KATECHOLAMINE: SYNTHESE, FREISETZUNG UND FUNKTIONEN - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Die Katecholamine oder Aminohormone sind Substanzen, die in ihrer Struktur eine Katecholgruppe und eine Seitenkette mit einer Aminogruppe enthalten. Sie können in unserem Körper als Hormone oder als Neurotransmitter fungieren.

Katecholamine sind eine Klasse von Monoaminen, die aus Tyrosin synthetisiert werden. Die wichtigsten sind Dopamin, Adrenalin und Noradrenalin. Sie bestehen aus sehr wichtigen Neurotransmittern in unserem Körper und haben mehrere Funktionen; Sie sind sowohl an neuronalen als auch an endokrinen Mechanismen beteiligt.

Molekülstruktur von Noradrenalin (Noradrenalin) aus der Katecholamin-Familie.

Einige der Funktionen des Zentralnervensystems, die sie steuern, sind Bewegung, Kognition, Emotionen, Lernen und Gedächtnis. Sie spielen auch eine grundlegende Rolle bei der Reaktion auf Stress. Auf diese Weise nimmt die Freisetzung dieser Substanzen zu, wenn physischer oder emotionaler Stress auftritt. Auf zellulärer Ebene modulieren diese Substanzen die neuronale Aktivität durch Öffnen oder Schließen von Ionenkanälen entsprechend den beteiligten Rezeptoren.

Der Katecholaminspiegel kann durch Blut- und Urintests festgestellt werden. Tatsächlich sind Katecholamine an ungefähr 50% der Proteine ​​im Blut gebunden.

Veränderungen der Katecholamin-Neurotransmission scheinen bestimmte neurologische und neuropsychiatrische Störungen zu erklären. Zum Beispiel ist Depression im Gegensatz zu Angstzuständen mit geringen Mengen dieser Substanzen verbunden. Andererseits scheint Dopamin bei Krankheiten wie Parkinson und Schizophrenie eine wesentliche Rolle zu spielen.

Biosynthese von Katecholaminen

Katecholamine werden von Tyrosin abgeleitet, einer Aminosäure, aus der Proteine ​​bestehen. Es kann direkt aus der Nahrung (als exogene Quelle) gewonnen oder in der Leber aus Phenylalanin (als endogene Quelle) synthetisiert werden.

Phenylalanin

Phenylalanin ist eine essentielle Aminosäure für den Menschen. Es wird über die Nahrung aufgenommen, obwohl sie auch in einigen psychoaktiven Substanzen enthalten sind.

Um einen ausreichenden Gehalt an Katecholaminen zu erreichen, ist es wichtig, phenylalaninreiche Lebensmittel wie rotes Fleisch, Eier, Fisch, Milchprodukte, Kichererbsen, Linsen, Nüsse usw. zu konsumieren.

Tyrosin

Chemische Struktur der Aminosäure Tyrosin (Quelle: Clavecin über Wikimedia Commons)

Tyrosin ist in Käse enthalten. Damit sich Katecholamine bilden können, muss Tyrosin durch ein Hormon namens Tyrosinhydroxylase synthetisiert werden. Nach der Hydroxylierung wird L-DOPA (L-3,4-Dihydroxyphenylalanin) erhalten.

Dopamin und Noradrenalin

Dann durchläuft DOPA einen Decarboxylierungsprozess durch das Enzym DOPA-Decarboxylase, wobei Dopamin produziert wird.

Dopamin 2D-Molekül.

Aus Dopamin und dank beta-hydroxyliertem Dopamin wird Noradrenalin (auch Noradrenalin genannt) erhalten.

Noradrenalinmolekül

Adrenalin

Adrenalin wird im Medulla der Nebennieren gebildet, die sich über den Nieren befinden. Es entsteht aus Noradrenalin. Adrenalin entsteht, wenn Noradrenalin durch das Enzym Phenylethanolamin-N-methyltransferase (PNMT) synthetisiert wird. Dieses Enzym kommt nur in Zellen des Nebennierenmarkes vor.

Struktur des Adrenalins

Andererseits wird die Hemmung der Katecholaminsynthese durch die Wirkung von AMPT (alpha-Methyl-p-tyrosin) erzeugt. Dies ist verantwortlich für die Hemmung des Enzyms Tyrosinhydroxylase.

Wo werden Katecholamine hergestellt?

Die Hauptkatecholamine stammen aus den Nebennieren, insbesondere aus dem Nebennierenmark dieser Drüsen. Sie werden dank Zellen produziert, die Chromaffine genannt werden: An dieser Stelle wird Adrenalin zu 80% und Noradrenalin zu 20% ausgeschieden.

Diese beiden Substanzen wirken als sympathomimetische Hormone. Das heißt, sie simulieren die Auswirkungen von Hyperaktivität auf das sympathische Nervensystem. Wenn diese Substanzen in den Blutkreislauf freigesetzt werden, treten somit ein Anstieg des Blutdrucks, eine stärkere Muskelkontraktion und ein Anstieg der Glucosespiegel auf. Sowie Beschleunigung der Herzfrequenz und Atmung.

