Una catecolamina ( / ˌkætəˈkoʊləmiːn / ; abreviado CA ) es un neurotransmisor monoamínico , un compuesto orgánico que tiene un catecol ( benceno con dos grupos laterales hidroxilo uno al lado del otro) y una amina de cadena lateral . [ 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 obtiene de fuentes dietéticas, así como 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 encuentran la epinefrina (adrenalina), la norepinefrina (noradrenalina) y la dopamina . La liberación de las hormonas epinefrina y norepinefrina desde la médula suprarrenal de las glándulas suprarrenales forma parte de la respuesta de lucha o huida . [3]
La tirosina se crea a partir de la fenilalanina mediante hidroxilación por la enzima fenilalanina hidroxilasa . La tirosina también se ingiere directamente de las proteínas de la dieta. Las células secretoras de catecolaminas utilizan varias reacciones para convertir la tirosina en L -DOPA y luego en dopamina. Dependiendo del tipo de célula, la dopamina puede convertirse a su vez en noradrenalina o incluso a su vez en epinefrina. [4]
Varias drogas estimulantes (como algunas anfetaminas sustituidas ) son análogos de las catecolaminas.
Las catecolaminas tienen una estructura distintiva: un anillo de benceno con dos grupos hidroxilo , una cadena de etilo intermedia y un grupo amino terminal . Las feniletanolaminas, como la noradrenalina, tienen un grupo hidroxilo en la cadena de etilo. [ cita requerida ]
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 en dos áreas del tronco encefálico: el área tegmental ventral y la sustancia negra , la última de las cuales contiene neuronas pigmentadas con neuromelanina . Los cuerpos celulares pigmentados con neuromelanina del locus coeruleus producen noradrenalina . La epinefrina se produce en pequeños grupos de neuronas en el 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 la DOPA. A su vez, la noradrenalina y la epinefrina se derivan de una modificación metabólica posterior 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 requerida ]
La síntesis de catecolaminas es inhibida por la alfa-metil- p -tirosina ( AMPT ), que inhibe la tirosina hidroxilasa . [ cita requerida ]
Los aminoácidos fenilalanina y tirosina son precursores de las catecolaminas. Ambos aminoácidos se encuentran en altas concentraciones en el plasma sanguíneo y el cerebro. En los mamíferos, la tirosina se puede formar a partir de la fenilalanina dietética por la enzima fenilalanina hidroxilasa , que se encuentra en grandes cantidades en el hígado. Las cantidades insuficientes de fenilalanina hidroxilasa dan lugar a fenilcetonuria , un trastorno metabólico que conduce a déficits intelectuales a menos que se trate mediante manipulación dietética. [ cita requerida ] Se suele considerar que la síntesis de catecolaminas comienza con la tirosina. La enzima tirosina hidroxilasa (TH) convierte el aminoácido L -tirosina en 3,4-dihidroxifenilalanina ( L -DOPA). La hidroxilación de la L -tirosina por la TH da como resultado la formación del precursor de la DA, L -DOPA, que es metabolizado por la descarboxilasa de los L -aminoácidos aromáticos (AADC; véase 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 requerida ] En las neuronas que utilizan la DA como transmisor, la descarboxilación de la L -DOPA a dopamina es el paso final en la formación del transmisor; sin embargo, en aquellas neuronas que utilizan noradrenalina (noradrenalina) o epinefrina (adrenalina) como transmisores, también está presente la enzima dopamina β-hidroxilasa (DBH), que convierte la dopamina en noradrenalina. En otras neuronas en las que la epinefrina es el transmisor, una tercera enzima, la feniletanolamina N -metiltransferasa (PNMT), convierte la norepinefrina en epinefrina. Por lo tanto, una célula que utiliza la epinefrina como transmisora contiene cuatro enzimas (TH, AADC, DBH y PNMT), mientras que las neuronas de norepinefrina contienen solo tres enzimas (carecen de PNMT) y las células dopaminérgicas solo dos (TH y AADC). [ cita requerida ]
Las catecolaminas tienen una vida media de unos pocos minutos cuando circulan en la sangre. Pueden degradarse por metilación por las catecol- O -metiltransferasas (COMT) o por desaminación por las monoaminooxidasas (MAO) .
