лечении болезни Паркинсона. Блокада LAAAD увеличивает уровни DOPA и снижает уровни DOPAC, дезаминированного метаболита DA. Темпы увеличения уровней ДОПА во внеклеточной жидкости и снижения уровней ДОПАК после острого ингибирования LAAAD обеспечивают in vivo и индексов активности TH.

Дофамин-β-гидроксилаза (DBH) катализирует превращение DA в NE. DBH локализован в пузырьках в клетках, которые синтезируют катехоламины, таких как норадренергические нейроны и хромаффинные клетки. Обработка резерпином, который блокирует транслокацию аминов из цитоплазмы аксонов в пузырьки, предотвращает превращение DA в NE в симпатических нервах. DBH содержит — и от этого зависит его активность — медь. Из-за этой зависимости у детей с болезнью Менкеса, редким, Х-сцепленным рецессивным наследственным нарушением метаболизма меди, есть нейрохимические доказательства одновременного увеличения биосинтеза катехоламинов и снижения превращения DA в NE с высоким соотношением DOPA: DHPG в плазме.Пациенты с врожденным отсутствием DBH имеют практически неопределяемые уровни как NE, так и DHPG, а также высокие уровни DA и DOPAC. Активность DBH также требует аскорбиновой кислоты (витамина C), которая обеспечивает электроны для гидроксилирования.

Фенилэтаноламин-N-метилтрансфераза (PNMT) катализирует превращение NE в EPI в цитоплазме хромаффинных клеток и некоторых нейронах ствола мозга.

Биосинтез катехоламинов — основы нейрохимии

Охарактеризованы ферментативные процессы, участвующие в образовании катехоламинов.Компоненты ферментов пути были очищены до гомогенности, что позволило провести подробный анализ их кинетики, субстратной специфичности и требований к кофакторам, а также для разработки ингибиторов (). Исследования на мышах с нокаутом четко указывают на важность этих ферментов, поскольку отсутствие хотя бы некоторых из них приводит к потере жизнеспособности ().

Тирозингидроксилаза — это фермент, ограничивающий скорость биосинтеза катехоламинов

Тирозингидроксилаза (TH) обнаружена во всех клетках, которые синтезируют катехоламины, и представляет собой оксидазу со смешанными функциями, которая использует молекулярный кислород и тирозин в качестве субстратов, а биоптерин — в качестве своего кофактор [3].TH представляет собой гомотетрамер, каждая субъединица которого имеет молекулярную массу приблизительно 60 000. Он катализирует присоединение гидроксильной группы к мета-положению тирозина , образуя 3,4-дигидрокси-1-фенилаланин (1-ДОФА). TH может также гидроксилировать фенилаланин с образованием тирозина, который затем превращается в 1-ДОФА; этот альтернативный путь синтеза может иметь значение для пациентов, страдающих фенилкетонурией, состоянием, при котором активность фенилаланингидроксилазы снижена (см. гл.44). TH имеет K _m для тирозина в микромолярном диапазоне. В результате он практически насыщен высокими тканевыми концентрациями эндогенного тирозина. Кофактор, биоптерин, может иметь субстратные концентрации в нейронах, содержащих катехоламин, и, таким образом, может играть важную роль в регуляции биосинтеза NE. TH — это прежде всего растворимый фермент; однако было показано, что взаимодействия с компонентами мембраны, такими как фосфатидилсерин, или с полианионами, такими как сульфат гепарина, изменяют ее кинетические характеристики.Аналоги тирозина, такие как α-метил- p -тирозин (AMPT), являются конкурентными ингибиторами TH. Анализ последовательностей [4] выявляет консенсусные последовательности для фосфорилирования, прежде всего, в N-концевой части молекулы. Ген обнаруживает значительную гомологию последовательностей с фенилаланингидроксилазой и триптофангидроксилазой.

ДОПА-декарбоксилаза катализирует удаление карбоксильной группы из ДОФА с образованием дофамина

ДОПА-декарбоксилаза (DDC) представляет собой пиридоксин-зависимый фермент, который имеет низкий K _m и высокий V _max относительно к l-ДОПА; таким образом, эндогенный l-ДОФА эффективно превращается в DA [5].DDC может также декарбоксилировать 5-гидрокситриптофан, предшественник серотонина, а также другие ароматические аминокислоты; соответственно, ее также называют декарбоксилазой ароматических аминокислот (AADC). DDC широко распространен по всему телу, где он обнаружен как в нейронах, содержащих катехоламины и серотонин, так и в ненейрональных тканях, таких как почки и кровеносные сосуды. В нейронах, содержащих DA, этот фермент является последней ступенью пути. α-Метилдопа ингибирует DDC in vitro и приводит к снижению артериального давления после преобразования в ложный передатчик α-метилнорепинефрина in vivo .

Для нейронов, которые синтезируют адреналин или норэпинефрин, дофамин-β-гидроксилаза является следующим шагом в пути биосинтеза

Как и TH, дофамин-β-гидроксилаза (DBH) представляет собой оксидазу со смешанными функциями, которая использует молекулярный кислород для образования добавленной гидроксильной группы. с β-углеродом боковой цепи DA [6]. Аскорбат, превращенный в дигидроаскорбат во время реакции, является источником электронов. DBH содержит Cu ²⁺ , который участвует в переносе электрона в реакции; соответственно, хелаторы меди, такие как диэтилдитиокарбамат, являются мощными ингибиторами фермента.DBH представляет собой тетрамерный гликопротеин, содержащий субъединицы 77 и 73 кДа, как определено электрофорезом в геле с додецилсульфатом натрия (SDS). Полноразмерный клон кодирует полипептидную цепь из 578 аминокислот [7]. Фермент сконцентрирован в пузырьках, хранящих катехоламины; большая часть DBH связана с внутренней везикулярной мембраной, но некоторая часть свободна внутри везикул. DBH высвобождается вместе с катехоламинами из нервов и надпочечников и обнаруживается в плазме.

В клетках, которые синтезируют адреналин, заключительный этап пути катализируется ферментом фенилэтаноламин

N -метилтрансфераза

Этот фермент обнаружен в небольшой группе нейронов в стволе мозга, которые используют адреналин в качестве своего нейромедиатора, и в надпочечниках. медуллярные клетки, для которых адреналин является основным нейрогормоном.Фенилэтаноламин N -метилтрансфераза (PNMT) переносит метильную группу от S -аденозилметионина к азоту NE, образуя вторичный амин [8]. Кодирующая последовательность бычьего PNMT содержится в единственной открытой рамке считывания, кодирующей белок из 284 аминокислот [9]. Активность ПНМТ регулируется кортикостероидами.

Синтез и функция тирозина, фенилаланина и катехоламинов в головном мозге

Ароматические аминокислоты в головном мозге действуют как предшественники нейротрансмиттеров моноаминов серотонина (субстрат триптофан) и катехоламинов [дофамин, норэпинефрин, адреналин; субстрат тирозин (Tyr)].В отличие от почти всех других путей биосинтеза нейротрансмиттеров, скорость синтеза серотонина и катехоламинов в головном мозге чувствительна к локальным концентрациям субстрата, особенно в диапазонах, обычно обнаруживаемых in vivo. Как следствие, физиологические факторы, которые влияют на пулы этих аминокислот в мозге, особенно диета, влияют на скорость их превращения в продукты нейротрансмиттеров с функциональными последствиями. Этот обзор посвящен Tyr и фенилаланину (Phe). Повышение концентрации Tyr в мозге стимулирует выработку катехоламинов — эффект, свойственный только активно активным нейронам.Увеличение количества потребляемого белка, остро (один прием пищи) или хроническое (потребление в течение нескольких дней), повышает концентрацию Tyr в мозге и стимулирует синтез катехоламинов. Phe, как и Tyr, является субстратом для гидроксилазы Tyr, фермента, катализирующего лимитирующую стадию синтеза катехоламинов. Тир является предпочтительным субстратом; следовательно, если концентрации Tyr не являются аномально низкими, изменения концентрации Phe не влияют на синтез катехоламинов. В отличие от Tyr, Phe не демонстрирует субстратного ингибирования.Следовательно, высокие концентрации Phe не подавляют синтез катехоламинов и, вероятно, не ответственны за низкую продукцию катехоламинов у субъектов с фенилкетонурией. В то время как высвобождение катехоламинов нейронами напрямую зависит от индуцированных Tyr изменений синтеза катехоламинов, а функции мозга, фармакологически связанные с катехоламиновыми нейронами, предсказуемо изменяются, физиологические функции, которые используют связь между поставкой Tyr и синтезом / высвобождением катехоламинов, в настоящее время неизвестны.Привлекательным кандидатом является пассивный мониторинг потребления белка, чтобы повлиять на поведение, связанное с поиском белка.