Aus diesem Grund sind Katecholamine wichtig, um sich auf Stress-, Kampf- oder Fluchtreaktionen vorzubereiten.

Noradrenalin oder Noradrenalin

Norepinephrin oder Norepinephrin wird synthetisiert und in postganglionären Fasern peripherer sympathischer Nerven gespeichert. Diese Substanz wird auch in Zellen des Locus coeruleus in einer Zellgruppe namens A6 produziert.

Diese Neuronen projizieren zum Hippocampus, zur Amygdala, zum Thalamus und zum Cortex. den dorsalen Norepinephrinealweg bilden. Dieser Weg scheint an kognitiven Funktionen wie Aufmerksamkeit und Gedächtnis beteiligt zu sein.

Der ventrale Weg, der mit dem Hypothalamus verbunden ist, scheint an vegetativen, neuroendokrinen und autonomen Funktionen beteiligt zu sein.

Dopamin

Andererseits kann Dopamin auch aus dem Nebennierenmark und den peripheren sympathischen Nerven entstehen. Es wirkt jedoch hauptsächlich als Neurotransmitter im Zentralnervensystem. Auf diese Weise kommt es hauptsächlich in zwei Bereichen des Hirnstamms vor: der Substantia nigra und dem ventralen tegmentalen Bereich.

Insbesondere befinden sich die Hauptgruppen dopaminerger Zellen in der ventralen Region des Mittelhirns, einem Bereich, der als "A9-Zellgruppe" bezeichnet wird. Diese Zone enthält die schwarze Substanz. Sie befinden sich auch in der A10-Zellgruppe (ventraler tegmentaler Bereich).

Die A9-Neuronen projizieren ihre Fasern zum Caudatkern und zum Putamen und bilden den Nigrostriatalweg. Dies ist für die Motorsteuerung unerlässlich.

Während die Neuronen der A10-Zone den Kern von Accumbens, die Amygdala und den präfrontalen Kortex passieren, bilden sie den mesocorticolimbischen Weg. Dies ist wichtig für Motivation, Emotionen und die Bildung von Erinnerungen.

Darüber hinaus gibt es in einem Teil des Hypothalamus eine weitere Gruppe dopaminerger Zellen, die sich mit der Hypophyse verbindet, um hormonelle Funktionen auszuüben.

Es gibt auch andere Kerne im Bereich des Hirnstamms, die mit Adrenalin assoziiert sind, wie z. B. die Bereiche Postmas und der Solitärtrakt. Damit Adrenalin ins Blut freigesetzt werden kann, ist jedoch die Anwesenheit eines anderen Neurotransmitters, Acetylcholin, erforderlich.

Freisetzung

Für die Freisetzung von Katecholaminen ist die vorherige Freisetzung von Acetylcholin erforderlich. Diese Version kann beispielsweise auftreten, wenn wir eine Gefahr erkennen. Acetylcholin innerviert das Nebennierenmark und erzeugt eine Reihe von zellulären Ereignissen.

Acetylcholin-Molekülstruktur

Das Ergebnis ist die Sekretion von Katecholaminen in den extrazellulären Raum durch einen Prozess, der Exozytose genannt wird.

Wie verhalten sie sich im Körper?

Es gibt eine Reihe von Rezeptoren, die im ganzen Körper verteilt sind und als adrenerge Rezeptoren bezeichnet werden. Diese Rezeptoren werden durch Katecholamine aktiviert und sind für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich.

Normalerweise, wenn Dopamin, Adrenalin oder Noradrenalin an diese Rezeptoren binden; Es gibt eine Kampf- oder Fluchtreaktion. Dadurch steigt die Herzfrequenz, die Muskelspannung steigt und die Pupillen dehnen sich aus. Sie beeinflussen auch das Magen-Darm-System.

Es ist wichtig zu beachten, dass durch das Nebennierenmark freigesetzte Blutkatecholamine ihre Wirkung auf periphere Gewebe ausüben, jedoch nicht auf das Gehirn. Dies liegt daran, dass das Nervensystem durch die Blut-Hirn-Schranke getrennt ist.

Es gibt auch spezifische Rezeptoren für Dopamin, die von 5 Typen sind. Diese finden sich im Nervensystem, insbesondere im Hippocampus, im Nucleus accumbens, in der Großhirnrinde, in der Amygdala und in der Substantia nigra.

Eigenschaften

Katecholamine können sehr unterschiedliche Körperfunktionen modulieren. Wie oben erwähnt, können sie im Blut zirkulieren oder unterschiedliche Wirkungen im Gehirn haben (als Neurotransmitter).

