Una catecolamina ( / ˌ k æ t ə ˈ k oʊ l ə m iː n / ; abreviado CA ) es un neurotransmisor monoamina , un compuesto orgánico que tiene un catecol ( benceno con dos grupos laterales hidroxilo uno al lado del otro) y un lado- amina de cadena . [1]
El catecol puede ser una molécula libre o un sustituyente de una molécula más grande, donde representa un grupo 1,2-dihidroxibenceno.
Las catecolaminas se derivan del aminoácido tirosina , que se deriva de fuentes dietéticas y de la síntesis de fenilalanina . [2] Las catecolaminas son solubles en agua y están unidas en un 50% a las proteínas plasmáticas en circulación.
Entre las catecolaminas se incluyen la epinefrina (adrenalina), la noradrenalina (noradrenalina) y la dopamina . La liberación de las hormonas epinefrina y norepinefrina desde la médula suprarrenal de las glándulas suprarrenales es parte de la respuesta de lucha o huida . [3]
La tirosina se crea a partir de fenilalanina mediante hidroxilación mediante la enzima fenilalanina hidroxilasa . La tirosina también se ingiere directamente de las proteínas de la dieta. Las células secretoras de catecolaminas utilizan varias reacciones para convertir la tirosina en serie en L -DOPA y luego en dopamina. Dependiendo del tipo de célula, la dopamina puede convertirse en norepinefrina o incluso en epinefrina. [4]
Varias drogas estimulantes (como varias anfetaminas sustituidas ) son análogos de las catecolaminas.
Las catecolaminas tienen la estructura distintiva de un anillo de benceno con dos grupos hidroxilo , una cadena etilo intermedia y un grupo amino terminal . Las feniletanolaminas como la norepinefrina tienen un grupo hidroxilo en la cadena de etilo. [ cita necesaria ]
Las catecolaminas son producidas principalmente por las células cromafines de la médula suprarrenal y las fibras posganglionares del sistema nervioso simpático . La dopamina , que actúa como neurotransmisor en el sistema nervioso central , se produce en gran medida en los cuerpos celulares neuronales de dos áreas del tronco del encéfalo: el área tegmental ventral y la sustancia negra , esta última contiene neuronas pigmentadas con neuromelanina . Los cuerpos celulares del locus coeruleus pigmentados de manera similar con neuromelanina producen norepinefrina . La epinefrina se produce en pequeños grupos de neuronas del cerebro humano que expresan su enzima sintetizadora, la feniletanolamina N -metiltransferasa ; [8] estas neuronas se proyectan desde un núcleo adyacente (ventrolateral) al área postrema y desde un núcleo en la región dorsal del tracto solitario . [8]
La dopamina es la primera catecolamina sintetizada a partir de DOPA. A su vez, la noradrenalina y la epinefrina se derivan de una modificación metabólica adicional de la dopamina. La enzima dopamina hidroxilasa requiere cobre como cofactor (no se muestra en el diagrama) y la DOPA descarboxilasa requiere PLP (no se muestra en el diagrama). El paso limitante de la velocidad en la biosíntesis de catecolaminas a través de la vía metabólica predominante es la hidroxilación de L -tirosina a L -DOPA. [ cita necesaria ]
La síntesis de catecolaminas es inhibida por la alfa-metil- p -tirosina ( AMPT ), que inhibe la tirosina hidroxilasa . [ cita necesaria ]
Los aminoácidos fenilalanina y tirosina son precursores de las catecolaminas. Ambos aminoácidos se encuentran en altas concentraciones en el plasma sanguíneo y el cerebro. En los mamíferos, la tirosina se puede formar a partir de fenilalanina de la dieta mediante la enzima fenilalanina hidroxilasa , que se encuentra en grandes cantidades en el hígado. Cantidades insuficientes de fenilalanina hidroxilasa provocan fenilcetonuria , un trastorno metabólico que conduce a déficits intelectuales a menos que se trate mediante manipulación dietética. [ cita necesaria ] Generalmente se considera que la síntesis de catecolaminas comienza con tirosina. La enzima tirosina hidroxilasa (TH) convierte el aminoácido L -tirosina en 3,4-dihidroxifenilalanina ( L -DOPA). La hidroxilación de L -tirosina por TH da como resultado la formación del precursor de DA L -DOPA, que es metabolizado por la L -aminoácido descarboxilasa aromática (AADC; ver Cooper et al., 2002 [ cita requerida ] ) al transmisor dopamina. Este paso ocurre tan rápidamente que es difícil medir la L -DOPA en el cerebro sin inhibir primero la AADC. [ cita necesaria ] En las neuronas que utilizan DA como transmisor, la descarboxilación de L -DOPA a dopamina es el paso final en la formación del transmisor; sin embargo, en aquellas neuronas que utilizan norepinefrina (noradrenalina) o epinefrina (adrenalina) como transmisores, también está presente la enzima dopamina β-hidroxilasa (DBH), que convierte la dopamina en norepinefrina. En otras neuronas en las que la epinefrina es el transmisor, una tercera enzima, la feniletanolamina N -metiltransferasa (PNMT), convierte la norepinefrina en epinefrina. Así, una célula que utiliza epinefrina como transmisor contiene cuatro enzimas (TH, AADC, DBH y PNMT), mientras que las neuronas de noradrenalina contienen sólo tres enzimas (que carecen de PNMT) y las células de dopamina sólo dos (TH y AADC). [ cita necesaria ]
Las catecolaminas tienen una vida media de unos minutos cuando circulan en la sangre. Pueden degradarse mediante metilación mediante catecol- O -metiltransferasas (COMT) o mediante desaminación mediante monoaminooxidasas (MAO) .
Los IMAO se unen a la MAO, impidiendo así que descomponga las catecolaminas y otras monoaminas.