Синтез катехоламинов опосредуется тирозиназой в отсутствие тирозингидроксилазы

Abstract

Катехоламиновые нейротрансмиттеры синтезируются путем гидроксилирования тирозина до l-дигидроксифенилаланина (l-допа) тирозингидроксилазой (TH). Удаление TH как у пигментированных мышей, так и у мышей-альбиносов, описанное здесь, как и у пигментированных TH-нулевых мышей, о которых сообщалось ранее (Kobayashi et al., 1995; Zhou et al., 1995), демонстрирует безоговорочную потребность в катехоламинах во время эмбрионального развития. Хотя недостаток TH фатален, TH-нулевые эмбрионы могут быть спасены введением предшественников катехоламинов беременным самкам. После рождения щенки с нулевым уровнем TH могут выжить без дальнейшего лечения до отъема. Учитывая относительно быстрый период полувыведения катехоламинов, мы ожидали, что не обнаружим их у постнатальных ТН-нулевых детенышей. Несмотря на то, что у TH-нулевых детенышей отсутствует TH и они не получали предшественников катехоламинов, катехоламины легко обнаруживаются в нашей пигментированной линии TH-нулевых мышей с помощью гистофлуоресценции, индуцированной глиоксиловой кислотой, на 7-й день постнатального (P7) и P15 и количественно. на P15 в симпатически иннервируемых периферических органах, в симпатических ганглиях, надпочечниках и в головном мозге.От 2 до 22% концентраций катехоламинов дикого типа обнаруживается в этих тканях у мутантных пигментированных мышей. Чтобы установить источник катехоламина, мы исследовали постнатальных TH-нулевых мышей-альбиносов, у которых отсутствует тирозиназа, другой фермент, который превращает тирозин в l-допа, но делает это во время синтеза меланина. В отличие от пигментированных TH-нулевых мышей, гистофлуоресценция катехоламинов не обнаруживается у постнатальных альбиносных мутантов, а содержание катехоламинов у TH-нулевых детенышей, лишенных тирозиназы, составляет 18% или меньше, чем у TH-нулевых мышей с тирозиназой.Таким образом, эти необычные обстоятельства показывают, что тирозиназа служит альтернативным путем доставки катехоламинов.

Катехоламины, дофамин, норэпинефрин и адреналин синтезируются из пищевого тирозина в выбранных центральных и периферических нейронах и в мозговом веществе надпочечников путем последовательного действия ферментов в синтетическом пути, впервые предложенном Блашко (1939) и, наконец, полностью продемонстрированном Нагацу и др. al. (1964) с выделением тирозингидроксилазы (TH).Тирозингидроксилаза, первый и ограничивающий скорость фермент в синтезе катехоламинов, катализирует превращение тирозина в тол-дигидроксифенилаланин (l-допа), субстрата для декарбоксилазы допа (DDC) (декарбоксилазы ароматических аминокислот), которая превращает l-допа в допамин. . ДДК распространен повсеместно, но особенно распространен в почках и в клетках, продуцирующих катехоламины. Дофамин служит нейромедиатором в группах клеток головного мозга и в некоторых периферических группах. В норадренергических нейронах симпатической нервной системы, в стволе мозга и в хромаффинных клетках надпочечников дофамин превращается в норадреналин с помощью дофамин-β-гидроксилазы (DβH), экспрессия которой в первую очередь ограничена этими клетками.Норэпинефрин превращается в адреналин с помощью фенилэтаноламин- N -метилтрансферазы, присутствующей в адренергических клетках мозгового вещества надпочечников и в нескольких группах нейронов в нижней части ствола мозга.

Первоначально предложенный путь синтеза (Blaschko, 1939) является преобладающим путем синтеза катехоламинов. Хотя у млекопитающих могут существовать альтернативные пути, ни один из них не может поставлять нейротрансмиттеры. Например, тирозиназа, ключевой фермент биосинтеза меланина, также превращает тирозин в l-допа (Sanchez-Ferrer et al., 1995). Тирозиназа широко распространена в меланоцитах, но, поскольку меланоциты не имеют других синтетических ферментов катехоламинов, они не синтезируют катехоламины. Хотя л-допа, продуцируемый меланоцитами, в принципе может попадать в кровоток и впоследствии превращаться в катехоламины в нейронах и хромаффинных клетках, у нормальных животных нет доказательств такого сценария. Мы исследовали два типа мутантных мышей: у одного отсутствуют TH, а у второго — TH и тирозиназа. Мы сообщаем здесь, что в отсутствие TH тирозиназа способствует синтезу катехоламинов в мозге и периферических клетках, которые обычно синтезируют катехоламины через TH.Эти результаты повышают вероятность того, что l-допа, синтезируемый тирозиназой, также используется для синтеза катехоламинов в нормальных условиях.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Построение вектора нацеливания. TH клонировали из геномной библиотеки 129 SV мыши с использованием зонда кДНК TH крысы. В качестве стратегии нацеливания последовательность в экзонах 6, 7 и 8 гена TH мыши, который кодирует часть каталитического домена, была заменена кассетой тимидинкиназа-неомицин ( TK-Neo ) без сигнала полиаденилирования.Этот нацеливающий вектор ловушки полиаденилирования был сконструирован в pMC-1 Neo. Кассета TK-Neo была вставлена ​​в экзоны 6 и 8 TH мыши с использованием сайта Pml I в экзоне 6 и сайта Apa LI в экзоне 8. 5 ‘и 3’ концы нацеливающего вектора содержали 5,5 и 4,4 т.п.н. гомологичной последовательности с аллелем дикого типа TH соответственно.

Трансфекция и отбор эмбриональных стволовых клеток. Эмбриональные стволовые (ES) клетки D3 из штамма 129 SV, предоставленные Dr.S. Tonegawa (Центр памяти и обучения, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс) трансфицировали электропорацией 50 мкг линеаризованной ДНК вектора нацеливания на TH. После отбора в G418 устойчивые к неомицину клоны анализировали на наличие целевого аллеля с помощью саузерн-блоттинга.

ES-клеток из гомологичных рекомбинантных клонов инъецировали в бластоцисты C57BL / 6J, которые переносили в матки псевдобеременных самок B6CBAF1. Химеры были скрещены с мышами C57BL / 6J, и гетерозиготные носители были скрещены с получением пигментированных TH-нулевых животных.В дополнение к пигментированным TH-нулевым мышам мы создали вторую линию мутантных мышей, у которых также отсутствовала тирозиназа. Для создания этих мышей гетерозиготных носителей скрещивали с альбиносами [гомозиготными по тирозиназе (локус C)] ICR-мышами в течение трех поколений, и потомство от скрещиваний между гетерозиготными носителями F3 и их потомством использовали как тирозиназодефицитные.

