КАТЕХОЛАМИНЫ

КАТЕХОЛАМИНЫ (устар. син.: пирокатехинамины, фенилэтиламины) — физиологически активные вещества, относящиеся к биогенным моноаминам; являются медиаторами (норадреналин, дофамин) и гормонами (адреналин, норадреналин) симпатоадреналовой, или адренергической, системы. Симпато-адреналовая система (см.), гуморальными агентами к-рой являются К.,— важное звено адаптационноприспособительных механизмов; она состоит из нервного отдела (центральная и периферическая нервная система) и гормонального — мозговое вещество надпочечников и другие скопления хромаффинных клеток.

Высокой физиол, активностью обладают следующие К.: адреналин (см.), норадреналин (см.) и дофамин. К. синтезируются животными и некоторыми растительными организмами; они содержатся в некоторых овощах и фруктах (бананы, апельсины) .

Общая направленность влияния К. состоит в мобилизации систем организма для обеспечения его активной деятельности при стрессовых ситуациях. Через К. осуществляется регуляция общих и локальных физиол, реакций, направленных на сохранение гомеостаза организма и адаптацию его к изменяющимся условиям окружающей и внутренней среды (см. Гомеостаз). Нарушение обмена К. или неадекватная их секреция могут быть одним из патогенетических механизмов в развитии некоторых заболеваний.

В 1895—1896 гг. Оливер, Шефер (G. Oliver, E. A. Schafer) и Цибульский (N. Cybulski) установили, что экстракт мозгового вещества надпочечника, введенный в кровь животному, повышает у него АД. В дальнейшем вещество, оказывающее такое действие, было идентифицировано как гормон мозгового вещества надпочечника — адреналин. О. Леви (1921) и У. Кенноном (1927) было установлено, что при раздражении симпатических нервов разных органов выделяются адреналиноподобные вещества. У. Эйлер и его сотр. (40— 50-е гг. 20 в.) идентифицировали это вещество как медиатор симпатической нервной системы — норадреналин. Наконец, в 50—60-х гг. 20 в. было установлено существование дофаминергических нейронов и доказана для них медиаторная роль дофамина.

Дофамин

Дофамин (3-окситирамин, или 1-3,4-диоксифенилэтиламин) — медиатор симпатоадреналовой системы, один из передатчиков возбуждения в синапсах ц. н. с., в частности в базальных ганглиях; хим. предшественник норадреналина и адреналина в цепи их синтеза. Дофамин содержится в хромаффинных клетках тканей высших животных и человека: в надпочечниках его содержится до 2% от всех К., в нервной ткани — ок. 50%, в легких, печени, кишечнике — более 95%; дофамин содержится также в каротидном теле, в дофаминергических нейронах ц. н. с., проходящих в черной субстанции, в ножках мозга и в гипоталамусе. Содержание дофамина в мозговой ткани стабильно, период его полураспада ок. 2 час. Наибольшее количество дофамина и высокая концентрация ферментов его синтеза и инактивации обнаружены в ядрах полосатого тела, базальных ганглиях, черной субстанции, в хвостатом ядре, бледном шаре.

Синтезируется дофамин из диоксифенилаланина (см.). Образование дофамина катализируется пиридоксальзависимым ферментом, обладающим относительно широкой специфичностью,— декарбоксилазой ароматических L-аминокислот (КФ 4.1.1.28), локализованной в цитоплазме нейрона или хромаффинных клеток надпочечника. Реакция конкурентно ингибируется альфа-метилпроизводными диоксифенилаланина (ДОФА) и тирозина. Синтез дофамина и его секреция регулируются короткими и длинными путями пост- и пресинаптической обратной связи; важную роль играет активность обратного нейронального захвата дофамина, секретированного в синаптическую щель. На синтез и секрецию дофамина не влияют специфические блокаторы захвата норадреналина; процесс этот может блокироваться фенамином, антихолинергическими и антигистаминными препаратами, нек-рыми веществами, применяемыми для лечения паркинсонизма. Метаболические превращения дофамина мало отличаются от метаболизма норадреналина и происходят под действием тех же ферментов; основные метаболиты дофамина — это 3-метокситирамин, диоксифенилуксусная к-та, гомованилиновая к-та, конъюгаты дофамина и его метаболитов с серной и глюкуроновой к-тами. Так же как диоксифенилаланин, дофамин образует N-ацетил- и 6-оксипроизводные, тормозящие синтез К., а также конденсаты с альдегидами, влияющими на дофаминергические рецепторы. Активация дофамин-рецепторов в полосатом теле ведет к увеличению содержания в ткани мозга дофаминчувствительной аденилатциклазы.

Дофамин-рецепторы имеются в брыжеечных, почечных, венечных сосудах и сосудах основания мозга. Бедренные артерии, сосуды кожи и скелетных мышц не чувствительны к дофамину. Активность дофамин-рецепторов усиливают апоморфин, тетрагидропапаверолин (конденсат дофамина с собственным альдегидом), а блокирует — галоперидол.

Дофамин в более высоких концентрациях слабее, чем другие К., активирует альфа- и бета-адренергические рецепторы: в малых концентрациях активирует исключительно бета-1-адренорецепторы, в средних — альфа-1- и бета-1-адренорецепторы, а в больших концентрациях только альфа-1-адренорецепторы. Активируя альфа-2-адренергические рецепторы хромаффинных клеток и пресинаптических нейронов, дофамин участвует в регуляции секреции К.

