In humans, catecholamines (shown in yellow) are derived from the amino acid L-phenylalanine.
L-Phenylalanine is converted into L-tyrosine by an aromatic amino acid hydroxylase (AAAH) enzyme (phenylalanine 4-hydroxylase), with molecular oxygen (O2) and tetrahydrobiopterin as cofactors., L-tyrozyna jest przekształcana w L-DOPA przez inny enzym AAAH (3-hydroksylazę tyrozyny) z tetrahydrobiopteryną, O2 i żelazem żelaznym (Fe2+) jako kofaktorami. L-DOPA jest przekształcana w dopaminę przez enzym dekarboksylazy aromatycznego l-aminokwasu (AADC), z fosforanem pirydoksalu jako kofaktor. Sama dopamina jest również stosowana jako prekursor w syntezie neuroprzekaźników noradrenaliny i epinefryny. Dopamina jest przekształcana w noradrenalinę przez enzym β-hydroksylazy dopaminy (DBH), z kwasem O2 i L-askorbinowym jako kofaktorami., Norepinefryna jest przekształcana w epinefrynę przez enzym N-metylotransferazę fenyloetanoloaminową (PNMT) z S-adenozylo-L-metioniną jako kofaktorem.
Lokalizacjaedytuj
Katecholaminy są wytwarzane głównie przez komórki chromafinowe rdzenia nadnerczy i włókna postganglionowe współczulnego układu nerwowego., Dopamina, która działa jako neuroprzekaźnik w ośrodkowym układzie nerwowym, jest w dużej mierze wytwarzana w ciałach komórek neuronalnych w dwóch obszarach pnia mózgu: brzusznym obszarze nakrywki i substantia nigra, z których ostatnia zawiera neuromelaninę-pigmentowane neurony. Podobnie zabarwione neuromelaniną ciała komórkowe locus coeruleus wytwarzają noradrenalinę., Epinefryna jest wytwarzana w małych grupach neuronów w ludzkim mózgu, które wyrażają swój enzym syntetyzujący, N-metylotransferazę fenyloetanoloaminową; neurony te projektują się z jądra sąsiadującego (ventrolateral)do obszaru postrema i z jądra w grzbietowym obszarze samotnego przewodu.
Biosynthesisedit
dopamina jest pierwszą katecholaminą syntetyzowaną z DOPA. Z kolei noradrenalina i epinefryna pochodzą z dalszej metabolicznej modyfikacji dopaminy., Enzym hydroksylaza dopaminowa wymaga miedzi jako kofaktor (nie pokazano na schemacie), a dekarboksylaza DOPA wymaga PLP (nie pokazano na schemacie). Etapem ograniczającym szybkość biosyntezy katecholamin przez główny szlak metaboliczny jest hydroksylacja L-tyrozyny do L-DOPA.
synteza katecholamin jest hamowana przez alfa-metylo-P-tyrozynę (AMPT), która hamuje hydroksylazę tyrozynową.
aminokwasy fenyloalanina i tyrozyna są prekursorami katecholamin. Oba aminokwasy znajdują się w wysokich stężeniach w osoczu krwi i mózgu., U ssaków tyrozyna może być utworzona z fenyloalaniny przez enzym hydroksylazę fenyloalaninową, występujący w dużych ilościach w wątrobie. Niewystarczające ilości hydroksylazy fenyloalaniny powodują fenyloketonurię, zaburzenie metaboliczne, które prowadzi do deficytów intelektualnych, chyba że jest leczone przez manipulację dietetyczną. Uważa się, że synteza katecholamin rozpoczyna się zwykle od tyrozyny. Enzym hydroksylaza tyrozynowa (TH) przekształca aminokwas L-tyrozyna w 3,4-dihydroksyfenyloalaninę (L-DOPA)., Hydroksylacja L-tyrozyny przez TH powoduje powstanie prekursora DA L-DOPA, który jest metabolizowany przez dekarboksylazę aromatycznego l-aminokwasu (AADC; patrz Cooper et al., 2002) do nadajnika. Ten krok występuje tak szybko, że trudno jest zmierzyć L-DOPA w mózgu bez uprzedniego hamowania AADC., W neuronach, które używają DA jako nadajnika, dekarboksylacja L-DOPA do dopaminy jest ostatnim krokiem w tworzeniu nadajnika; jednak w tych neuronach, które wykorzystują noradrenalinę (noradrenalinę) lub epinefrynę (adrenalinę) jako nadajniki, obecny jest również enzym β-hydroksylaza dopaminy (DBH), który przekształca dopaminę w noradrenalinę. W jeszcze innych neuronach, w których epinefryna jest nadajnikiem, trzeci enzym N-metylotransferaza fenyloetanoloaminowa (PNMT) przekształca noradrenalinę w epinefrynę., Tak więc komórka, która używa epinefryny jako swojego nadajnika, zawiera cztery enzymy (TH, AADC, DBH i PNMT), podczas gdy neurony norepinefryny zawierają tylko trzy enzymy (pozbawione PNMT), a komórki dopaminy tylko dwa (TH i AADC).
Degradacjaedytuj
Katecholaminy mają okres półtrwania wynoszący kilka minut podczas krążenia we krwi. Mogą być degradowane albo przez metylację przez katechol-o-metylotransferazy (COMT) lub przez deaminację przez oksydazy monoaminowe (MAO).
Mao wiąże się z MAO, zapobiegając w ten sposób rozkładowi katecholamin i innych monoamin.,
katabolizm katecholamin odbywa się za pośrednictwem dwóch głównych enzymów: katechol-o-metylotransferazy (COMT), która jest obecna w rozszczepie synaptycznym i cytozolu komórki oraz oksydazy monoaminowej (MAO), która znajduje się w błonie mitochondrialnej. Oba enzymy wymagają kofaktorów: COMT używa Mg2+ jako kofaktora, podczas gdy MAO używa FAD., W pierwszym etapie procesu katabolicznego pośredniczy MAO lub COMT, który zależy od tkanki i lokalizacji katecholamin (na przykład degradacja katecholamin w rozszczepie synaptycznym jest pośredniczona przez COMT, ponieważ MAO jest enzymem mitochondrialnym). Kolejne etapy kataboliczne w szlaku obejmują dehydrogenazę alkoholową, dehydrogenazę aldehydową i reduktazę aldehydową. Produktem końcowym epinefryny i noradrenaliny jest kwas wanilinomandelowy (VMA), który jest wydalany z moczem. Katabolizm dopaminy prowadzi do produkcji kwasu homowanilinowego (HVA).