Саузерн-блот-анализ для обнаружения целевого аллеля TH. ДНК , выделенная из отдельных устойчивых к неомицину клонов, расщепляли Bam HI и гибридизовали с 5′-зондом (рис.1). Гибридизация дала полосу 23 т.п.н., происходящую из аллеля TH дикого типа, или полосу 10 т.п.н. из аллеля-мишени TH из-за введения третьего сайта Bam HI в кассету TK-Neo .

Рис. 1.

a , Нарушение гена TH. Последовательность между экзонами 6 и 8 гена TH мыши заменяли кассетой TK-Neo без сигнала полиаденилирования. Вертикальные прямоугольники представляют экзоны, а короткая заштрихованная горизонтальная полоса представляет местоположение 5′-зонда ДНК.b , Саузерн-блот-анализ помета E12.5, полученного от гетерозиготного скрещивания. ДНК, экстрагированную из плодов E12.5, расщепляли с помощью Bam, HI и Hin, dIII и гибридизовали с 5′-зондом. Полосы 13 и 10 т.п.н. представляют собой аллели дикого типа и целевые аллели соответственно. c , Вестерн-блот, содержащий белок, экстрагированный из голов E14.5 дикого типа ( дорожка 2 ), гетерозиготных ( дорожка 3 ) и TH-нулевых ( дорожка 4 ) плодов. Образцы белка из эмбриональных стволовых клеток J1 были отрицательным контролем ( дорожка 1 ).У гетерозиготных плодов наблюдалось пониженное содержание белка TH по сравнению с дикими типами. Низкий уровень мутантного TH был обнаружен в экстрактах из TH-нулевого плода.

Для скрининга животных фрагменты хвоста вырезали у мышей, подвергнутых глубокому наркозу, и переваривали в растворе SDS-протеиназы К. Экстрагированную хвостовую ДНК расщепляли с помощью Bam, HI и Hin, dIII и гибридизировали с 5′-зондом, создавая полосу 13 и 10 т.п.н. из аллеля TH дикого типа и аллеля-мишени TH, соответственно.

Вестерн-блоттинг. Для исследования содержания белка TH белок экстрагировали из головок эмбриональных плодов 14.5 (E14.5) дикого типа, гетерозиготных и гомозиготных мутантных клеток и эмбриональных стволовых клеток J1 (отрицательный контроль). Образцы разделяли на 12% акриламидном геле, переносили на блоты и зондировали моноклональными и поликлональными антителами к TH (DiaSorin Inc., Стиллуотер, Миннесота и Сигма, Сент-Луис, Миссури) [поликлональные антитела, полученные от доктора Уильяма Танка ( Департамент фармакологии, Медицинский центр Университета Рочестера, Рочестер, штат Нью-Йорк)] с использованием системы обнаружения ECL (Амершам, Арлингтон-Хайтс, Иллинойс).

Спасение TH-нулевых эмбрионов с введением l-допа или d, l-трео-3,4-дигидроксифенилсерина. Беременных гетерозиготных самок, скрещенных с гетерозиготными самцами, лечили l-допаордом, l-трео-3,4-дигидроксифенилсерином (Dops) (Research Biochemicals, Natick, MA) с E8.5 и до родов. L-Dopa и Dops вводили с питьевой водой в конечной концентрации 1,0 и 0,5 мг / мл соответственно. Воду, содержащую препараты, защищали от света, меняли ежедневно и включали 0.25% аскорбиновая кислота для уменьшения окисления. Введение предшественников катехоламинов было прекращено при рождении.

Гистофлуоресценция катехоламинов, индуцированная глиоксиловой кислотой. Катехоламинсодержащие клетки и волокна были идентифицированы с использованием метода глиоксиловой кислоты (De la Torre, 1980). Срезы свежезамороженных тканей размером 10 микрометров погружали в раствор, содержащий 1% глиоксиловой кислоты, 0,2 моль фосфата калия и 0,2 мкл сахарозы, pH 7,4. Срезы сушили, нагревали до 95 ° C в течение 2-х.5 мин и залит минеральным маслом.

Количественное определение катехоламинов. Ткани гомогенизировали в холодной 0,4 м хлорной кислоте. Гомогенаты центрифугировали при 4 ° C, а супернатанты хранили при -80 ° C. Катехолы адсорбировали на оксиде алюминия, элюировали, разделяли с помощью ВЭЖХ и количественно определяли электрохимическим детектированием, как описано ранее (Eisenhofer et al., 1986). Различия между пигментированными и альбиносными группами и группами TH-нулевого, гетерозиготного и дикого типа были проанализированы с помощью двухфакторного дисперсионного анализа с апостериорными тестами значимости при p <0.05 уровень определен по методу Шеффе. Различия среди пигментированных мышей и мышей-альбиносов с нулевым уровнем TH в процентах от соответствующих значений дикого типа оценивали с помощью теста Стьюдента t . Все данные были логарифмически преобразованы перед статистическим анализом.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Гомологичная рекомбинация в локусе TH

TH мыши кодируется одним геном с 13 экзонами, из которых происходит один транскрипт (Ichikawa et al., 1991). Отрезок из 268 оснований от экзона 6 до 8, который кодирует часть основного каталитического домена (Ribeiro et al., 1993) была заменена кассетой TK-Neo . Направляющий вектор (фиг.1 a ), трансфицированный в клетки D3 ES, генерировал три гомологичных рекомбинанта, идентифицированных с помощью саузерн-блоттинга. Двое инъецировали в бластоцисты C57BL / 6J для образования семи химер, пять из которых продуцировали гетерозиготных носителей при скрещивании с нормальными мышами C57BL / 6J. Все гетерозиготные мыши оказались нормальными и были скрещены для получения пометов, содержащих TH-нулевые, гетерозиготные и дикого типа потомство с ожидаемой менделевской частотой при генотипировании эмбрионов среднего возраста (рис.1 б ). Аналогичные результаты были получены с животными, полученными из двух независимых рекомбинантных клонов, гомологичных ES-клеткам.

Экспрессия TH

Вестерн-блот-анализ белка, экстрагированного из голов дикого типа, гетерозиготных и TH-нулевых плодов E14.5, показал пониженное содержание белка TH у гетерозиготных животных по сравнению с плодами дикого типа (рис. 1 c ). Небольшое количество мутантного белка TH, близкое к размеру аутентичного TH (60 кДа), было получено из аллеля-мишени TH (рис.1 c ). Эта полоса была обнаружена с помощью трех антител, которые распознают разные эпитопы TH. Мутантный белок TH не может быть обнаружен иммуногистохимически в надпочечниках или головном мозге плода или в постнатальной мозговой ткани (данные не показаны), что позволяет предположить, что мутантный белок TH не переживает фиксации. Нижняя полоса вестерн-блоттинга, по-видимому, является продуктом разложения основной полосы TH.

TH-нулевые мутанты

Ни одна пигментированная TH-нулевая мышь не дожила до срока 510 новорожденных от гетерозиготных скрещиваний.Показатели выживаемости TH-нулевых из других линий пигментированных TH-нулевых мышей колеблются от 0 до 8% (Kobayashi et al., 1995; Zhou et al., 1995). Наш анализ стадийных пометов предполагает, что пигментированные TH-нулевые эмбрионы начинают умирать на ст. E9.5 и продолжают умирать в течение среднего периода беременности, так что на ст. Ст. E14.5 только 32% TH-нулевых эмбрионов остаются живыми. Многие из наших TH-нулевых плодов не могут развить нормальное сердце, как сообщили Zhou et al. (1995). Из четырех живых TH-нулевых плодов, исследованных на E12.5 и E13.5, у трех были обнаружены расширенные предсердия, снижение плотности клеток в желудочках и истончение стенки предсердий (данные не показаны).У восьми из 19 TH-нулевых плодов был застой крови в сердце и крупных кровеносных сосудах. Пулы крови также присутствовали в печени и легких некоторых, но не всех, мутантов E11.5, E12.5 и E13.5. Других явных морфологических отклонений не наблюдалось. Хотя мы еще не проанализировали нашу линию TH-нулевых мышей с дефицитом тирозиназы так тщательно, как пигментированную линию, отсутствие TH также смертельно для эмбрионов-альбиносов. Таким образом, пигментированные и альбиносные TH-нулевые мутанты, описанные здесь, и другие пигментированные TH-нулевые мыши, описанные ранее (Kobayashi et al., 1995; Zhou et al., 1995) зависят от катехоламинов для выживания в течение эмбриональной жизни.

