Catecolamine: sintesi, rilascio e funzioni
Catecolamine (CA) o ammino-ormoni sono tutte quelle sostanze che contengono nella loro struttura un gruppo catecolico e una catena laterale con un gruppo amminico. Possono lavorare nel nostro corpo come ormoni o come neurotrasmettitori.
Le catecolamine sono una classe di monoamine sintetizzate dalla tirosina. I principali sono dopamina, adrenalina e noradrenalina.
Consistono in neurotrasmettitori molto importanti nel nostro corpo ed esercitano funzioni multiple. Partecipano ai meccanismi neurali e endocrini.
Alcune delle funzioni del sistema nervoso centrale che controllano sono movimento, cognizione, emozioni, apprendimento e memoria.
Le catecolamine svolgono un ruolo fondamentale nelle risposte allo stress. In questo modo, il rilascio di queste sostanze aumenta quando si verificano stress fisici o emotivi.
A livello cellulare, queste sostanze modulano l'attività neuronale aprendo o chiudendo canali ionici in base ai recettori coinvolti (Nicoll et al., 1990).
I livelli di catecolamina possono essere osservati attraverso esami del sangue e delle urine. Infatti, le catecolamine sono legate a circa il 50% delle proteine nel sangue.
Alterazioni nella neurotrasmissione delle catecolamine sembrano spiegare alcuni disturbi neurologici e neuropsichiatrici. Ad esempio, la depressione è associata a bassi livelli di queste sostanze, in contrasto con l'ansia. D'altra parte, la dopamina sembra svolgere un ruolo essenziale in malattie come il Parkinson e la schizofrenia.
Biosintesi delle catecolamine
Le catecolamine sono derivate dalla tirosina, un amminoacido che costituisce le proteine. Può essere derivato direttamente dalla dieta (come fonte esogena) o sintetizzato nel fegato dalla fenilalanina (una fonte endogena).
La fenilalanina è un aminoacido essenziale per l'uomo. È ottenuto attraverso la dieta, sebbene siano presenti anche in alcune sostanze psicoattive.
Per avere livelli adeguati di catecolamine, è importante consumare cibi ricchi di fenilalanina come carne rossa, uova, pesce, latticini, ceci, lenticchie, noci, ecc.
Si trova anche nell'aspartame, un dolcificante ampiamente usato nelle bevande analcoliche e nei prodotti dietetici. Per quanto riguarda la tirosina, si può trovare nel formaggio.
Per formare le catecolamine, la tirosina deve essere sintetizzata da un ormone chiamato tirosina idrossilasi. Una volta idrossilato, si ottiene L-DOPA (L-3, 4-diidrossifenilalanina).
Quindi il DOPA passa attraverso un processo di decarbossilazione attraverso l'enzima DOPA decarbossilasi, producendo dopamina.
Dalla dopamina, e grazie alla dopamina beta-idrossilata, si ottiene la noradrenalina (detta anche norepinefrina).
L'adrenalina si forma nel midollo delle ghiandole surrenali, che si trovano sui reni. Nasce dalla noradrenalina. L'adrenalina si verifica quando la noradrenalina viene sintetizzata dall'enzima feniletanolammina N-metiltransferasi (PNMT). Questo enzima si trova solo nelle cellule del midollo surrenale.
D'altra parte, l'inibizione della sintesi della catecolamina è prodotta dall'azione dell'AMPT (alfa metil-p-tirosina). Questo è responsabile per l'inibizione dell'enzima tirosina idrossilasi.
Dove vengono prodotte le catecolamine?
Come notato, le principali catecolamine provengono dalle ghiandole surrenali. Specificamente nel midollo surrenale di queste ghiandole. Sono prodotti grazie alle cellule chiamate cromaffini. In quel posto l'adrenalina è secreta dall'80% e la noradrenalina nel restante 20%.
Queste due sostanze agiscono come ormoni simpaticomimetici. Cioè, simulano gli effetti dell'iperattività nel sistema nervoso simpatico. Pertanto, quando queste sostanze vengono rilasciate nel flusso sanguigno, si verifica un aumento della pressione sanguigna, un aumento della contrazione muscolare e un aumento dei livelli di glucosio. Così come l'accelerazione della frequenza cardiaca e della respirazione.