Дофамин повышает сердечный выброс, вызывает расширение сосудов почек с усилением почечного кровотока, увеличение гломерулярной фильтрации, диуреза, экскреции с мочой калия и натрия, улучшает кровоток в брыжеечных и венечных сосудах, но способен оказать и вазоконстрикторное действие. Стимулируя гликогенолиз и подавляя утилизацию глюкозы в тканях, дофамин повышает концентрацию глюкозы в крови. Он стимулирует образование соматотропного гормона и вызывает увеличение его концентрации в крови, но тормозит секрецию пролактина. Недостаточность синтеза дофамина в стриопаллидарной системе обусловливает нарушения двигательной функции — синдром паркинсонизма (см.), гиперкинезы (см.). Резкое повышение экскреции дофамина и его метаболитов с мочой наблюдается при гормонально-активных опухолях симпатической нервной системы (симпатобластомах), а также при введении здоровым и больным препарата L-ДОФА. При авитаминозе B6 (напр., при хрон, алкоголизме) увеличивается содержание дофамина в мозге, появляются его метаболиты, обладающие патол, действием и усугубляющие течение болезни.

Методы определения дофамина в тканях и биол, жидкостях такие же, как и методы определения других К. (см. ниже).

Дофамин, вводимый в организм извне, плохо проникает через гематоэнцефалический барьер, поэтому в терапевтических целях вводят L-ДОФА, из к-рого образуется дофамин (см. Диоксифенилаланин, как препарат). При введении людям и животным препарата L-ДОФА установлена прямая зависимость между концентрацией дофамина в крови и физиол, активностью препарата.

Катехоламины в организме

К. у высших животных и человека обнаружены на всех этапах онтогенеза во всех тканях, кроме костной и плаценты; они тесно связаны с адренергической иннервацией органов. В экспериментах показано, что хирургическая, иммунол, или хим. десимпатизация ведет к резкому снижению содержания К. в тканях, а последующая регенерация симпатических нервов ведет к восстановлению их нормального содержания. Стимуляция симпатических нервов электрическим током вызывает выделение норадреналина. Введенный в кровь 3H-норадреналин активно захватывается разными тканями, имеющими симпатическую иннервацию, а затем выделяется при стимуляции симпатических нервов.

Наибольшее количество К. синтезируется и накапливается в мозговом веществе надпочечников (см.); в других органах млекопитающих, за исключением ц. н. с., основным К. является норадреналин. В процессе онтогенеза концентрация К. и относительное содержание адреналина в надпочечниках возрастают. Так, у лабораторных животных (крыс) концентрация норадреналина в надпочечниках с первого до 120-го дня после рождения возрастает более чем в 20 раз, а адреналина — более чем в 40 раз.

В ц. н. с. человека и высших животных К. распределяются неравномерно. Наибольшее количество норадреналина обнаружено в гипоталамусе и продолговатом мозге, дофамина — в базальных ганглиях и черной субстанции. Возможность образования и накопления адреналина в ц. н. с. в физиол, условиях обсуждается.

Основные регуляторные влияния симпатоадреналовой системы осуществляются через мозговое вещество надпочечников и норадренергические нейроны; наряду с ними в ц. н. с. существуют регуляторные дофаминергические нейроны, они обнаружены в полосатом теле, лимбической системе, сетчатке глаза и некоторых других образованиях.

Для количественной оценки функц, состояния симпатоадреналовой (адренергической) системы у человека могут быть использованы данные о содержании К. в крови и моче (табл. 1).

Биосинтез и инактивация катехоламинов

Схема 1. Пути биосинтеза и структура катехоламинов [по Иверсену (L. L. Iversen), 1970 г.]: сплошные стрелки — основные пути биосинтеза, пунктирные стрелки — вспомогательные и возможные пути биосинтеза.
Схема 1. Пути биосинтеза и структура катехоламинов [по Иверсену (L. L. Iversen), 1970 г.]: сплошные стрелки — основные пути биосинтеза, пунктирные стрелки — вспомогательные и возможные пути биосинтеза.

В 1939 г. Блашко (H. Blaschko) высказал предположение о последовательности этапов синтеза К. в организме, что позже было полностью подтверждено. Основным предшественником К. является циркулирующая в крови аминокислота тирозин, к-рая проникает в симпатические нейроны и мозговое вещество надпочечника, где осуществляется ферментативный синтез К. по следующему магистральному пути: тирозин—диоксифенилаланин — дофамин — норадреналин — адреналин (схема 1).

Нек-рое количество тирозина (см.) может образовываться из фенилаланина. Однако такой путь образования тирозина (вспомогательный путь), по-видимому, не имеет существенного значения, т. к. с пищей в организм попадает тирозин в количествах, достаточных для биосинтеза К. и для других потребностей организма. Поэтому считается, что первым этапом синтеза К. является гидроксилирование тирозина в диоксифенилаланин, который осуществляется ферментом тирозингидроксилазой (КФ 1.14.16.2). Этот фермент находится в цитоплазме нейрона или хромаффинных клеток, обладает высокой субстратной и стереоспецифичностью. Для его активности необходим тетраптеридиновый кофактор, ионы двухвалентного железа и кислород. Этот этап синтеза К. — лимитирующая стадия, его скорость определяет интенсивность всего процесса. Ингибиторами тирозин-гидроксилазы служат альфа-метил-p-тирозин, 3-йодтирозин, парахлорфенилаланин и др. По принципу отрицательной обратной связи ингибиторами могут выступать ДОФА, дофамин, норадреналин, адреналин и их метаболиты. Второй этап — декарбоксилирование диоксифенилаланина — приводит к образованию первого медиатора адренергической системы дофамина; в дофаминергических нейронах на этом синтез останавливается.