Отсутствие гистофлуоресценции, индуцированной глиоксиловой кислотой у пигментированных нулевых эмбрионов

Чтобы определить, обнаруживаются ли катехоламины в отсутствие TH дикого типа, мы исследовали эмбриональную пигментированную ткань плода дикого типа и TH-нулевую ткань плода на наличие глиоксиловой кислоты. индуцированная кислотой гистофлуоресценция катехоламинов в двух областях, которые содержат TH-положительные клетки на E13.5. Метод индуцированной глиоксиловой кислотой флуоресценции представляет собой чувствительный анализ для обнаружения локализованных запасов катехоламинов, которые могут быть не обнаружены с помощью количественных биохимических анализов гомогенатов эмбрионов.На этой стадии развития катехоламины присутствуют только в относительно небольшой части нормальных эмбриональных тканей. Например, на этой стадии сформировались симпатические ганглии, но периферические ткани еще не иннервируются (DeChamplain et al., 1970; Fernholm, 1971). Используя этот метод, мы легко обнаружили катехоламин-содержащие клетки в грудных симпатических ганглиях нормальных однопометников (рис. 2, слева, ). Однако мы не наблюдали гистофлуоресценции катехоламинов в грудных симпатических ганглиях мутантных плодов (рис.2, справа ). Точно так же гистофлуоресценция катехоламинов не может быть обнаружена в стволе мозга TH-нулевых мутантных эмбрионов ни в местах тел норадренергических клеток в мозговом мосту, ни в вентральной части среднего мозга, в которой находятся нейроны, содержащие дофамин. Напротив, серотонинсодержащие клеточные тела были видны в ядрах шва как TH-нулевых мышей, так и мышей дикого типа (данные не показаны). Таким образом, данные показывают, что мутант TH не сохраняет значительной каталитической активности.

Фиг.2.

Поперечный разрез грудного отдела, содержащий паравертебральные симпатические ганглии. Поперечные срезы симпатических ганглиев плода ( стрелки, ), обработанные глиоксиловой кислотой, выявляли флуоресценцию катехоламинов у плода дикого типа ( слева, ), тогда как гистофлуоресценция не определялась у мутанта ( справа, ). А , Аорта.

Спасение TH-нулевых эмбрионов

Введение соединений-предшественников катехоламинов в питьевую воду беременных самок спасло TH-нулевые эмбрионы в настоящем исследовании, как сообщалось ранее (Zhou et al., 1995). Два соединения-предшественника использовали для спасения пигментированных TH-нулевых мутантов, оба субстрата для DDC: l-Dopa и Dops. l-допа превращается в дофамин, а допс — в норадреналин. Лечение беременных гетерозиготных самок l-допа (1 мг / мл в питьевой воде) от E8.5 до рождения привело к спасению 90% ожидаемых TH-нулевых мышей. Обработка допами 0,5 мг / мл спасла 42% ожидаемых мутантов. Увеличение концентрации Dops до 1 мг / мл не увеличивало выживаемость; только 39% мутантов были спасены этой дозой.Эти данные показывают, что спасение является наиболее успешным, когда все три катехоламина, дофамин, норадреналин и адреналин восстанавливаются путем введения l-допа, а не допса, который является предшественником норадреналина и адреналина, но не дофамина. Мышей-альбиносов с нулевым уровнем TH, использованных в этом исследовании, спасли с помощью l-допа.

Несмотря на абсолютную потребность в катехоламинах до рождения, детеныши, у которых отсутствовал TH и которые были спасены с помощью предшественников катехоламинов во время эмбрионального развития, выживали до 3 недель после рождения без предоставления дополнительных экзогенных предшественников катехоламинов, что также наблюдалось другими (Zhou и другие., 1995). Хотя TH-нулевые детеныши, по-видимому, нормально питались, они были постоянно меньше своих однопометников примерно после 5-го дня постнатального развития (P5) и не пережили отлучения от груди.

Гистофлуоресценция катехоламинов в периферических органах и ЦНС пигментированных постнатальных TH-нулевых мышей

Поскольку предоставление предшественников катехоламинов было прекращено при рождении, а период полураспада катехоламинов в большинстве органов составляет <10 часов (Iversen and Glowinski, 1966), он Было возможно исследовать щенков с нулевым уровнем TH после того, как практически все катехоламины, вырабатываемые в перинатальном периоде, должны были метаболизироваться.Таким образом, мы могли установить, могут ли катехоламины продуцироваться альтернативным путем (ами). Неожиданно гистофлуоресценция катехоламинов присутствовала в симпатически иннервируемых периферических тканях у спасенных пигментированных ТН-нулевых детенышей на Р6 и Р15, двух исследуемых возрастах (рис. 3). Гистофлуоресценция присутствовала, хотя щенки с нулевым ТГ не получали добавки-предшественники катехоламинов с рождения. Интенсивная гистофлуоресценция, индуцированная глиоксиловой кислотой, характерная для хромаффинных клеток надпочечников мышей дикого типа, показана на рис. 3 a .Хромаффинные клетки надпочечников TH-нулевых мышей также проявляли гистофлуоресценцию катехоламинов, но количество флуоресцентных клеток и их интенсивность были снижены по сравнению с тканью дикого типа (фиг. 3 b ). В верхних шейных ганглиях (SCG) детенышей дикого типа клеточные тела и отростки основных нейронов проявляли яркую гранулярную гистофлуоресценцию катехоламинов (Fig. 3 d ). Напротив, флуоресценция катехоламинов не определялась в основных нейронах SCG от TH-нулевых мышей.Однако маленькие интенсивно флуоресцентные (SIF) клетки в SCG TH-нулевых мышей, как и у мышей дикого типа, были ярко флуоресцентными (Fig. 3 e ). Хотя клеточные тела симпатических нейронов TH-нулевых мышей лишены флуоресценции катехоламинов, окончания аксонов в тканях-мишенях были флуоресцентными. Многие сильно флуоресцентные симпатические волокна наблюдались в срезах желудочков сердца мышей дикого типа (рис. 3 g ). Хотя они были менее многочисленны, чем у мышей дикого типа, флуоресцентные волокна катехоламинов были очевидны в желудочках мышей с нулевым TH (рис.3 ч ). Волосатая кожа детенышей P6 дикого типа и TH-нулевых содержала флуоресцентные симпатические волокна, связанные с пилоэректорами (рис. 3 j , k ). Волокна, присутствующие в последнем, демонстрируют флуоресценцию от промежуточной до слабой по сравнению с яркой флуоресценцией мышей дикого типа (фиг. 3 k ). Аналогичный паттерн пониженной гистофлуоресценции наблюдали у TH-нулевых мышей по сравнению с братьями и сестрами дикого типа на Р15 (данные не показаны).

Рис. 3.

