Catécholamines - Catecholamine

norépinéphrine (noradrénaline)
épinéphrine (adrénaline)

A catécholamines ( / ˌ k æ t ə k l ə m i n / ; en abrégé CA ) est un neurotransmetteur de la monoamine , un composé organique qui a un catechol ( benzène avec deux hydroxyle suivants à groupes latéraux de l'autre) et un Side- chaîne amine .

Le catéchol peut être soit une molécule libre, soit un substituant d'une molécule plus grosse, où il représente un groupe 1,2-dihydroxybenzène.

Les catécholamines sont dérivées de l' acide aminé tyrosine , qui est dérivé de sources alimentaires ainsi que de la synthèse de la phénylalanine . Les catécholamines sont hydrosolubles et sont liées à 50 % aux protéines plasmatiques en circulation.

Parmi les catécholamines figurent l' épinéphrine (adrénaline), la noradrénaline (noradrénaline) et la dopamine . La libération des hormones adrénaline et la noradrénaline de la médullosurrénale des glandes surrénales fait partie de la réaction de lutte ou de fuite .

La tyrosine est créée à partir de la phénylalanine par hydroxylation par l'enzyme phénylalanine hydroxylase . La tyrosine est également ingérée directement à partir de protéines alimentaires. Les cellules sécrétant des catécholamines utilisent plusieurs réactions pour convertir la tyrosine en série en L- DOPA puis en dopamine. Selon le type de cellule, la dopamine peut être davantage convertie en norépinéphrine ou même davantage convertie en épinéphrine.

Divers médicaments stimulants (comme un certain nombre d' amphétamines substituées ) sont des analogues des catécholamines.

Structure

Les catécholamines ont la structure distincte d'un cycle benzénique avec deux groupes hydroxyle , une chaîne éthyle intermédiaire et un groupe amine terminal . Les phényléthanolamines telles que la noradrénaline ont un groupe hydroxyle sur la chaîne éthyle.

Production et dégradation

Voies de biosynthèse des catécholamines et des traces d'amines dans le cerveau humain
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Chez l'homme, les catécholamines (en jaune) sont dérivées de l' acide aminé L- phénylalanine.
La L- phénylalanine est convertie en L- tyrosine par une enzyme hydroxylase d'acides aminés aromatiques (AAAH) ( phénylalanine 4-hydroxylase ), avec l' oxygène moléculaire (O 2 ) et la tétrahydrobioptérine comme cofacteurs . La L- Tyrosine est convertie en L- DOPA par une autre enzyme AAAH ( tyrosine 3-hydroxylase ) avec comme cofacteurs la tétrahydrobioptérine , l'O 2 et le fer ferreux (Fe 2+ ). La L- DOPA est convertie en dopamine par l'enzyme aromatique L- aminoacide décarboxylase (AADC) , avec le phosphate de pyridoxal comme cofacteur. La dopamine elle-même est également utilisée comme précurseur dans la synthèse des neurotransmetteurs norépinéphrine et épinéphrine . La dopamine est convertie en norépinéphrine par l'enzyme dopamine -hydroxylase (DBH) , avec l'O 2 et l' acide L- ascorbique comme cofacteurs. La norépinéphrine est convertie en épinéphrine par l'enzyme phényléthanolamine N- méthyltransférase (PNMT) avec la S- adénosyl- L- méthionine comme cofacteur.

Emplacement

Les catécholamines sont produits principalement par les cellules chromaffines de la médullosurrénale et les fibres post - ganglionnaires du système nerveux sympathique . La dopamine , qui agit comme un neurotransmetteur dans le système nerveux central , est en grande partie produite dans les corps cellulaires neuronaux dans deux zones du tronc cérébral : la zone tegmentale ventrale et la substance noire , cette dernière contenant des neurones pigmentés à la neuromélanine . Les corps cellulaires pigmentés de manière similaire à la neuromélanine du locus coeruleus produisent de la norépinéphrine . L'épinéphrine est produite dans de petits groupes de neurones dans le cerveau humain qui expriment son enzyme de synthèse, la phényléthanolamine N- méthyltransférase ; ces neurones se projettent à partir d'un noyau adjacent (ventrolatéral) à l' area postrema et à partir d'un noyau situé dans la région dorsale du tractus solitaire .