Образование норадреналина из дофамина катализируется дофамин-бета-гидроксилазой (КФ 1.14.17.1) — медьсодержащим ферментом, для активности к-рого требуется аскорбиновая к-та. На этом этапе завершается синтез медиатора в норадренергических нейронах и гормона в норадреналиновых клетках надпочечников.

Дофамин-бета-гидроксилаза катализирует гидроксилирование не только дофамина, но и других производных фенилэтиламина. Этот фермент локализован в резервных катехоламиновых гранулах (везикулах) адренергических нейронов и хромаффинных клеток надпочечников. Наиболее известным ингибитором фермента является тетурам, или антабус.

Последним этапом синтеза К. является метилирование норадреналина под воздействием фермента фениламиноэтанол-N-метилтрансферазы с участием S-аденозилметионина как донатора метильных групп. Этот процесс происходит в цитоплазме, куда выходит из гранул норадреналин. Образованием адреналина из норадреналина у млекопитающих идет только в хромаффинных клетках. У амфибий адреналин образуется также в адренергических нейронах, где он служит медиатором.

К. накапливаются в специальных органеллах клетки — резервных гранулах (везикулах), где они находятся в связанной форме. К. составляют 6,7% веса резервных гранул, вода — 68,5%, белки-хромогранины — 11,5%, липиды — 7 %, адениннуклеотиды — 5,1%, Цитохромы — 0,3%. В резервных гранулах находятся также дофамин-бета-гидроксилаза, ионы натрия, калия, магния и цинка. При нервном импульсе везикулы подходят к синаптической мембране и выделяют медиатор в синаптическую щель. Наиболее вероятным механизмом выделения считается экзоцитоз: гранулы встраиваются в пресинаптическую мембрану нейрона, оболочка их раскрывается, и содержимое попадает в синаптическую щель. При этом вместе с К. в синаптическую щель выделяются хромогранины и дофамин-бета-гидроксилаза, которые обнаруживаются в крови. Значительная часть К. (60—90%), выделившихся при нервном импульсе, вновь захватывается в адренергический нейрон и попадает в резервные гранулы. Процесс захвата идет при участии Na+—K+-зависимой АТФ-азы (КФ 3.6.1.3). Захват К. в нейроны блокируется кокаином, имизином, а в резервных гранулах — резерпином.

Схема 2. Основные пути превращения катехоламинов в организме (по Дж. Аксельроду, 1966 г.): цифрой 1 указано ферментативное действие катехол-О-метилтрансферазы, цифрой 2 — моноаминоксидазы.
Схема 2. Основные пути превращения катехоламинов в организме (по Дж. Аксельроду, 1966 г.): цифрой 1 указано ферментативное действие катехол-О-метилтрансферазы, цифрой 2 — моноаминоксидазы.

Инактивация К. достигается их последовательным О-метилированием и дезаминированием.. К. могут инактивироваться под влиянием в основном двух ферментов: моноаминоксидазы (КФ 1.4.3.4) и катехол-О-метилтрансферазы (КФ 2.1.1. 6). Эти ферменты принимают участие и в процессах катаболизма К. На схеме 2 представлены пути инактивации К. с участием указанных ферментов на примере норадреналина и адреналина.

Образующиеся под влиянием моноаминоксидаз (см.) продукты окислительного дезаминирования К. теряют свою специфическую активность, но приобретают новые свойства; по-видимому, они участвуют в регуляции обмена глюкозы в мышцах, сердце, мозге, печени и др. Катехол-О-метилтрансфераза переносит метильную группу с S-аденозилметионина на фенольную группу К. в мета-положении, образуя метоксипроизводные К. Почти во всех случаях этот фермент локализован в цитоплазме; как правило, большая часть фермента находится вне адренергических нейронов. Продукты О-метилирования К.— слабые симпатомиметики, но активные ингибиторы экстранейронального связывания К. Продукты окислительного дезаминирования и О-метилирования К. удаляются из организма почками, и их содержание и состав в моче позволяют судить о функц, состоянии медиаторного и гормонального звеньев адренергической системы при стрессе, патологии и физ. нагрузке.

Биологическая активность катехоламинов

Биологическая активность катехоламинов проявляется в их свойстве воздействовать на функц, состояние органов и интенсивность метаболических процессов в тканях. К. возбуждают в той или иной степени деятельность ц. н. с., учащают и усиливают сокращения сердца, увеличивают или снижают периферическое сопротивление кровеносных сосудов, вызывают расслабление гладких мышц кишечника и бронхов, стимулируют гликогенолиз и липолиз, усиливают белковый обмен, воздействуют на перемещение ионов натрия, калия, кальция через клеточные мембраны и др.

Отдельные К., обеспечивая в целом сходные реакции организма, отличаются по характеру влияния на разные органы. Так, норадреналин вызывает сужение практически всех отделов сосудистого русла, тогда как адреналин может привести к расширению сосудов скелетных мышц и снижению общего периферического сопротивления. Действие дофамина на сердечно-сосудистую систему подобно норадреналину, но выражено в меньшей степени, тогда как его периферические сосудистые эффекты ближе к действию адреналина. Норадреналин, в отличие от адреналина, может замедлять частоту сердечных сокращений, возможно, за счет рефлекторного возбуждения блуждающего нерва в ответ на повышение АД. По-видимому, таков же механизм фазности биол, действия препаратов К. при их введении человеку и животным.