Per questo motivo, le catecolamine sono essenziali per preparare lo stress, la lotta o le risposte di volo.
Norepinephrine o norepinephrine sono sintetizzati e memorizzati nelle fibre postganglionic dei nervi simpatici periferici. Questa sostanza viene prodotta anche nelle cellule del locus coeruleus, in un set di celle chiamato A6.
Questi neuroni proiettano all'ippocampo, all'amigdala, al talamo e alla corteccia; costituendo la via dorsale norepinefrina. Questo percorso sembra essere coinvolto in funzioni cognitive come l'attenzione e la memoria.
La via ventrale, che si collega all'ipotalamo, sembra partecipare a funzioni vegetative, neuroendocrine e autonomiche.
D'altra parte, la dopamina può anche derivare dal midollo surrenale e dai nervi simpatici periferici. Tuttavia, funziona principalmente come neurotrasmettitore del sistema nervoso centrale. In questo modo, si verifica principalmente in due aree del tronco cerebrale: la substantia nigra e l'area tegmentale ventrale.
Nello specifico, i principali gruppi di cellule dopaminergiche si trovano nella regione ventrale del mesencefalo, un'area chiamata "gruppo di cellule A9". Questa zona include la substantia nigra. Si trovano anche nel gruppo di cellule A10 (area tegmentale ventrale).
I neuroni A9 proiettano le loro fibre al nucleo caudato e al putamen, formando la via nigrostriatale. Questo è fondamentale per il controllo del motore.
Mentre i neuroni della zona A10 passano attraverso il nucleo di accumbens, l'amigdala e la corteccia prefrontale, formando la via mesocorticolimbica. Questo è essenziale nella motivazione, nelle emozioni e nella formazione dei ricordi.
Inoltre, vi è un altro gruppo di cellule dopaminergiche in una parte dell'ipotalamo, che si connette con la ghiandola pituitaria per esercitare funzioni ormonali.
Ci sono anche altri nuclei nell'area del tronco cerebrale che sono associati con l'adrenalina, come l'area postrema e il tratto solitario. Tuttavia, al fine di liberare l'adrenalina nel sangue, è necessaria la presenza di un altro neurotrasmettitore, l'acetilcolina.
Rilascio di catecolamine
Per il rilascio delle catecolamine, è necessario il precedente rilascio di acetilcolina. Questa versione potrebbe verificarsi, ad esempio, quando rileviamo un pericolo. L'acetilcolina fornisce il midollo surrenale e produce una serie di eventi cellulari
Il risultato è la secrezione di catecolamine nello spazio extracellulare mediante un processo chiamato esocitosi.
Come agiscono nel corpo?
Ci sono una serie di recettori distribuiti in tutto il corpo chiamati recettori adrenergici. Questi recettori vengono attivati con catecolamine e sono responsabili di un'ampia varietà di funzioni.
Di solito, quando la dopamina, l'adrenalina o la noradrenalina si legano a questi recettori; si verifica una reazione di fuga o di lotta. Così, aumenta la frequenza cardiaca, la tensione muscolare e appare una dilatazione delle pupille. Inoltre influenzano il sistema gastrointestinale.
È importante notare che le catecolamine nel sangue che rilasciano il midollo surrenale esercitano i loro effetti sui tessuti periferici, ma non nel cervello. Questo perché il sistema nervoso è separato dalla barriera emato-encefalica.
Ci sono anche recettori specifici per la dopamina, che sono di 5 tipi. Questi si trovano nel sistema nervoso, specialmente nell'ippocampo, nel nucleo di accumbens, nella corteccia cerebrale, nell'amigdala e nella substantia nigra.
funzioni
Le catecolamine possono modulare funzioni molto diverse dell'organismo. Come accennato in precedenza, possono circolare attraverso il sangue o esercitare diversi effetti sul cervello (come i neurotrasmettitori).
Successivamente, è possibile conoscere le funzioni a cui partecipano le catecolamine:
Funzioni cardiache
Attraverso un aumento dei livelli di adrenalina (principalmente), vi è un aumento della forza contrattile del cuore. Inoltre, la frequenza dei battiti aumenta. Ciò provoca un aumento dell'approvvigionamento di ossigeno.
