الكاتيكولامين

الدوبامين هو أول الكاتيكولامينات التي تُصنّع من الدوبا. وبدورها، يُشتق النورإبينفرين والإبينفرين من تعديلات أيضية إضافية للدوبامين. يتطلب إنزيم هيدروكسيلاز الدوبامين النحاس كعامل مساعد ( غير موضح في الرسم التخطيطي)، بينما يتطلب إنزيم ديكاربوكسيلاز الدوبا فوسفات البيريدوكسال (PLP) (غير موضح في الرسم التخطيطي). تُعدّ خطوة هيدروكسيل التيروسين- L إلى الدوبا- L هي الخطوة المحددة لمعدل تخليق الكاتيكولامينات عبر المسار الأيضي السائد . ^{[ 9 ]}

يتم تثبيط تخليق الكاتيكولامين بواسطة ألفا-ميثيل- بارا- تيروسين ( AMPT )، الذي يثبط هيدروكسيلاز التيروسين .

يُعدّ كلٌّ من حمضَي فينيل ألانين وتيروسين الأمينيين من سلائف الكاتيكولامينات. ويتواجد كلا الحمضين الأمينيين بتركيزات عالية في بلازما الدم والدماغ. في الثدييات، يُمكن تكوين التيروسين من فينيل ألانين الغذائي بواسطة إنزيم فينيل ألانين هيدروكسيلاز ، الموجود بكميات كبيرة في الكبد. ويؤدي نقص إنزيم فينيل ألانين هيدروكسيلاز إلى الإصابة ببيلة الفينيل كيتون ، وهو اضطراب أيضي يُسبب قصورًا ذهنيًا ما لم يُعالج بتعديل النظام الغذائي. ويُعتقد عادةً أن تخليق الكاتيكولامينات يبدأ من التيروسين. ويُحوّل إنزيم تيروسين هيدروكسيلاز (TH) الحمض الأميني L- تيروسين إلى 3،4-ثنائي هيدروكسي فينيل ألانين ( L -DOPA). تؤدي عملية هيدروكسلة L- تيروسين بواسطة إنزيم التيروزين هيدروكسيلاز (TH) إلى تكوين طليعة الدوبامين L- دوبا، الذي يُستقلب بواسطة إنزيم ديكاربوكسيلاز الأحماض الأمينية العطرية L (AADC؛ انظر Cooper et al., 2002 ) إلى الناقل العصبي الدوبامين. تحدث هذه الخطوة بسرعة كبيرة لدرجة أنه يصعب قياس L- دوبا في الدماغ دون تثبيط إنزيم AADC أولاً. في الخلايا العصبية التي تستخدم الدوبامين كناقل عصبي، تُعد عملية إزالة الكربوكسيل من L- دوبا إلى دوبامين هي الخطوة الأخيرة في تكوين هذا الناقل؛ ومع ذلك، في الخلايا العصبية التي تستخدم النورأدرينالين أو الإبينفرين كناقلات عصبية، يوجد أيضًا إنزيم دوبامين بيتا هيدروكسيلاز (DBH)، الذي يحول الدوبامين إلى نورأدرينالين. في خلايا عصبية أخرى يستخدم فيها الإبينفرين كناقل عصبي، يقوم إنزيم ثالث، هو فينيل إيثانولامين N- ميثيل ترانسفيراز (PNMT)، بتحويل النورإبينفرين إلى إبينفرين. وبالتالي، تحتوي الخلية التي تستخدم الإبينفرين كناقل عصبي على أربعة إنزيمات (TH، AADC، DBH، وPNMT)، بينما تحتوي الخلايا العصبية النورإبينفرينية على ثلاثة إنزيمات فقط (تفتقر إلى PNMT)، وتحتوي الخلايا الدوبامينية على إنزيمين فقط (TH وAADC).

يبلغ عمر النصف للكاتيكولامينات بضع دقائق عند دورانها في الدم. ويمكن أن تتحلل إما عن طريق المثيلة بواسطة إنزيمات ناقلة ميثيل الكاتيكول- O (COMT) أو عن طريق نزع الأمين بواسطة إنزيمات أكسيداز أحادي الأمين (MAO) .

ترتبط مثبطات أكسيداز أحادي الأمين (MAOIs) بأكسيداز أحادي الأمين (MAO)، مما يمنعه من تكسير الكاتيكولامينات والأمينات الأحادية الأخرى.