В опытах на животных было установлено, что биол, эффекты К. в значительной мере зависят от дозы и способа введения. Так, большие дозы дофамина вызывают повышение АД, а малые — понижение. Малые дозы норадреналина тормозят сократительную способность гладких мышц изолированного vas deferens морской свинки, а большие дозы — усиливают. Действие адреналина и норадреналина на изолированное сердце качественно одинаково, хотя количественно норадреналин действует слабее.

Биол, активность К. обусловлена их свойством связываться и воздействовать на адренореактивные системы клеток (см. Адренореактивная система), т. е, на адренорецепторы, которые рассматриваются как макромолекулы (возможно, металлопротеиды) с определенной трехмерной конфигурацией, дополнительной по отношению к молекулам К. Сродство разных К. к определенным адренорецепторам объясняется соответствием структур их функц, групп. Так, биол, активность норадреналина обусловлена наличием ионизированных аминогрупп и фенольного гидроксила в мета-положении, а также спиртового гидроксила, способных вступать в низкоэнергетическую связь с анионным и катионным центрами, а также с образующими водородные связи функц, группами адренорецепторов. Степень сродства К, к p-адренорецепторам зависит от природы радикала при атоме азота, от спиртовой и фенольной гидроксильных групп. Проявлению биол, активности К. можно воспрепятствовать путем введения адренолитических средств (см.), т. е. путем блокады адренорецепторов.

Сходство эффектов К. обусловлено общими чертами их структуры, что позволяет каждому из К. реагировать с любым видом адренорецепторов. Различия в характере биол, активности отдельных К. определяются разной степенью их сродства (различной величиной константы связывания) с отдельными видами адренорецепторов. Выделяют четыре вида адренорецепторов в соответствии с характером эффектов агонистов, т. е. самих К. и их аналогов (адреномиметиков), и антагонистов, т. е. адреноблокаторов (адренолитиков). Альфа-Адренорецепторы в наибольшей мере реагируют на альфа-адреномиметик норадреналин; бета-адренорецепторы — на бета-адреномиметик изопропилнорадреналин (синтетический аналог К.). Адреналин практически в равной мере влияет на оба вида рецепторов. Бета-Рецепторы делятся на подгруппы, по-разному реагирующие на стимуляцию их самбутамолом и торможение практололом и бутоксамином. Дофамин наиболее активен в отношении специфических дофаминергических рецепторов, уступая при действии на альфа-рецепторы норадреналину и адреналину, а на бета-рецепторы также и изопропилнорадреналину.

Эффекты, получаемые при возбуждении адренорецепторов разных органов, неодинаковы (табл. 2).

По-видимому, возбуждение К. специфических адренорецепторов на симпатическом нервном окончании тормозит выделение К. нейроном, что играет важную роль в прекращении передачи нервного импульса на эффекторную клетку. Иначе говоря, биол, активность К. лежит в основе механизма саморегуляции симпатического нервного аппарата. В целостном организме биол, активность К. не может рассматриваться отдельно от биол, эффектов других систем, взаимодействующих с К. Так, К. принимают участие в регуляции высвобождения гипоталамусом рилизинг-факторов (либеринов), АКТГ и соматотропного гормона — гипофизом, инсулина — бета-клетками островковой ткани поджелудочной железы, ренина (КФ 3.4.4.15) — юкстагломерулярными клетками почек.

В свою очередь, биологически активные вещества других систем оказывают выраженное влияние на проявления биол, активности К. Так, кортикостероиды (см.) потенцируют действие К. на ц. н. с., сердечно-сосудистую систему, тироксин (см.) воздействует на метаболизм К., инсулин (см.) является антагонистом действия К. на углеводный и жировой обмен.

Биол, активность К. существенно изменяется в процессе их метаболизма. Так, О-метилирование норадреналина приводит к ослаблению его влияния на бета-адренорецепторы миокарда примерно в 1000 раз, однако не меняет его влияния на альфа-адренорецепторы мигательной перепонки. Продукты окислительного дезаминирования адреналина — альдегиды способны стимулировать окисление глюкозы, тогда как адреналин не обладает этим эффектом.

Белки адренорецепторов, локализующиеся в клеточной мембране, по-видимому, выполняют функцию отбора, восприятия, преобразования и усиления сигнала, поступающего к клетке в виде молекулы К. Последующие звенья механизма действия К. представлены системой ферментов: аденилатциклазой (КФ 4.6.1.1) и фосфодиэстеразой (КФ 3.1.4.1), участвующими в реализации биол, активности многих гормонов.

Общая каталитическая активность аденилатциклазы зависит от факторов, определяющих физ.-хим. состояние клеточной мембраны (АТФ, ионов кальция). В опытах на животных установлено, что норадреналин повышает активность специфической гормоночувствительной аденилатциклазы и тормозит (в высокой концентрации) активность фосфодиэстеразы. Длительное введение норадреналина оказывает обратное влияние на оба фермента.

Аденилатциклаза катализирует образование из АТФ циклической адениловой к-ты (3', 5'-аденозинмонофосфорной к-ты), выполняющей в клетке роль медиатора возбуждения путем активации протеинкиназы (КФ 2.7.1.36), а также, возможно, за счет транслокации внутриклеточного кальция.