Funzioni vascolari
Generalmente un aumento delle catecolamine provoca una vasocostrizione, cioè una contrazione dei vasi sanguigni. La conseguenza è un aumento della pressione sanguigna.
Funzioni gastrointestinali
L'adrenalina sembra ridurre la motilità e le secrezioni gastriche e intestinali. Così come la contrazione dello sfintere. I recettori adrenergici coinvolti in queste funzioni sono a1, a2 e b2.
Funzioni urinarie
L'adrenalina rilassa il muscolo detrusore della vescica (in modo da poter immagazzinare più urina). Allo stesso tempo, contrae il trigone e lo sfintere per consentire la ritenzione urinaria.
Tuttavia, moderate dosi di dopamina aumentano il flusso sanguigno ai reni, esercitando un effetto diuretico.
Funzioni oculari
L'aumento delle catecolamine produce anche dilatazione della pupilla (midriasi). Oltre a una diminuzione della pressione intraoculare.
Funzioni respiratorie
Le catecolamine sembrano aumentare la frequenza respiratoria. Inoltre, ha potenti effetti rilassanti bronchiali. Quindi, diminuisce le secrezioni bronchiali esercitando un'azione broncodilatatrice.
Funzioni nel sistema nervoso centrale
Nel sistema nervoso, la noradrenalina e la dopamina aumentano la viligancia, l'attenzione, la concentrazione e l'elaborazione degli stimoli.
Ci fa reagire più velocemente agli stimoli e imparare e ricordare meglio. Inoltre mediano nelle sensazioni di piacere e ricompensa. Tuttavia, livelli elevati di queste sostanze sono stati associati a problemi di ansia.
Mentre bassi livelli di dopamina sembrano influenzare l'aspetto di alterazioni nell'attenzione, difficoltà di apprendimento e depressione.
Funzioni del motore
La dopamina è la catecolamina principale coinvolta nella mediazione del controllo dei movimenti. Le aree responsabili sono la substantia nigra ei gangli della base (in particolare il nucleo caudato).
Infatti, l'assenza di dopamina nei gangli della base ha dimostrato di essere all'origine della malattia di Parkinson.
stress
Le catecolamine sono molto importanti nella regolazione dello stress. I livelli di queste sostanze sono aumentati per preparare il nostro corpo a reagire a stimoli potenzialmente pericolosi. Ecco come appaiono le risposte di combattimento o di volo.
Azioni sul sistema immunitario
È stato dimostrato che lo stress influenza il sistema immunitario, essendo mediato principalmente da adrenalina e noradrenalina. Quando siamo esposti allo stress, la ghiandola surrenale rilascia adrenalina, mentre la noradrenalina è secreta nel sistema nervoso. Questo innerva gli organi coinvolti nel sistema immunitario.
Un aumento delle catecolamine in un modo molto prolungato, produce stress cronico e indebolimento del sistema immunitario.
Analisi delle catecolamine nelle urine e nel sangue
L'organismo rompe le catecolamine e le espelle attraverso l'urina. Pertanto, attraverso un'analisi delle urine, è possibile osservare la quantità di catecolamine secrete in un periodo di 24 ore. Questo test può essere eseguito anche attraverso un esame del sangue.
Questo test viene solitamente eseguito per diagnosticare tumori nelle ghiandole surrenali (feocromocitoma). Un tumore in questa zona causerebbe il rilascio di troppe catecolamine. Cosa si rifletterebbe in sintomi quali ipertensione, sudorazione eccessiva, mal di testa, tachicardie e tremori.
Alti livelli di catecolamine nelle urine possono anche manifestare qualsiasi tipo di stress eccessivo, come infezioni in tutto il corpo, interventi chirurgici o lesioni traumatiche.
Anche se questi livelli possono essere modificati se sono stati presi farmaci per la pressione sanguigna, antidepressivi, droghe o caffeina. Inoltre, aver passato il freddo può aumentare i livelli di catecolamine nell'analisi.
Tuttavia, valori bassi possono indicare diabete o alterazioni nell'attività del sistema nervoso.