Als nächstes können Sie die Funktionen kennen, an denen Katecholamine beteiligt sind:

Herzfunktionen

Durch einen Anstieg des Adrenalinspiegels (hauptsächlich) steigt die Kontraktionskraft des Herzens. Zusätzlich steigt die Frequenz des Herzschlags. Dies führt zu einer Erhöhung der Sauerstoffversorgung.

Gefäßfunktionen

Im Allgemeinen verursacht ein Anstieg der Katecholamine eine Vasokonstriktion, dh eine Kontraktion in den Blutgefäßen. Die Folge ist ein Anstieg des Blutdrucks.

Magen-Darm-Funktionen

Adrenalin scheint die Motilität sowie die Magen- und Darmsekretionen zu verringern. Sowie Kontraktion der Schließmuskeln. Die an diesen Funktionen beteiligten adrenergen Rezeptoren sind a1, a2 und b2.

Harnfunktionen

Adrenalin entspannt den Blasendetrusormuskel (damit mehr Urin gespeichert werden kann). Gleichzeitig zieht es den Trigone und den Schließmuskel zusammen, um eine Harnretention zu ermöglichen.

Moderate Dosen von Dopamin erhöhen jedoch die Durchblutung der Nieren und üben eine harntreibende Wirkung aus.

Augenfunktionen

Der Anstieg der Katecholamine führt auch zu einer Erweiterung der Pupillen (Mydriasis). Neben einer Abnahme des Augeninnendrucks.

Atmungsfunktionen

Katecholamine scheinen die Atemfrequenz zu erhöhen. Darüber hinaus hat es starke bronchiale Entspannungseffekte. Somit reduziert es die Bronchialsekrete und übt eine bronchodilatatorische Wirkung aus.

Funktionen im Zentralnervensystem

Im Nervensystem erhöhen Noradrenalin und Dopamin die Aufmerksamkeit, Aufmerksamkeit, Konzentration und Reizverarbeitung.

Dadurch reagieren wir schneller auf Reize und lernen und erinnern uns besser. Sie vermitteln auch Gefühle der Freude und Belohnung. Erhöhte Spiegel dieser Substanzen wurden jedoch mit Angstproblemen in Verbindung gebracht.

Während niedrige Dopaminspiegel das Auftreten von Aufmerksamkeitsstörungen, Lernschwierigkeiten und Depressionen zu beeinflussen scheinen.

Motorfunktionen

Dopamin ist das Hauptkatecholamin, das an der Vermittlung der Bewegungskontrolle beteiligt ist. Die verantwortlichen Bereiche sind die Substantia nigra und die Basalganglien (insbesondere der Caudatkern).

Tatsächlich wurde gezeigt, dass das Fehlen von Dopamin in den Basalganglien der Ursprung der Parkinson-Krankheit ist.

Stress

Katecholamine sind sehr wichtig bei der Regulierung von Stress. Die Spiegel dieser Substanzen werden erhöht, um unseren Körper darauf vorzubereiten, auf potenziell gefährliche Reize zu reagieren. So erscheinen die Kampf- oder Fluchtreaktionen.

Wirkungen auf das Immunsystem

Es wurde gezeigt, dass Stress das Immunsystem beeinflusst und hauptsächlich durch Adrenalin und Noradrenalin vermittelt wird. Wenn wir Stress ausgesetzt sind, setzt die Nebenniere Adrenalin frei, während das Nervensystem Noradrenalin absondert. Dies innerviert die am Immunsystem beteiligten Organe.

Ein sehr längerer Anstieg der Katecholamine führt zu chronischem Stress und einer Schwächung des Immunsystems.

Analyse von Katecholaminen in Urin und Blut

Der Körper baut Katecholamine ab und scheidet sie im Urin aus. Daher kann durch eine Urinanalyse die Menge an Katecholaminen beobachtet werden, die innerhalb von 24 Stunden sekretiert werden. Dieser Test kann auch durch eine Blutuntersuchung durchgeführt werden.

Dieser Test wird normalerweise zur Diagnose von Tumoren in den Nebennieren (Phäochromozytom) durchgeführt. Ein Tumor in diesem Bereich würde dazu führen, dass zu viele Katecholamine freigesetzt werden. Was würde sich in Symptomen wie Bluthochdruck, übermäßigem Schwitzen, Kopfschmerzen, Tachykardie und Zittern widerspiegeln?

Hohe Katecholaminspiegel im Urin können auch jede Art von übermäßigem Stress manifestieren, wie Infektionen im gesamten Körper, Operationen oder traumatische Verletzungen.

Obwohl diese Werte geändert werden können, wenn sie Medikamente gegen Blutdruck, Antidepressiva, Medikamente oder Koffein eingenommen haben. Darüber hinaus kann Kälte den Katecholaminspiegel in der Analyse erhöhen.

Niedrige Werte können jedoch auf Diabetes oder Veränderungen der Aktivität des Nervensystems hinweisen.

Verweise

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