Los IMAO se unen a la MAO, impidiendo así que ésta 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: la COMT utiliza Mg2 + como cofactor, mientras que la MAO utiliza FAD . El primer paso del proceso catabólico está mediado por la MAO o la COMT, que depende del tejido y la ubicación de las catecolaminas (por ejemplo, la degradación de las catecolaminas en la hendidura sináptica está mediada por la COMT porque la MAO es una enzima mitocondrial). Los siguientes pasos catabólicos en la vía involucran a la alcohol deshidrogenasa , la aldehído deshidrogenasa y la aldehído reductasa . El producto final de la epinefrina y la norepinefrina es el ácido vanililmandélico (VMA), que se excreta en la orina . El catabolismo de la dopamina conduce a la producción de ácido homovanílico (HVA) . [9]
Dos catecolaminas, la noradrenalina y la dopamina , actúan como neuromoduladores en el sistema nervioso central y como hormonas en la circulación sanguínea. La catecolamina noradrenalina es un neuromodulador del sistema nervioso simpático periférico, pero también está presente en la sangre (principalmente a través de un "derrame" desde las sinapsis del sistema simpático). [ cita requerida ]
Los niveles altos de catecolaminas en la 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 . [10]
En los traumatismos del sistema nervioso central pueden producirse niveles extremadamente altos de catecolaminas (también conocido como toxicidad por catecolaminas) debido a la estimulación o daño de los núcleos del tronco encefálico , en particular, aquellos núcleos que afectan al sistema nervioso simpático . En medicina de urgencias , este fenómeno se conoce ampliamente como "descarga 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 la 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. Se presenta en ausencia de feocromocitoma , tumores neuroendocrinos y síndrome carcinoide , pero se parece al síndrome carcinoide con síntomas como enrojecimiento facial y agresión. [11] [12]
La porfiria aguda puede causar niveles elevados de catecolaminas. [13]
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 en la frecuencia cardíaca , la presión arterial , los niveles de glucosa en sangre y una reacción general del sistema nervioso simpático . [ cita requerida ] Algunos medicamentos, como el tolcapona (un inhibidor central de la COMT ), aumentan los niveles de todas las catecolaminas. El aumento de catecolaminas también puede causar un aumento de la frecuencia respiratoria ( taquipnea ) en los pacientes. [ 14 ]
La catecolamina se secreta en la orina después de descomponerse, y su nivel de secreción se puede medir para el diagnóstico de enfermedades asociadas con los niveles de catecolamina en el cuerpo. [15] La prueba de orina para catecolaminas se utiliza para detectar feocromocitoma .
"Se han encontrado en 44 familias de plantas, pero no se ha establecido ninguna función metabólica esencial para ellos. Son precursores de los alcaloides de benzo[ c ]fenantridina , que son los ingredientes activos principales de muchos extractos de plantas medicinales . Se ha implicado a los CA por tener un posible papel protector contra los depredadores de insectos, las lesiones y la desintoxicación de nitrógeno. Se ha demostrado que promueven el crecimiento del tejido vegetal, la embriogénesis somática a partir de cultivos in vitro y la floración. Los CA inhiben la oxidación del ácido indol-3-acético y mejoran la biosíntesis de etileno . También se ha demostrado que mejoran sinérgicamente varios efectos de las giberelinas ". [16]
Las catecolaminas son secretadas por células en los tejidos de diferentes sistemas del cuerpo humano, principalmente por el sistema nervioso y el endocrino. Las glándulas suprarrenales secretan ciertas catecolaminas en la sangre cuando la persona está estresada física o mentalmente y esto suele ser una respuesta fisiológica saludable. [ cita requerida ] 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 para metanefrinas libres fraccionadas en plasma o las metanefrinas en orina se utilizan para confirmar o excluir ciertas enfermedades cuando el médico identifica signos de hipertensión y taquicardia que no responden adecuadamente al tratamiento. [17] [18] Cada una de las pruebas mide la cantidad de metabolitos de adrenalina y noradrenalina, llamados respectivamente metanefrina y normetanefrina .
También se realizan análisis de sangre para analizar la cantidad de catecolaminas presentes en el 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. [19] [20]