Гистофлуоресценция катехоламинов в периферических тканях спасенных пигментированных и альбиносных мышей с дефицитом TH.Мозговое вещество надпочечников мышей P6 ( a , b , c ). Хромафинные клетки надпочечников пигментированных мышей дикого типа ( a ) обладают интенсивной флуоресценцией катехоламинов. Хромафинные клетки надпочечников пигментированных TH-нулевых мышей ( b ) содержат катехоламины, но их флуоресценция менее интенсивна, чем у мышей дикого типа. Напротив, хромаффинные клетки надпочечников мышей-альбиносов с нулевым TH ( c ) почти лишены гистофлуоресценции катехоламинов. Медуллярная область с редкой зернистой флуоресценцией отличается от окружающей коры липидными включениями в корковых клетках.Большинство симпатических нейронов SCG у пигментированных мышей дикого типа P6 ( d ) имеют яркую гранулярную флуоресценцию. Основные симпатические нейроны пигментированных P6 TH-null ( и ) лишены флуоресценции катехоламинов; однако флуоресценция наблюдалась в клетках SIF ( стрелка ). Флуоресценция катехоламинов не могла быть обнаружена в SCG от TH-нулевых, которые также были тирозиназодефицитными ( f ). Ярко флуоресцентные симпатические волокна присутствовали в стенке гладких мышц желудочков у пигментированных мышей дикого типа P6 ( г, ).Уменьшенное количество ярко флуоресцентных волокон ( стрелка ) присутствовало в желудочках пигментированных P6 TH-нулевых мышей ( h ). Катехоламиновые флуоресцентные волокна не могли быть обнаружены в желудочках мышей-альбиносов с нулевым TH (–). Ярко флуоресцентные симпатические волокна были связаны с пилоэректорами в волосатой коже пигментированных мышей дикого типа P6 (–). Волокна, демонстрирующие промежуточную или слабую флуоресценцию, присутствовали у пигментированных P6 TH-нулевых мышей ( k ).Катехоламиновые гистофлуоресцентные волокна не были обнаружены в волосистой коже мышей-альбиносов с нулевым TH (-1 ).

Чтобы определить, присутствуют ли катехоламины также в ЦНС пигментированных TH-нулевых мышей, исследовали черную субстанцию ​​вентрального среднего мозга, которая является источником нигростриатального тракта, и каудопутамен, его полосатую мишень. В целом гистофлуоресценция катехоламинов была гораздо менее выражена в мозге пигментированных TH-нулевых мутантов, чем на периферии.Нейроны в черной субстанции, pars compacta пигментированных гетерозиготных контролей P6 имеют интенсивную флуоресценцию из-за высокого содержания в них дофамина (рис. 4 C ). Напротив, катехоламиновые флуоресцентные нейроны были редкими в вентральном среднем мозге P6 TH-нулевых мышей (Fig. 4 D ). Однако немногочисленные катехоламинсодержащие нейроны, обнаруженные в среднем мозге TH-нулевых детенышей, были ярко флуоресцентными (Fig. 4 D ). Пятнистые дофаминсодержащие выступы на полосатом теле, которые происходят от подмножества нейронов в черной субстанции, были интенсивно флуоресцентными в полосатом теле гетерозиготных детенышей (рис.4 А ). Напротив, очень слабая гистофлуоресценция была обнаружена в полосатом теле TH-нулевых мышей (фиг. 4 B ), но несколько слабо флуоресцентных пятен были видны в некоторых ростральных срезах каждой исследованной пигментированной TH-нулевой мыши.

Рис. 4.

Гистофлуоресценция катехоламинов в полосатом теле и вентральном среднем мозге спасенных пигментированных TH-нулевых детенышей P6. Корональные срезы рострального полосатого тела от гетерозиготных детенышей P6 ( A ) выявили скопления ярко флуоресцентных черных волокон, островков дофамина ( стрелки, ).Напротив, обработка глиоксиловой кислотой коронарных срезов рострального полосатого тела от пигментированного TH-нулевого однопометника ( B ) выявила очень мало скоплений флуоресцентных волокон. Обнаруженные были слабо флуоресцентными ( стрелка ). У гетерозиготных детенышей ярко флуоресцентные клетки вентральной части среднего мозга ( C ) были в большом количестве в содержащей дофамин черной субстанции, pars compacta. Напротив, черная субстанция пигментированных детенышей с нулевым ТН ( D ) содержала небольшое количество катехоламиновых флуоресцентных клеток.Хотя такие клетки были редкими, они были ярко флуоресцентными ( стрелка ). c , Cortex.

Отсутствие гистофлуоресценции, индуцированной глиоксиловой кислотой у детенышей-альбиносов с TH-нулевым уровнем

Маловероятно, что катехоламины, наблюдаемые у постнатальных пигментированных TH-нулевых мышей, возникли из предшественников катехоламинов, доставленных до, но не после рождения, поскольку обмен катехоламинов известен быть относительно быстрым в большинстве тканей, считанные часы (Iversen and Glowinski, 1966).

Одним из возможных источников l-допа у пигментированных TH-нулевых детенышей является тирозиназа; l-допа образуется в пути меланина под действием тирозиназы. Чтобы определить, были ли катехоламины, наблюдаемые у пигментированных TH-нулевых мышей, синтезированы из l-Dopa, продуцируемого тирозиназой, гистофлуоресценцию катехоламинов исследовали на двойных мутантах, лишенных как TH, так и тирозиназы. Эти мыши были получены путем скрещивания целевого аллеля TH с мышами ICR, штаммом альбиносов с дефицитом тирозиназы. Подобно пигментированным TH-нулевым мутантам, альбиносные TH-нулевые мутанты были спасены in utero путем обработки беременных самок l-Dopa, подаваемым с питьевой водой.Лечение l-допа было прекращено, когда родились детеныши. Распределение и интенсивность флуоресценции катехоламинов в тканях мышей-альбиносов P6, которые были диким типом в локусе TH, были неотличимы от таковых у пигментированных детенышей дикого типа. Напротив, гистофлуоресценция катехоламинов практически не наблюдалась в надпочечниках и не наблюдалась в SCG, сердце или волосистой коже у детенышей с дефицитом тирозиназы P6 с нарушенными аллелями TH (рис. 3 c , f ). , и , л ).

Средний мозг и полосатое тело от двойных мутантов P6 TH и альбиносной тирозиназы и их братьев и сестер дикого типа TH также исследовали на наличие гистофлуоресценции, индуцированной глиоксиловой кислотой. В то время как у детенышей TH дикого типа с дефицитом тирозиназы наблюдались паттерны и интенсивность флуоресценции, как у пигментированных детенышей дикого типа и гетерозиготных детенышей, средний мозг и полосатое тело от TH-нулевых с дефицитом тирозиназы были лишены флуоресценции катехоламинов (рис. 5 B , ). D ). Эти результаты, вместе с результатами для периферических тканей, предоставляют убедительные доказательства того, что тирозиназа опосредует производство катехоламинов в отсутствие функционального TH.

Рис. 5.

Флуоресценция катехоламинов, индуцированная глиоксиловой кислотой, в полосатом теле и среднем мозге альбиносов (с дефицитом тирозиназы) дикого типа и детенышей P6 с нулевым ТН. Стриаты мышей-альбиносов дикого типа ( A ) содержат сгруппированные ярко флуоресцентные волокна, представляющие дофаминовые островки ( стрелки, ). Гистофлуоресценции катехоламинов не наблюдали в полосатом теле мышей-альбиносов с дефицитом TH ( B ). В среднем мозге альбиносов дикого типа ( C ) можно наблюдать множество флуоресцентных дофаминовых клеток.Напротив, гистофлуоресценция катехоламинов не могла быть обнаружена в среднем мозге TH-нулевых мышей, также дефицитных по тирозиназе ( D ). c , Cortex.