Субстратами фосфорилирования, зависимого от циклического 3', 5'-АМФ, служат киназа фосфорилазы (КФ 2.7.1.38), катализирующая реакцию модификации гликогенфосфорилазы (КФ 2.4.1.1), уридиндифосфатглюкоза-гликоген — глюкозил-трансфераза (КФ 2.4.1.11) и гормоночувствительная липаза (КФ 3.1.1.3), действующие непосредственно на гликоген и триглицериды, вызывая мобилизацию глюкозы и неэтерифицированных жирных к-т, а также тропонин. Модификация молекулы тропонина под действием киназы фосфорилазы и фосфатазы фосфорилазы (КФ 3.1.3.17), по-видимому, меняет регулирование актин-миозинового воздействия и ответственна за положительный инотропный эффект К. Этот процесс требует ионов Ca2+ в концентрации порядка 1 мкмоль. Перенос ионов Ca2+ через мембрану важен для действий К. на сопряжение возбуждения и сокращения мышцы. По данным Бюльбринг (E. Bulbring, 1973), возбуждение бета-адренорецепторов стимулирует поглощение ионов Ca2+, а возбуждение альфа-адренорецепторов — высвобождение ионов Ca2+ в гладких мышцах. Биол, эффект прекращается при переходе циклических 3',5'-АМФ в 5'-АМФ и дефосфорилировании белков. В реализации клеткой биол, активности К. могут участвовать также аллостерические механизмы (применительно к регуляции активности мышечной или сердечной фосфорилазы), комплексы ферментов, регулирующих скорость реакций, с макромолекулярными комплексами, содержащими их субстраты (гликоген, триглицериды).

Катехоламины при патологических состояниях

Недостаточность К. в организме не развивается даже при удалении обоих надпочечников, т. к. вненадпочечниковая хромаффинная ткань и симпатические нервные окончания восполняют функцию мозгового слоя надпочечников. Быстрое повышение секреции К. обычно происходит как неспецифическая реакция приспособления организма на изменение внешних или внутренних условий существования.

Адреналин — «гормон тревоги» и норадреналин как медиатор нервных функций участвуют в формировании общего адаптационного синдрома (см.), начиная с самого первого этапа воздействия возбуждающего агента. Они активируют гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему, обеспечивают метаболические и гемодинамические адаптивные реакции. Участие симпатоадреналовой системы в реакциях организма на стрессовые воздействия проявляется повышением экскреции с мочой К. и их метаболитов (при эмоциональной, физ. нагрузке, хирургической операции, в период обострения заболеваний внутренних органов и т. д.). При чрезмерной нагрузке (экстремальных состояниях) после фаз быстрого возбуждения и устойчивой активации симпатоадреналовой системы наступает ее истощение. При длительном стрессе (см.) установлено повышение активности ферментов синтеза К. и снижение активности ферментов их метаболизма. У людей при этом нарушаются соотношения содержания в моче К., их метаболитов и предшественников.

Неадекватная гипер- или гипокатехоламинемия, обусловленная нарушением синтеза, секреции, инактивации или выведения К., а также изменение чувствительности адренорецепторов тканей ведут к нарушению регуляции функций органов и систем, к патол, реакциям и заболеваниям.

Примером патологии, при к-рой происходят гиперсинтез и гиперсекреция К. с относительной недостаточностью их инактивирования, является гормонально-активная опухоль хромаффинной ткани — феохромоцитома (см.). Несмотря на включение при феохромоцитоме в действие различных путей инактивации К. и защитное снижение чувствительности тканевых адренорецепторов, физиол, действие К. приобретает патол, форму, что приводит к развитию типичной клин, картины заболевания: приступов артериальной гипертензии, тахикардии, аритмии сердца, дистрофии миокарда, психическому возбуждению, тремору пальцев рук, потливости, а также усилению гликогенолиза и липолиза и др. Для феохромоцитомы патогномонично резкое повышение содержания в моче К. и их метаболитов.

Гиперсинтез К. при опухоли нервной ткани — симпатобластоме (см. Нейробластома) сопровождается адекватным гиперметаболизмом К. в ткани опухоли. Клин, картина,, помимо симптомов опухоли, обусловлена повышенным содержанием дофамина в крови — гипердофаминемией; содержание в моче К. и особенно их метаболитов (гомованилиновой и ванилилминдальной к-т) резко повышено.

Нарушение синтеза дофамина в черной субстанции мозга приводит к развитию двигательных расстройств — паркинсонизму (см.). При этом снижено содержание дофамина и его метаболита — гомованилиновой к-ты не только в тканях ц. н. с., но и в цереброспинальной жидкости и в моче. Активность ферментов синтеза К.— ДОФА-декарбоксилазы и дофамин-бета-гидроксилазы в базальных ганглиях также снижена. Наиболее низкий уровень экскреции дофамина с мочой сопутствует постэнцефалическому паркинсонизму. Возможно, что в патогенезе паркинсонизма определенную роль играет нарушение метаболизма диоксифенилаланина, а не только дофамина.

Генетически обусловленные нарушения активности ферментов метаболизма К. могут приводить к развитию мигрени (см.). Избыточное накопление в мозге метаболита дофамина — тетрагидропапаверолина при хрон, алкоголизме связывают с привыканием к алкоголю. Семейная дизаутономия сопровождается низкой активностью дофамин-гидроксилазы при сниженной активности симпатической нервной системы.