Biosynthèse

La dopamine est la première catécholamine synthétisée à partir de la DOPA. À leur tour, la norépinéphrine et l'épinéphrine sont dérivées d'une autre modification métabolique de la dopamine. L'enzyme dopamine hydroxylase nécessite du cuivre comme cofacteur (non illustré dans le schéma) et la DOPA décarboxylase nécessite du PLP (non illustré dans le schéma). L'étape limitante de la biosynthèse des catécholamines par la voie métabolique prédominante est l'hydroxylation de la L- tyrosine en L- DOPA.

La synthèse des catécholamines est inhibée par l'alpha-méthyl- p- tyrosine ( AMPT ), qui inhibe la tyrosine hydroxylase .

Les acides aminés phénylalanine et tyrosine sont des précurseurs des catécholamines. Les deux acides aminés se trouvent à des concentrations élevées dans le plasma sanguin et le cerveau. Chez les mammifères, la tyrosine peut être formée à partir de la phénylalanine alimentaire par l'enzyme phénylalanine hydroxylase , présente en grande quantité dans le foie. Des quantités insuffisantes de phénylalanine hydroxylase entraînent une phénylcétonurie , un trouble métabolique qui entraîne des déficits intellectuels à moins d'être traité par une manipulation alimentaire. On considère généralement que la synthèse des catécholamines commence par la tyrosine. L'enzyme tyrosine hydroxylase (TH) convertit l'acide aminé L- tyrosine en 3,4-dihydroxyphénylalanine ( L- DOPA). L'hydroxylation de la L - tyrosine par les résultats TH dans la formation du précurseur DA L -DOPA, qui est métabolisé par aromatique L acid decarboxylase (AADC; voir Cooper et al . , 2002) à la dopamine de l' émetteur. Cette étape se produit si rapidement qu'il est difficile de mesurer la L- DOPA dans le cerveau sans d'abord inhiber l'AADC. Dans les neurones qui utilisent le DA comme transmetteur, la décarboxylation de la L- DOPA en dopamine est l'étape finale de la formation du transmetteur ; cependant, dans les neurones utilisant la norépinéphrine (noradrénaline) ou l' épinéphrine (adrénaline) comme transmetteurs, l'enzyme dopamine -hydroxylase (DBH), qui convertit la dopamine en noradrénaline, est également présente. Dans encore d'autres neurones dans lesquels l'épinéphrine est le transmetteur, une troisième enzyme, la phényléthanolamine N- méthyltransférase (PNMT) convertit la norépinéphrine en épinéphrine. Ainsi, une cellule qui utilise l'épinéphrine comme transmetteur contient quatre enzymes (TH, AADC, DBH et PNMT), tandis que les neurones à noradrénaline ne contiennent que trois enzymes (sans PNMT) et les cellules dopaminergiques seulement deux (TH et AADC).

Dégradation

Les catécholamines ont une demi-vie de quelques minutes lorsqu'elles circulent dans le sang. Ils peuvent être dégradés soit par méthylation par les catéchol- O- méthyltransférases (COMT) soit par désamination par les monoamine oxydases (MAO) .

Les IMAO se lient à la MAO, l'empêchant ainsi de décomposer les catécholamines et autres monoamines.

Le catabolisme des catécholamines est médié par deux enzymes principales : la catéchol- O- méthyltransférase (COMT) qui est présente dans la fente synaptique et le cytosol de la cellule et la monoamine oxydase (MAO) qui est située dans la membrane mitochondriale. Les deux enzymes nécessitent des cofacteurs : COMT utilise Mg 2+ comme cofacteur tandis que MAO utilise FAD . La première étape du processus catabolique est médiée par la MAO ou la COMT qui dépend du tissu et de l'emplacement des catécholamines (par exemple, la dégradation des catécholamines dans la fente synaptique est médiée par la COMT car la MAO est une enzyme mitochondriale). Les prochaines étapes cataboliques de la voie impliquent l' alcool déshydrogénase , l' aldéhyde déshydrogénase et l' aldéhyde réductase . Le produit final de l'épinéphrine et de la norépinéphrine est l'acide vanillylmandélique (VMA) qui est excrété dans l' urine . Le catabolisme de la dopamine conduit à la production d' acide homovanillique (HVA) .

Fonction

Modalité

Deux catécholamines, la noradrénaline et la dopamine , agissent comme neuromodulateurs dans le système nerveux central et comme hormones dans la circulation sanguine. La catécholamine noradrénaline est un neuromodulateur du système nerveux sympathique périphérique mais est également présente dans le sang (principalement par « débordement » des synapses du système sympathique).