Содержание эндогенных катехоламинов у пигментированных TH-нулевых мышей и альбиносов TH-нулевых мышей по сравнению с гетерозиготами и контролем дикого типа

Подтвердить, что индуцированная глиоксиловой кислотой гистофлуоресценция, наблюдаемая у пигментированных TH-нулевых мышей в постнатальном периоде, отражает присутствие катехоламина и Для получения количественных показателей катехоламинов у пигментированных и альбиносных TH-нулевых животных катехоламины измеряли в периферических тканях и головном мозге мышей P15 всех генотипов.Хотя снижение катехоламинов, вызванное недостатком TH и / или тирозиназы, варьировалось в разных тканях, как описано ниже, а также в Таблице 1 и на Рисунке 6, мы обнаружили, что катехоламины были уменьшены присутствием одного или двух мутантных аллелей TH, и это снижение было значительно больше в отсутствие тирозиназы. Вместе наши результаты показывают, что в отсутствие TH тирозиназа играет важную роль в обеспечении допа для синтеза катехоламинов.

Таблица 1.

Катехоламины, норэпинефрин (NE), адреналин (E) и дофамин (DA) в периферических тканях и головном мозге

Рис.6.

катехоламинов экстрагировали из тканей, собранных у детенышей с нулевым ТН и детенышей дикого типа в возрасте 14 и 15 дней. Как мышей-альбиносов, так и мышей с пигментацией до рождения лечили допа, который вводили беременным самкам. Значения представляют собой среднее значение ± SEM для шести или семи образцов, за исключением кожи альбиноса TH-null, которая является средним значением для трех образцов. Значения рассчитываются как процент от соответствующего (альбиносного или пигментированного) значения дикого типа. * p <0,005 указывает на существенное отличие от значений для пигментированных мышей по тесту Стьюдента t .

В то время как не было значительных различий в содержании катехоламинов в любых тканях между пигментированными детенышами и детенышами-альбиносами дикого типа (таблица 1), присутствие одного мутантного аллеля TH снижало содержание катехоламинов в тканях (таблица 1). Содержание катехоламинов в каждой ткани от гетерозиготных детенышей было ниже, чем в соответствующей ткани от детенышей дикого типа; некоторые из этих различий были значительными. Обнаруженные существенные различия были между пигментированным сердцем дикого типа и его гетерозиготным аналогом (норадреналин в гетерозиготе составлял 74% от такового у дикого типа), между кожей альбиносов дикого типа и кожей гетерозиготных альбиносов (норадреналин составлял 56% от этого количества). у мышей дикого типа), а также в головном мозге для норадреналина (78% дикого типа) и дофамина (76% дикого типа) у пигментированных мышей и дофамина в мозге (82% дикого типа) у альбиносов. мышей.

Хотя содержание катехоламинов в тканях мышей с пигментированным ТН-нулевым геном P15 было резко и значительно снижено, каждая исследованная ткань действительно содержала катехоламины (Таблица 1). Содержание катехоламинов у пигментированных TH-нулевых детенышей составляло 22% или меньше у детенышей дикого типа, что согласуется с основной ролью TH в синтезе катехоламинов (таблица 1, фиг. 6). В периферических тканях содержание норэпинефрина у детенышей с нулевым ТН варьировало от 3% дикого типа в мозговом веществе надпочечников до 22% в волосистой коже.В головном мозге содержание дофамина составляло ~ 2% от значений дикого типа. Однако содержание норэпинефрина составляло 8% от содержания дикого типа.

Когда мы сравнили содержание катехоламинов в тканях мышей-альбиносов с TH-нулевым уровнем и у мышей-альбиносов дикого типа, мы обнаружили большее снижение у детенышей-альбиносов с TH-нулевым уровнем, чем наблюдалось у пигментированных TH-нулевых мышей (Таблица 1, Рис.6). Содержание катехоламинов у мышей-альбиносов с нулевым ТН было <18% от содержания катехоламинов у пигментированных ТН-нулевых детенышей (таблица 1, фиг. 6). Содержание норэпинефрина в волосатой коже пигментированных TH-нулевых мышей составляло 22% от мышей дикого типа, тогда как оно было <0.5% значений дикого типа у детенышей-альбиносов, не обладающих TH-нулевым значением. В сердцах мышей с пигментацией TH-нулевого уровня норэпинефрин составлял 17% от уровня дикого типа, тогда как в сердцах-альбиносах без TH-нулевого уровня он составлял 2%, что более чем в шесть раз ниже. В то время как в надпочечниках у мышей с пигментацией TH-нулевой уровень норэпинефрина и адреналина составляли 3% и 2%, соответственно, у пигментированных мышей дикого типа, в надпочечниках было обнаружено <0,06% уровней альбиносов дикого типа для норадреналина и адреналина. альбиносов TH-нулевых мышей. В головном мозге катехоламины в TH-нулевых альбиносах составляли 18% от катехоламинов у пигментированных TH-нулевых мышей (таблица 1, рис.6).

ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование пигментированных TH-нулевых постнатальных мышей выявило альтернативный путь синтеза катехоламинов, который был обнаружен гистологически с помощью гистофлуоресценции, индуцированной глиоксиловой кислотой, и биохимически после разделения экстрагированных катехоламинов с помощью ВЭЖХ. Основываясь на сравнении нашей мутации TH-null на пигментированном и альбиносном фоне, данные показывают, что тирозиназа может поставлять l-допа для синтеза катехоламинов в катехоламинергические нейроны и хромаффинные клетки.Мыши-альбиносы, у которых отсутствуют как TH, так и тирозиназа, также лишены индуцированной глиоксиловой кислотой гистофлуоресценции в мозговом веществе надпочечников, в симпатически иннервируемых тканях и в головном мозге. В соответствии с ролью тирозиназы в синтезе катехоламинов, ткани двойных мутантов содержали в пять раз меньше катехоламина, чем пигментированные TH-нулевые мыши.

Альтернативное объяснение присутствия катехоламинов у пигментированных TH-нулевых мышей состоит в том, что они происходят из экзогенных предшественников катехоламинов, которые были предоставлены эмбрионам из E8.5 до рождения. Однако катехоламины, которые спасли мутантные эмбрионы, вряд ли будут источником катехоламинов, обнаруживаемых постнатально у пигментированных TH-нулевых мутантов. Поскольку у катехоламинов относительно короткий период полураспада (Iversen, 1967), те, которые образуются внутриутробно , не должны обнаруживаться через несколько дней после рождения: прошло не менее 14 периодов полураспада до того, как были проанализированы ткани P6. Кроме того, ткани 15-дневных пигментированных TH-нулевых детенышей исследовали на гистофлуоресценцию катехоламинов, и флуоресценция была не менее заметной через 15 дней, чем через 6 дней.Кроме того, количественные измерения катехоламинов проводились в тканях P14 и P15. Однако наиболее убедительным аргументом в пользу того, что катехоламины не поступают из постоянного перинатального запаса, является то, что, хотя и пигментированные, и мыши-альбиносы получали l-допа во время беременности, только пигментированные TH-нулевые содержали достаточное количество катехоламинов для обнаружения глиоксиловой кислотой. индуцированная флуоресценция в послеродовом периоде жизни.

Источник (и) тирозиназы, которая способствует синтезу катехоламинов у пигментированных TH-нулевых мышей, неизвестен.Несколько различных классов клеток, продуцирующих меланин, экспрессируют высокие уровни тирозиназы. Наиболее известны меланоциты, происходящие из нервного гребня и присутствующие в коже, волосяных фолликулах и сосудистой оболочке глаза. Кроме того, пигментный эпителий сетчатки, который происходит из глазного бокала, содержит высокий уровень тирозиназы. Несколько исследований указывают на возможность того, что тирозиназа также экспрессируется в ЦНС. МРНК тирозиназы обнаруживается в черной субстанции человека (Xu et al., 1997), и там сообщается о тирозиназоподобной активности (Miranda et al., 1984). Транскрипты тирозиназы и белок также присутствуют в мозге новорожденных и взрослых мышей (Tief et al., 1996a), а мыши с слитым геном промотор тирозиназы и lacZ экспрессируют трансген по всей нервной трубке (Tief et al., 1996b). Однако активность тирозиназы в мозге мышей не обнаружена (Tief et al., 1996a). Следовательно, более вероятно, что субстраты для синтеза катехоламинов в мозге пигментированных TH-нулевых поступают из кровообращения, чем из местного источника. Ясно, что меланоциты представляют собой один источник l-допа на периферии, но возможно, что существуют и другие источники.