El catabolismo de las catecolaminas está mediado por dos enzimas principales: la catecol- O -metiltransferasa (COMT), que está presente en la hendidura sináptica y el citosol de la célula, y la monoaminooxidasa (MAO), que se encuentra en la membrana mitocondrial. Ambas enzimas requieren cofactores: COMT usa Mg 2+ como cofactor mientras que MAO usa FAD . El primer paso del proceso catabólico está mediado por MAO o COMT, que depende del tejido y la ubicación de las catecolaminas (por ejemplo, la degradación de catecolaminas en la hendidura sináptica está mediada por COMT porque la MAO es una enzima mitocondrial). Los siguientes pasos catabólicos en la vía involucran la alcohol deshidrogenasa , la aldehído deshidrogenasa y la aldehído reductasa . El producto final de la epinefrina y la noradrenalina es el ácido vanililmandélico (VMA) que se excreta en la orina . El catabolismo de la dopamina conduce a la producción de ácido homovanílico (HVA) . [9]
Dos catecolaminas, la noradrenalina y la dopamina , actúan como neuromoduladores en el sistema nervioso central y como hormonas en la circulación sanguínea. La catecolamina norepinefrina es un neuromodulador del sistema nervioso simpático periférico, pero también está presente en la sangre (principalmente a través de "desbordamiento" de las sinapsis del sistema simpático). [ cita necesaria ]
Los niveles altos de catecolaminas en sangre están asociados con el estrés , que puede ser inducido por reacciones psicológicas o factores estresantes ambientales como niveles elevados de sonido , luz intensa o niveles bajos de azúcar en sangre . [ cita necesaria ]
Pueden ocurrir niveles extremadamente altos de catecolaminas (también conocidas como toxicidad de catecolaminas) en un traumatismo del sistema nervioso central debido a la estimulación o daño de los núcleos en el tronco del encéfalo , en particular, aquellos núcleos que afectan el sistema nervioso simpático . En medicina de urgencia , este suceso se conoce ampliamente como "vertedero de catecolaminas".
Los niveles extremadamente altos de catecolaminas también pueden ser causados por tumores neuroendocrinos en la médula suprarrenal , una afección tratable conocida como feocromocitoma .
Los niveles elevados de catecolaminas también pueden ser causados por una deficiencia de monoaminooxidasa A (MAO-A) , conocida como síndrome de Brunner . Como la MAO-A es una de las enzimas responsables de la degradación de estos neurotransmisores, su deficiencia aumenta considerablemente la biodisponibilidad de estos neurotransmisores. Ocurre en ausencia de feocromocitoma , tumores neuroendocrinos y síndrome carcinoide , pero tiene un aspecto similar al síndrome carcinoide con síntomas como enrojecimiento facial y agresión. [10] [11]
La porfiria aguda puede causar niveles elevados de catecolaminas. [12]
Las catecolaminas provocan cambios fisiológicos generales que preparan al cuerpo para la actividad física (la respuesta de lucha o huida ). Algunos efectos típicos son aumentos de la frecuencia cardíaca , la presión arterial , los niveles de glucosa en sangre y una reacción general del sistema nervioso simpático . [ cita necesaria ] Algunos medicamentos, como la tolcapone (un inhibidor central de la COMT ), elevan los niveles de todas las catecolaminas. El aumento de catecolaminas también puede provocar un aumento de la frecuencia respiratoria ( taquipnea ) en los pacientes. [13]
Las catecolaminas se secretan en la orina después de descomponerse y su nivel de secreción se puede medir para el diagnóstico de enfermedades asociadas con los niveles de catecolaminas en el cuerpo. [14] La prueba de orina para detectar catecolaminas se utiliza para detectar feocromocitoma .
"Se han encontrado en 44 familias de plantas, pero no se ha establecido ninguna función metabólica esencial para ellas. Son precursores de los alcaloides de benzo[ c ]fenantridina , que son los ingredientes principales activos de muchos extractos de plantas medicinales . Se ha implicado que los AC tienen un posible papel protector contra depredadores de insectos, lesiones y desintoxicación de nitrógeno. Se ha demostrado que promueven el crecimiento del tejido vegetal, la embriogénesis somática de cultivos in vitro y la floración. Los CA inhiben la oxidación del ácido indol-3-acético y mejoran la biosíntesis de etileno . También se ha demostrado que mejora sinérgicamente varios efectos de las giberelinas ". [15]
Las catecolaminas son secretadas por células de tejidos de diferentes sistemas del cuerpo humano, principalmente por el sistema nervioso y endocrino. Las glándulas suprarrenales secretan ciertas catecolaminas a la sangre cuando la persona está física o mentalmente estresada y esto suele ser una respuesta fisiológica saludable. [ cita necesaria ] Sin embargo, el exceso agudo o crónico de catecolaminas circulantes puede aumentar potencialmente la presión arterial y la frecuencia cardíaca a niveles muy altos y eventualmente provocar efectos peligrosos. Las pruebas de metanefrinas libres en plasma fraccionadas o metanefrinas en orina se utilizan para confirmar o excluir ciertas enfermedades cuando el médico identifica signos de hipertensión y taquicardia que no responden adecuadamente al tratamiento. [16] [17] Cada una de las pruebas mide la cantidad de metabolitos de adrenalina y noradrenalina, llamados respectivamente metanefrina y normetanefrina .
También se realizan análisis de sangre para analizar la cantidad de catecolaminas presentes en el organismo.
Las pruebas de catecolaminas se realizan para identificar tumores raros en la glándula suprarrenal o en el sistema nervioso. Las pruebas de catecolaminas brindan información relativa a tumores como: feocromocitoma, paraganglioma y neuroblastoma. [18] [19]