Генетический характер шизофрении, а также медиаторная роль К. в центральных структурах, регулирующих эмоциональные и поведенческие реакции, заставили предположить, что в патогенезе этого заболевания определенную роль могут играть нормальные или необычные метаболиты К. При шизофрении (см.) отмечено повышение активности катехол-О-метилтрансферазы эритроцитов в 1,5 раза по сравнению с нормой и снижение активности моноаминоксидазы в тромбоцитах; тенденцию к снижению активности моноаминоксидазы в тромбоцитах связывают с генетическим предрасположением к шизофрении. При шизофрении обнаружено повышение экскреции ванилилминдальной к-ты с мочой. Показана возможность токсического действия патол, продуктов обмена К. на ткани мозга, а в моче больных шизофренией обнаружен 3,4-диметилоксифенилэтиламин (патол. продукт двойного О-метилирования дофамина). Установлена связь между типами нарушения обмена К. и характером аффективных проявлений при шизофрении и маниакально-депрессивном психозе. При этом большинство исследователей обнаруживали повышение выделения с мочой норадреналина или адреналина (или обоих аминов одновременно), а в депрессивной стадии — относительное (по сравнению с маниакальной стадией) или абсолютное (ниже уровня нормы) понижение их экскреции. Наиболее высока экскреция с мочой норадреналина в маниакальной фазе маниакально-депрессивного психоза (см.), но маниакальный синдром при шизофрении, психопатии и сосудистых нарушениях не сопровождается повышением экскреции норадреналина.

Активность ферментов инактивации К. также изменяется: моноаминоксидаза в тромбоцитах у больных с маниакально-депрессивным психозом умеренно снижена и повышена у больных с депрессивными состояниями. Активность катехол-О-метилтрансферазы в эритроцитах при депрессии снижена. Активность фермента синтеза К. дофамин-бета-гидроксилазы не изменена ни при шизофрении, ни при маниакально-депрессивном психозе.

Изучение содержания в моче и цереброспинальной жидкости 3-метокси-4-оксифенилгликоля (одного из основных метаболитов норадреналина в ц. н. с.) позволило дифференцировать различные виды депрессивных состояний (при хрон, характерологической депрессии содержание этого метаболита выше, чем при маниакально-депрессивном психозе) и определять выбор терапии.

Особенно значительное увеличение экскреции К. наблюдают при белой горячке в период максимума развития симптомов, а уменьшение экскреции К. и содержания адреналина в крови обнаружено при олигофрении. Для эпилепсии характерно резкое увеличение выделения К. с мочой в период приступа и снижение в межприступный период.

Различные неврол, заболевания также сопровождаются нарушениями обмена К., скорее всего вторичного порядка. У больных миастенией (см.) экскреция с мочой норадреналина несколько повышена, а адреналина — снижена, однако при длительном течении болезни снижается выведение и норадреналина. При миопатии (см.) обнаружена относительная недостаточность адреналового звена симпатоадреналовой системы — снижение экскреции адреналина, изменение силы и направленности реакций этой системы на функц, пробы (холодовую, с введением АКТГ). У больных с различными формами стриарного синдрома с гиперкинезами адреналин и дофамин выводятся с мочой в повышенных количествах. В цереброспинальной жидкости низкое содержание гомованилиновой к-ты обнаружено при амиотрофическом латеральном склерозе и множественном склерозе.

Выраженный болевой синдром при невралгиях сопровождается активацией симпатического и надпочечникового отделов симпатоадреналовой системы. В период, предшествующий приступу мигрени, экскреция с мочой адреналина снижается. При черепно-мозговой травме экскреция с мочой и содержание в крови К. повышаются пропорционально тяжести травмы.

Представления о патогенезе некоторых заболеваний сердечно-сосудистой системы связывают с ролью эмоционального стресса (см.), в т. ч. с функц, расстройствами обмена К. При этом установлено повышение выведения с мочой К. и их метаболитов во время спонтанных и спровоцированных гипертензивных кризов, а также в предстадии и I стадии гипертонической болезни (по классификации Г. Ф. Ланга и А. Л. Мясникова, в невротической стадии заболевания — по классификации E. М. Тареева). Экскреция К. с мочой в I стадии гипертонической болезни не отличается количественно от таковой при гипертензивной форме вегетососудистой дистонии, а III стадии — не отличается от физиол. нормы. По данным некоторых авторов, при экспериментальной артериальной гипертензии найдено, что активность фермента синтеза К. дофамин-бета-гидроксилазы повышается пропорционально степени гипертензии, однако при длительном течении заболевания активность этого фермента снижается ниже, чем у контрольной группы животных. У животных с генетически обусловленной гипертензией обнаружено повышение активности ферментов инактивации К. в эритроцитах и стенках сосудов.

Обмен катехоламинов при различных гемодинамических вариантах течения III (склеротической) стадии гипертонической болезни (по E. М. Тарееву) нарушается по-разному:

у больных с преобладанием повышения сердечного выброса выводится с мочой больше адреналина, дофамина и гомованилиновой к-ты, чем у больных с преобладанием повышения периферического сопротивления. Отмечено сходство между гемодинамическими эффектами вводимого в эксперименте дофамина и состоянием гемодинамики у больных с III (склеротической) стадией гипертонической болезни при преимущественном повышении сердечного выброса. При различных стадиях гипертонической болезни показано повышение экскреции дофамина и нарушение соотношения его с норадреналином в сторону преобладания дофамина. У больных с гипертонической болезнью нарушен суточный ритм экскреции К., что отражает, возможно, нарушения центральной регуляции процессов их обмена. С помощью различного рода нагрузок установлено, что при гипертонической болезни реактивность сосудов в ответ на действие К. повышена. Гипотензивные средства нормализуют реакцию сосудов на К., хотя показатели экскреции К. при этом могут и не изменяться.