تتم عملية هدم الكاتيكولامينات بواسطة إنزيمين رئيسيين: ناقل ميثيل الكاتيكول- O (COMT) الموجود في الشق المشبكي وسيتوبلازم الخلية، وأكسيداز أحادي الأمين (MAO) الموجود في غشاء الميتوكوندريا. يحتاج كلا الإنزيمين إلى عوامل مساعدة: يستخدم COMT أيونات المغنيسيوم (Mg2 ⁺⁾ كعامل مساعد، بينما يستخدم MAO الفلافين أدينين ثنائي النوكليوتيد (FAD) . تتم الخطوة الأولى من عملية الهدم إما بواسطة MAO أو COMT، وذلك حسب نوع النسيج وموقع الكاتيكولامينات (على سبيل المثال، يتم تحلل الكاتيكولامينات في الشق المشبكي بواسطة COMT لأن MAO إنزيم ميتوكوندري). تشمل الخطوات التالية في مسار الهدم إنزيمات نازعة هيدروجين الكحول ، ونازعة هيدروجين الألدهيد ، ومختزلة الألدهيد . الناتج النهائي للإبينفرين والنورإبينفرين هو حمض الفانيليل ماندليك (VMA) الذي يُطرح في البول . يؤدي هدم الدوبامين إلى إنتاج حمض الهوموفانيليك (HVA) . ^{[ 10 ]}

يعمل نوعان من الكاتيكولامينات، النورأدرينالين والدوبامين ، كناقلات عصبية في الجهاز العصبي المركزي وكهرمونات في الدورة الدموية. يُعد النورأدرينالين ناقلاً عصبياً للجهاز العصبي الودي المحيطي، ولكنه موجود أيضاً في الدم (غالباً عن طريق "التسرب" من مشابك الجهاز الودي).

ترتبط المستويات المرتفعة من الكاتيكولامينات في الدم بالتوتر ، والذي يمكن أن ينجم عن ردود فعل نفسية أو عوامل إجهاد بيئية مثل ارتفاع مستويات الصوت أو الضوء الشديد أو انخفاض مستويات السكر في الدم . ^{[ 11 ]}

قد تحدث مستويات مرتفعة للغاية من الكاتيكولامينات (المعروفة أيضًا باسم تسمم الكاتيكولامينات) في إصابات الجهاز العصبي المركزي نتيجة لتحفيز أو تلف النوى في جذع الدماغ ، وخاصة تلك النوى التي تؤثر على الجهاز العصبي الودي . في طب الطوارئ ، تُعرف هذه الحالة باسم "إفراز الكاتيكولامينات".

يمكن أن تحدث المستويات العالية للغاية من الكاتيكولامين أيضًا بسبب أورام الغدد الصماء العصبية في لب الغدة الكظرية ، وهي حالة قابلة للعلاج تُعرف باسم ورم القواتم .

قد ينتج ارتفاع مستويات الكاتيكولامينات أيضًا عن نقص إنزيم أوكسيداز أحادي الأمين A (MAO-A) ، المعروف بمتلازمة برونر . ولأن MAO-A أحد الإنزيمات المسؤولة عن تحطيم هذه النواقل العصبية، فإن نقصه يزيد من توافرها الحيوي بشكل ملحوظ. تحدث هذه المتلازمة في غياب ورم القواتم ، وأورام الغدد الصماء العصبية ، ومتلازمة السرطانات ، ولكنها تتشابه معها في الأعراض، مثل احمرار الوجه والعدوانية. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

يمكن أن تسبب البورفيريا الحادة ارتفاعًا في مستوى الكاتيكولامينات. ^{[ 14 ]}

وُجدت هذه المركبات في 44 فصيلة نباتية، لكن لم تُحدد لها وظيفة أيضية أساسية. وهي طليعة قلويدات البنزوفينانثريدين ، التي تُعد المكونات الرئيسية الفعالة للعديد من مستخلصات النباتات الطبية . وقد أشارت الدراسات إلى أن هذه المركبات قد تلعب دورًا وقائيًا ضد الحشرات المفترسة والإصابات، وفي إزالة سمية النيتروجين . كما ثبت أنها تُعزز نمو أنسجة النبات، والتكوين الجنيني الجسدي من المزارع النسيجية، والإزهار. وتُثبط هذه المركبات أكسدة حمض الإندول-3-أسيتيك، وتُعزز التخليق الحيوي للإيثيلين . كما ثبت أنها تُعزز بشكل تآزري التأثيرات المختلفة للجبريلينات . ^{[ 18 ]}