Des niveaux élevés de catécholamines dans le sang sont associés au stress , qui peut être induit par des réactions psychologiques ou des facteurs de stress environnementaux tels que des niveaux sonores élevés , une lumière intense ou un faible taux de sucre dans le sang .

Des niveaux extrêmement élevés de catécholamines (également connus sous le nom de toxicité des catécholamines) peuvent survenir lors d' un traumatisme du système nerveux central en raison de la stimulation ou de l'endommagement des noyaux du tronc cérébral , en particulier des noyaux affectant le système nerveux sympathique . En médecine d'urgence , cet événement est largement connu sous le nom de « dépotoir de catécholamines ».

Des taux extrêmement élevés de catécholamines peuvent également être causés par des tumeurs neuroendocrines de la médullosurrénale , une maladie traitable connue sous le nom de phéochromocytome .

Des niveaux élevés de catécholamines peuvent également être causés par un déficit en monoamine oxydase A (MAO-A) , connu sous le nom de syndrome de Brunner . La MAO-A étant l'une des enzymes responsables de la dégradation de ces neurotransmetteurs, sa déficience augmente considérablement la biodisponibilité de ces neurotransmetteurs. Il survient en l'absence de phéochromocytome , de tumeurs neuroendocrines et de syndrome carcinoïde , mais il ressemble au syndrome carcinoïde avec des symptômes tels que rougeur du visage et agressivité.

La porphyrie aiguë peut provoquer une élévation des catécholamines.

Effets

Les catécholamines provoquent des changements physiologiques généraux qui préparent le corps à l'activité physique (la réaction de combat ou de fuite ). Certains effets typiques sont une augmentation de la fréquence cardiaque , de la pression artérielle , de la glycémie et une réaction générale du système nerveux sympathique . Certains médicaments, comme le tolcapone (un inhibiteur central de la COMT ), augmentent les niveaux de toutes les catécholamines. Une augmentation des catécholamines peut également entraîner une augmentation de la fréquence respiratoire ( tackypnée ) chez les patients.

La catécholamine est sécrétée dans l'urine après avoir été décomposée, et son niveau de sécrétion peut être mesuré pour le diagnostic de maladies associées aux niveaux de catécholamines dans le corps. Le test d'urine pour les catécholamines est utilisé pour détecter le phéochromocytome .

Fonction dans les plantes

« Ils ont été trouvés dans 44 familles de plantes, mais aucune fonction métabolique essentielle n'a été établie pour eux. Ce sont des précurseurs des alcaloïdes benzo[ c ]phénanthridine , qui sont les principaux ingrédients actifs de nombreux extraits de plantes médicinales . un rôle protecteur possible contre les insectes prédateurs, les blessures et la détoxification de l'azote.Il a été démontré qu'ils favorisent la croissance des tissus végétaux, l' embryogenèse somatique à partir de cultures in vitro et la floraison.Les CA inhibent l' oxydation de l'acide indole-3-acétique et améliorent la biosynthèse de l' éthylène.Ils ont Il a également été démontré qu'il améliore de manière synergique divers effets des gibbérellines ."

Recherche de catécholamines

Les catécholamines sont sécrétées par les cellules des tissus de différents systèmes du corps humain, principalement par les systèmes nerveux et endocrinien. Les glandes surrénales sécrètent certaines catécholamines dans le sang lorsque la personne est physiquement ou mentalement stressée et il s'agit généralement d'une réponse physiologique saine. Cependant, un excès aigu ou chronique de catécholamines circulantes peut potentiellement augmenter la pression artérielle et la fréquence cardiaque à des niveaux très élevés et éventuellement provoquer des effets dangereux. Des tests pour les métanéphrines libres de plasma fractionnées ou les métanéphrines urinaires sont utilisés pour confirmer ou exclure certaines maladies lorsque le médecin identifie des signes d' hypertension et de tachycardie qui ne répondent pas adéquatement au traitement. Chacun des tests mesure la quantité de métabolites d'adrénaline et de noradrénaline, respectivement appelés métanéphrine et normétanéphrine .

Des tests sanguins sont également effectués pour analyser la quantité de catécholamines présente dans le corps.

Des tests aux catécholamines sont effectués pour identifier les tumeurs rares de la glande surrénale ou du système nerveux. Les tests de catécholamines fournissent des informations relatives aux tumeurs telles que : le phéocromocytome, le paragangliome et le neuroblastome.

Voir également

Les références

Liens externes