При симптоматической (почечной) артериальной гипертензии экскреция К. повышена, т. к. ренин-ангиотензинная система активирует их секрецию. Однако при нарушениях азотовыделительной функции почек клиренс К. резко падает, и экскреция их с мочой уменьшается.

Развитие атеросклероза сосудов сопровождается снижением уровня выведения с мочой К. При сочетании атеросклероза с ишемической болезнью сердца в период приступов стенокардии и в начальных стадиях инфаркта миокарда наблюдается активация всей симпатоадреналовой системы с повышением содержания К. в крови, в миокарде, а также с повышением содержания К. и их метаболитов в моче. Известна возможность метаболического (дистрофического) некоронарного поражения миокарда при гиперактивации симпатоадреналовой системы, однако клинически и биохимически оно не дифференцируется от коронарогенного инфаркта. Повышение или понижение экскреции К. при разных заболеваниях — см. таблицу 1.

На разные этапы обмена К. как в ц. н. с., так и на периферии влияют препараты гипотензивного, антидепрессивного и седативного действия. Адрено- и симпатолитики, активаторы и блокаторы адренорецепторов применяются при артериальной гипертензии, коронарной недостаточности, аритмиях сердца, бронхиальной астме, при некоторых психических заболеваниях, при проведении нейролептаналгезии. Важное место в реабилитации больных инфарктом миокарда занимают подбираемые индивидуально антидепрессанты и седативные препараты, влияющие на обмен К. в ц. н. с.

Препараты катехоламинов применяются преимущественно для купирования приступов бронхиальной астмы, аллергического ринита, при коллапсе, при передозировке инсулина и других состояниях — см. Адреналин, препараты; Диоксифенилаланин, препараты; Норадреналин, препараты.

Методы определения

В связи с тем, что содержание в крови К. быстро изменяется, а также из-за методических трудностей определения концентрации К. в крови секреторную активность симпатоадреналовой системы в клин, условиях определяли обычно путем выявления экскреции с мочой свободных К. и их предшественника — ДОФА, а также метаболитов К.— ванилилминдальной и гомованилиновой к-т. Для оценки процессов обмена К. определяют величину активности ферментов синтеза и метаболизма К. в крови, форменных элементах крови и тканях.

Методы определения К. находят применение в диагностике опухолей хромаффинной (феохромоцитома) и симпатической нервной тканей (симпатобластома, нейробластома, ганглионеврома), в дифференциальной диагностике артериальных гипертензий, при углубленном изучении нейрогуморальной регуляции у больных психическими болезнями с аффективными расстройствами (шизофрения, маниакально-депрессивный психоз), при контроле за эффектом гипотензивных, антидепрессивных препаратов, различных способов обезболивания, при изучении патогенетических механизмов заболеваний, сопровождающихся сосудистыми расстройствами, аллергическими проявлениями, болевым синдромом.

Определение катехоламинов в биологических жидкостях. Биол, методы, основанные на определении влияния К. на тонус гладких мышц разных органов или на уровень АД животного, применяются мало.

Колориметрические методы (см. Колориметрия) основаны либо на измерении окраски продуктов окисления К., либо окраски арсеномолибденовой к-ты, восстановленной адреналином в определенных условиях. Предварительная обработка щелочью р-ра адреналина значительно увеличивает интенсивность окраски, в отличие от р-ра норадреналина и других, близких по строению веществ. Колориметрический метод недостаточно специфичен, поскольку способностью восстанавливать арсеномолибденовую к-ту обладают, помимо К., многие вещества, напр, витамин К, пирокатехин и др. Б. Н. Манухин (1964) предложил вариант колориметрического метода, отличающийся предварительным дифференцированным окислением адреналина и норадреналина окисью магния при различных значениях pH в соответствующие адренохромы. При последующем добавлении серной к-ты образуются лейкооксоадренохромы, которые лучше, чем исходные К., восстанавливают арсеномолибденовую к-ту. С известными оговорками колориметрические методы находят применение при функц, пробах, для регистрации происходящих при этом изменений, хотя абсолютную величину содержания К. в крови они установить не позволяют.

Наиболее широкое распространение получили флюориметрические методы определения (см. Флюориметрия). Первый вариант этих методов — триоксииндоловый — основан на превращении адреналина и норадреналина в флюоресцирующие продукты — адренолютин и норадренолютин. Второй вариант основан на образовании флюоресцирующих продуктов конденсации К. с эти-лендиамином. В СССР в качестве унифицированного метода определения К. с начала 70-х гг. 20 в. принят триоксииндоловый метод в модификациях В. В. Меньшикова (определение свободных адреналина и норадреналина в моче, 1961), Э. Ш. Матлиной и др. (определение адреналина, норадреналина, дофамина и ДО ФА в одной порции мочи, 1965). Эти методы применяются для определения содержания К. и в тканях. Используется также метод В. О. Осинской (1957) для определения К. в тканях, в модификации А. М. Бару (1962) — для определения содержания К. в моче. При клин, применении этих методов следует иметь в виду возможность интерференции ряда лекарственных веществ: хинидина, полициклических антибиотиков, альфа-метил-ДОФА.