Вероятный сценарий состоит в том, что l-допа, генерируемый меланиновым путем в меланоцитах, становится доступным и накапливается катехоламинергическими клетками, в которых он превращается в дофамин, норадреналин и адреналин. Дополнительно или альтернативно, производная меланоцитов l-допа может быть преобразована в дофамин экстранейронально с помощью DDC, и полученный допамин впоследствии накапливается катехоламинергическими клетками. Количественная оценка сывороточного допа у морских свинок-альбиносов, черных и красных морских свинок предоставляет доказательства, во-первых, что значительные уровни допа присутствуют в сыворотке, а во-вторых, что допа более распространен в сыворотке пигментированных животных.В то время как уровень допа в сыворотке крови составлял 0,4 и 0,7 нг / мл у белых и красных морских свинок, у черных животных он составлял 1,9 нг / мл (Hansson et al., 1980). В предварительных исследованиях мы обнаружили, что уровни допа в плазме более чем в пять раз выше у пигментированных 15-дневных детенышей дикого типа, чем у детенышей дикого типа-альбиносов того же возраста. Кроме того, Dopa присутствует в сыворотке, полученной от детенышей с нулевым уровнем TH. Таким образом, допа в плазме может обеспечить предшественник для синтеза катехоламинов на периферии и в головном мозге, и вполне вероятно, что для синтеза катехоламинов у пигментированных мышей доступно больше допа, чем у альбиносов.

Хотя содержание катехоламинов в тканях наших щенков-альбиносов было чрезвычайно низким, катехоламины не отсутствовали полностью, что указывает на то, что может присутствовать еще один путь. Природа остаточных катехоламинов неясна. Неизвестно, являются ли катехоламины, присутствующие, например, в сердцах и головном мозге щенков-альбиносов с нулевым ТН, экстранейрональными или сконцентрированными в нейронах. Поскольку они существуют в таких низких концентрациях, остаточные катехоламины не обнаруживаются гистофлуоресценцией, индуцированной глиоксиловой кислотой, и, следовательно, их местонахождение трудно оценить.В тканях постнатальных гетерозигот как на альбиносном, так и на пигментированном фоне наблюдалось снижение катехоламинов. Учитывая множество механизмов, с помощью которых регулируется активность тирозингидроксилазы, интересно отметить, что одного аллеля TH дикого типа недостаточно, чтобы полностью компенсировать отсутствие второго нормального аллеля, хотя он близок.

Характер гистофлуоресценции катехоламинов, наблюдаемый у пигментированных TH-нулевых животных, в нескольких отношениях отличается от того, который наблюдается у животных дикого типа.Присутствие гистофлуоресценции катехоламинов у пигментированных TH-нулевых мышей коррелирует с плотностью везикулярных запасов в отдельных периферических тканях. Гистофлуоресценция катехоламинов присутствует там, где множество накопительных пузырьков: в мозговом веществе надпочечников, во всех исследованных симпатически иннервируемых тканях и в клетках SIF SCG. Флуоресценция катехоламинов не была обнаружена в клеточных телах основных нейронов SCG от мутантов, но присутствовала в симпатических аксонах, в которых много везикул хранения катехоламинов.Хотя симпатические терминалы, визуализированные с помощью гистофлуоресценции, были менее многочисленны у пигментированных TH-нулевых мышей, чем у гетерозиготных мышей или мышей дикого типа, эти терминалы, видимые у TH-нулевых мышей, были ярко флуоресцентными. Мы не знаем, снижена ли симпатическая иннервация у мутанта или только подмножество присутствующих окончаний содержит катехоламины.

Гистофлуоресценция катехоламинов была также обнаружена в головном мозге нулевых по ТН детенышей, но была гораздо менее выраженной, чем в периферических тканях.Несколько флуоресцентных нейронов было обнаружено в черной субстанции, pars compacta, группе клеток, которая обычно содержит тысячи нейронов, продуцирующих дофамин. Недостаток флуоресцентных клеток в мутанте не вызван их отсутствием, поскольку нейроны обнаруживаются в черной субстанции с помощью антител к DDC (наши неопубликованные результаты; Kobayashi et al., 1995; Zhou and Palmiter, 1995. Видны редкие флуоресцентные нейроны. в черной субстанции мутанта компактные части были очень яркими, что указывает на то, что катехоламин, присутствующий в нигростриальной системе, распределен неравномерно.При обнаружении тусклая пятнистая флуоресценция в ростральном полосатом теле пигментированных TH-нулевых мышей показывала распределение, характерное для сгруппированных ранних афферентов из черной субстанции, которые обычно присутствуют у молодых детенышей.

В совокупности данные показывают, что нейроны у спасенных пигментированных TH-нулевых постнатальных мышей могут захватывать допа или допамин, синтезируемый из-за присутствия тирозиназы, и использовать их в качестве субстратов для синтеза катехоламинов. Однако неясно, играют ли катехоламины, синтезируемые с помощью тирозиназы, физиологическую роль у пигментированных TH-нулевых мышей.Конечно, во время пренатального развития тирозиназа не обеспечивает достаточное количество допа для поддержания выживания или выработки катехоламина в количестве, которое можно обнаружить с помощью гистофлуоресценции. Это, вероятно, является результатом недостаточного производства катехоламинов, а не дефицита накопления допа в клетках, продуцирующих катехоламины, потому что спасение достигается путем доставки циркулирующего допа через плотину. Активность тирозиназы может проявиться слишком поздно во время эмбрионального развития, чтобы спасти TH-нулевые эмбрионы.Поскольку тирозиназа не обнаруживается в меланоцитах до E17 (Beermann et al., 1992), содержание катехоламинов, вероятно, будет ниже минимума, необходимого для выживания во время окна E11 – E14, когда большинство TH-нулевых мышей умирают in utero , хотя и незначительно. катехоламин, по-видимому, необходим для выживания. Например, только 10% нормального содержания норадреналина было достаточно для почти полного восстановления DβH-дефицитных эмбрионов, спасенных с помощью Dops in utero (Thomas et al., 1995), что позволяет предположить, что тирозиназа не может восстанавливать даже этот низкий уровень катехоламинов. у наших пигментированных TH-нулевых эмбрионов.В соответствии с этой интерпретацией Kobayashi et al. (1995) не удалось обнаружить норэпинефрин после разделения катехоламинов с помощью ВЭЖХ из пигментированных E12.5 TH-нулевых эмбрионов.

На наш взгляд, присутствие удивительно высоких концентраций катехоламинов в симпатически иннервируемых тканях и даже в мозге постнатальных пигментированных мышей без ТГ, вероятно, не связано с компенсаторным механизмом, в котором тирозиназа активируется в результате элиминации тирозиназы. TH.Исследование нескольких полученных линий TH-нулевых мышей установило, что TH является важным геном для эмбрионального развития; замены TH нет. Скорее, наши данные, демонстрирующие присутствие катехоламинов у пигментированных TH-нулевых детенышей, предоставляют доказательства разоблачения источника l-допа для синтеза катехоламинов, который всегда может присутствовать у пигментированных животных после рождения, как давно подозревали. Остается определить, может ли тирозиназа, хотя она и является неэффективным источником l-допа для синтеза катехоламинов, частично восстанавливать функцию катехоламинов у пигментированных постнатальных TH-нулевых мышей.Наконец, будет интересно узнать, поддерживает ли L-Dopa, полученная из тирозиназы, катехоламинергические функции у нормальных животных.

