Catecolamina

La dopamina es la primera catecolamina sintetizada a partir de la DOPA. A su vez, la norepinefrina 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 la L -tirosina a L -DOPA. ^{[ 9 ]}

La síntesis de catecolaminas es inhibida por la alfa-metil- p -tirosina ( AMPT ), que inhibe la tirosina hidroxilasa .

Los aminoácidos fenilalanina y tirosina son precursores de las catecolaminas. Ambos 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 de la dieta mediante la enzima fenilalanina hidroxilasa , presente en grandes cantidades en el hígado. La deficiencia de fenilalanina hidroxilasa produce fenilcetonuria , un trastorno metabólico que conlleva déficits intelectuales si no se trata mediante la modificación de la dieta. Generalmente se considera 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 lugar a la formación del precursor de la dopamina (DA) , la L -DOPA, que es metabolizada por la L -aminoácido aromático descarboxilasa (AADC; véase Cooper et al., 2002 ) al neurotransmisor dopamina. Este paso ocurre tan rápidamente que resulta difícil medir la L -DOPA en el cerebro sin inhibir previamente la AADC. En las neuronas que utilizan DA como neurotransmisor, la descarboxilación de la L -DOPA a dopamina es el paso final en la formación del neurotransmisor; sin embargo, en aquellas neuronas que utilizan noradrenalina o adrenalina como neurotransmisores, también está presente la enzima dopamina β-hidroxilasa (DBH), que convierte la dopamina en noradrenalina. En otras neuronas donde la adrenalina es el neurotransmisor, una tercera enzima, la feniletanolamina N- metiltransferasa (PNMT), convierte la noradrenalina en adrenalina. Por lo tanto, una célula que utiliza adrenalina como neurotransmisor contiene cuatro enzimas (TH, AADC, DBH y PNMT), mientras que las neuronas noradrenérgicas contienen solo tres enzimas (carecen de PNMT) y las células dopaminérgicas solo dos (TH y AADC).

Las catecolaminas tienen una vida media de unos pocos minutos cuando circulan en la sangre. Pueden degradarse mediante metilación por catecol- O -metiltransferasas (COMT) o por desaminación por monoaminooxidasas (MAO) .

Los IMAO se unen a la MAO, impidiendo así que esta descomponga las catecolaminas y otras monoaminas.

El catabolismo de las catecolaminas está mediado por dos enzimas principales: la catecol- O -metiltransferasa (COMT), presente en la hendidura sináptica y el citosol celular, y la monoaminooxidasa (MAO), ubicada en la membrana mitocondrial. Ambas enzimas requieren cofactores: la COMT utiliza Mg²⁺ como cofactor, mientras que la MAO utiliza ^FAD₂ . El primer paso del proceso catabólico está mediado por la MAO o la COMT, dependiendo del tejido y la localización de las catecolaminas (por ejemplo, la degradación de las catecolaminas en la hendidura sináptica está mediada por la COMT, ya que la MAO es una enzima mitocondrial). Los siguientes pasos catabólicos de la vía metabólica involucran 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) . ^{[ 10 ]}

Dos catecolaminas, la norepinefrina y la dopamina , actúan como neuromoduladores en el sistema nervioso central y como hormonas en la circulación sanguínea. La norepinefrina es un neuromodulador del sistema nervioso simpático periférico, pero también está presente en la sangre (principalmente por liberación indirecta desde las sinapsis del sistema simpático).

Los altos niveles 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 . ^{[ 11 ]}

En casos de traumatismo del sistema nervioso central, pueden producirse niveles extremadamente altos de catecolaminas (también conocidos como toxicidad por catecolaminas) debido a la estimulación o el daño de los núcleos del tronco encefálico , en particular, los que afectan al sistema nervioso simpático . En medicina de urgencias , este fenómeno se conoce comúnmente 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 . Dado que la MAO-A es una de las enzimas responsables de la degradación de estos neurotransmisores, su deficiencia aumenta considerablemente su biodisponibilidad . Se presenta en ausencia de feocromocitoma , tumores neuroendocrinos y síndrome carcinoide , pero se asemeja a este último con síntomas como rubor facial y agresividad. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

La porfiria aguda puede causar niveles elevados de catecolaminas. ^{[ 14 ]}

Se han encontrado en 44 familias de plantas, pero no se ha establecido ninguna función metabólica esencial para ellas. Son precursores de los alcaloides benzo[ c ]fenantridínicos , que son los principales ingredientes activos de muchos extractos de plantas medicinales . Se ha sugerido que las CA desempeñan un posible papel protector contra los insectos depredadores, las lesiones y la desintoxicación del nitrógeno. Se ha demostrado que promueven el crecimiento de los tejidos vegetales, la embriogénesis somática a partir de cultivos in vitro y la floración. Las CA inhiben la oxidación del ácido indol-3-acético y potencian la biosíntesis de etileno . También se ha demostrado que potencian sinérgicamente diversos efectos de las giberelinas . ^{[ 18 ]}