Сноски

• Эта работа была поддержана грантом NS 31673 Национального института здравоохранения и очной программой Национального института неврологических заболеваний и инсульта (NINDS). Мы благодарим доктора Ирвина Копина (NINDS, Национальные институты здравоохранения), чье предложение поставило нас на след тирозиназы как источника допа. Мы благодарим доктора С.Тонегаве за его щедрую помощь в создании TH-нулевых мутантов.

  Для корреспонденции следует обращаться к Сюзанне Роффлер-Тарлов, 136 Харрисон Авеню, Бостон, Массачусетс 02111.

Тирозингидроксилаза — фермент, ограничивающий скорость синтеза катехоламинов

Катехоламины — это гормоны, производные от тирозина, которые вырабатываются надпочечниками. . Они включают адреналин, норадреналин и дофамин и используются в качестве нейротрансмиттеров центральной и периферической нервной системой.Ферментом, ограничивающим скорость синтеза катехоламинов, является тирозингидроксилаза. Тирозингидроксилаза отвечает за превращение тирозина в L-DOPA, который легко превращается в дофамин. Адреналин и норэпинефрин затем производятся из дофамина. Тирозингидроксилаза является членом семейства гидроксилаз ароматических аминокислот (AAAH), которое также включает фенилаланингидроксилазу и триптофангидроксилазу. Все ферменты AAAH содержат N-концевой регуляторный домен, каталитический домен и C-концевой домен со спиральной спиралью, ответственный за тетрамеризацию фермента (1).Тирозингидроксилаза строго регулируется для контроля уровня катехоламинов в организме. Он восприимчив к подавлению отрицательной обратной связи катехоламинами; однако это ингибирование притупляется, когда регуляторный домен фосфорилируется по одному из четырех остатков серина с помощью PKA, ERK1 / 2 или MAPKAPK2. Четыре изоформы тирозингидроксилазы существуют благодаря альтернативному сплайсингу мРНК регуляторного домена. Эти изоформы экспрессируются в различных соотношениях, чтобы придать уникальную сигнальную специфичность различным тканям.Мутации в гене тирозингидроксилазы связаны с неврологическими расстройствами, такими как болезнь Паркинсона, Альцгеймера и шизофрения.

Xu et. al. впервые применил антитело к тирозингидроксилазе (pSer31) в 1998 году для картирования локализации различных фосфо-изотипов в срезах головного мозга крысы (2). Группа описала специфичность антитела и проверила процесс его использования in vitro и in vivo. Вскоре после этого, в 1999 г., Lew et. al. использовал другое антитело к тирозингидроксилазе, чтобы лучше понять механизмы регуляции сайт-специфического фосфорилирования (3).Группа использовала антитело к тирозингидроксилазе (pSer40), чтобы посмотреть на уровни фосфорилирования во время лечения ингибиторами передачи сигналов дофамина. Они обнаружили, что ингибирование передачи сигналов дофамина приводит к значительному увеличению фосфо-Ser40 и фосфо-Ser19, что в конечном итоге увеличивает выработку катехоламинов. Совсем недавно группы использовали антитела к тирозингидроксилазе, чтобы понять их роль в различных патологических состояниях. Ахмед и др. al. использовал антитело к тирозингидроксилазе, чтобы помочь разработать модель для изучения нарушения аутофагии при болезни Паркинсона (4).Учитывая его важную роль в передаче сигналов нервной системы, тирозингидроксилаза изучается при многих неврологических состояниях.

Novus Biologicals предлагает реагенты тирозингидроксилазы для ваших исследований, в том числе:

PMID:

1. 21176768
2. 9483531
3. 9927609
4. 23152632

Гормоны мозгового вещества надпочечников

Гормоны мозгового вещества надпочечников

Клетки мозгового вещества надпочечников синтезируют и секретируют эпинефрин и норэпинефрин .Соотношение этих двух катехоламинов значительно различается у разных видов: у людей, кошек и цыплят примерно 80, 60 и 30% продукции катехоламинов составляет адреналин. После попадания в кровь эти гормоны связывают адренергические рецепторы на клетках-мишенях, где они вызывают практически те же эффекты, что и прямая симпатическая нервная стимуляция.

Синтез и секреция катехоламинов

Синтез катехоламинов начинается с аминокислоты тирозина, которая поглощается хромаффинными клетками в мозговом веществе и превращается в норадреналин и адреналин посредством следующих этапов:

Норэпинефин и адреналин хранятся в электронно-плотных гранулах, которые также содержат АТФ и несколько нейропептидов.Секреция этих гормонов стимулируется высвобождением ацетилхолина из преганглионарных симпатических волокон, иннервирующих мозговое вещество. Такую секрецию стимулируют многие типы «стрессов», включая физические упражнения, гипогликемию и травмы. После секреции в кровь катехоламины слабо связываются и переносятся в кровоток с помощью альбумина и, возможно, других белков сыворотки.

Адренергические рецепторы и механизм действия

Физиологические эффекты адреналина и норадреналина инициируются их связыванием с адренергическими рецепторами на поверхности клеток-мишеней.Эти рецепторы являются прототипами семипроходных трансмембранных белков, которые связаны с G-белками, которые стимулируют или ингибируют внутриклеточные сигнальные пути.

Сложные физиологические реакции возникают в результате стимуляции мозгового вещества надпочечников, потому что существует множество типов рецепторов, которые по-разному экспрессируются в разных тканях и клетках. Альфа- и бета-адренорецепторы и их подтипы первоначально были определены путем дифференциального связывания различных агонистов и антагонистов, а в последнее время — путем анализа молекулярных клонов.

Физиологические эффекты медуллярных гормонов

В общем, циркулирующий адреналин и норадреналин, высвобождаемые из мозгового вещества надпочечников, оказывают на органы-мишени те же эффекты, что и прямая стимуляция симпатическими нервами , хотя их действие более продолжительное.Кроме того, конечно, циркулирующие гормоны могут вызывать эффекты в клетках и тканях, которые напрямую не иннервируются. Физиологические последствия высвобождения катехоламинов в мозговом веществе обоснованно рассматриваются как реакции, которые помогают справиться со стрессом. Эти эффекты можно до некоторой степени предсказать, представив, что потребуется, если, например, вы оказались в ловушке в Парке Юрского периода, когда отключилось электричество. Список некоторых основных эффектов, опосредованных адреналином и норадреналином:

• Повышенная скорость и сила сокращения сердечной мышцы: это преимущественно эффект адреналина, действующего через бета-рецепторы.
• Сужение кровеносных сосудов: норэпинефрин, в частности, вызывает широко распространенное сужение сосудов, что приводит к увеличению сопротивления и, следовательно, к повышению артериального кровяного давления.
• Расширение бронхиол: способствует легочной вентиляции.
• Стимуляция липолиза в жировых клетках: обеспечивает жирными кислотами производство энергии во многих тканях и помогает в сохранении истощающихся запасов глюкозы в крови.
• Повышенная скорость метаболизма: Потребление кислорода и производство тепла увеличиваются по всему телу в ответ на адреналин.Медуллярные гормоны также способствуют расщеплению гликогена в скелетных мышцах, чтобы обеспечить глюкозу для производства энергии.
• Расширение зрачков: особенно важно в ситуациях, когда вас окружают велоцирапторы в условиях низкой освещенности.
• Ингибирование некоторых «несущественных» процессов: примером является ингибирование желудочно-кишечной секреции и двигательной активности.

Общие стимулы для секреции адреномедуллярных гормонов включают упражнения, гипогликемию, кровотечение и эмоциональное расстройство.

Отправляйте комментарии [email protected]

.