С помощью газовой хроматографии (см.) и масс-спектрометрии (см.) возможно раздельное определение К., чувствительностью до 10-16 моля, при высокой специфичности и возможности проводить до 50 проб в день.

Все большее значение приобретает изучение предшественников и метаболитов К., а также ферментов, участвующих в катализе реакций синтеза и метаболизма К. Метоксилированные метаболиты адреналина и норадреналина метанефрин и норметанефрин, а также ванилилминдальная к-та (продукт метилирования и окислительного дезаминирования) определяются в моче колориметрическим или флюориметрическим способом после предварительного их отделения от других фенольных соединений с помощью различных вариантов хроматографии или электрофореза (см.).

Гистохимические методы определения в тканях К. и некоторых других биогенных аминов (серотонин) специфичны и обладают высокой чувствительностью. Эти методы широко используются в нормальной и патол, морфологии для изучения адренергической иннервации органов и распределения биогенных аминов в нервных центрах. В основе гистохим, методов лежит способность моноаминов образовывать с формальдегидом соединения (флюорофоры), обладающие активной люминесценцией (см.). Хим. реакция образования флюорофоров протекает в две стадии: 1) конденсация боковой цепи моноаминов с формальдегидом в цикл (реакция Пикте—Шпенглера); 2) дегидрогенизация цикла с образованием люминесцирующих продуктов. К. на этом этапе образуют 3-4-дегидрохинолины, а серотонин — 3-4-дегидро-бета-карболины.

Общеприняты два варианта метода выявления биогенных аминов.

При одном варианте используется параформ (так наз. газообразный формальдегид); другой вариант основан на применении водных р-ров формальдегида. Использование параформа дает хорошие результаты. Кусочки ткани быстро извлекают, замораживают, подвергают лиофильной сушке, затем обрабатывают параформом при высокой температуре и определенной влажности в течение 1—3 час. Этот метод был впоследствии упрощен: высушивание ткани было заменено подсушиванием свежеприготовленных криостатных срезов в эксикаторе над пятиокисью фосфора, что сократило продолжительность лиофильной сушки и даже полностью исключило ее. Второй вариант метода основан на способности моноаминов образовывать люминесцирующие соединения при обработке тканей водным р-ром формальдегида — так наз. водный метод выявления моноаминов, подробно разработанный А. В. Сахаровой и Д. А. Сахаровым (1968). Для предотвращения диффузии моноаминов используются холодные р-ры формальдегида (t° 0—4°). Концентрация формальдегида может варьировать от 1 до 10%. Можно обрабатывать кусочки ткани и криостатные срезы; высушивают их на воздухе или в сушильном шкафу при t° 40—60° в течение 1—3 час. Одновременно для ускорения реакции срезы прогревают в течение трех—пяти минут при t° 100°. Затем срезы заключают в нелюминесцирующее иммерсионное масло и исследуют в люминесцентном микроскопе. Катехоламины обладают зеленым свечением, а серотонин дает желтую люминесценцию.

Количественная флюориметрия моноаминов в тканях затруднена в связи с тем, что при высокой концентрации их нарушается линейная зависимость между содержанием моно-аминов и интенсивностью их свечения («эффект гашения»). Поэтому широко применяются полуколичественные методы. Они заключаются в визуальной оценке интенсивности свечения и в подсчете количества светящихся структур. При небольшой концентрации моноаминов можно успешно применять флюориметрию и фотометрию (см.), несколько видоизменив при этом обработку материала. В. А. Грантынь и В. С. Чеснин (1972) упростили метод А. В. Сахаровой и Д. А. Сахарова; криостатные срезы они монтировали на покровные стекла и обрабатывали 10% р-ром формалина, приготовленным на р-ре Рингера—Локка (pH—7,4). Затем срезы сушили в эксикаторе над фосфорным ангидридом в течение 45 мин. при t° 40°, заключали в нелюминесцирующее иммерсионное масло и исследовали в люминесцентном микроскопе МЛ-4 с последующей фотосъемкой в стандартных условиях. Пленки фотометрировали на микрофотометре МФ-2 с измерением интенсивности фона и светящихся клеток.


Таблица 1. СОДЕРЖАНИЕ КАТЕХОЛАМИНОВ У ЧЕЛОВЕКА В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ

Название, химическое строение

Содержание в норме

Заболевания, при которых наблюдается изменение экскреции катехоламинов с мочой

в тканях (мкг/г)

в биологических жидкостях

Повышение катехоламинов

Понижение катехоламинов

Адреналин

1-1-3,4-диоксифенил-2-метиламино-этанол

В надпочечниках* у взрослого — 1260, у ребенка до 7 0 дней — 2

В крови — 0,13 мкг/л*; в моче — 1 — 15 мкг за 24 часа*

Феохромоцитома (в 10—100 раз), симпатобластома (в 2 — 10 раз), гипертоническая болезнь (I стадия), гипертензивная форма вегетососудистой дистонии, почечная гипертензия, гипертонические кризы, черепно-мозговая и другие травмы, маниакально-депрессивный психоз (маниакальная стадия), инфаркт миокарда (острый период), невралгии

Почечная недостаточность, маниакально-депрессивный психоз (депрессивная стадия), миастения, Миопатия, стриарный синдром, гиперкинезы, мигрень (предприступный период)

Норадреналин

1-1-3,4-диоксифенил-2-аминоэтанол

В надпочечниках* у взрослого —214, у ребенка до 70 дней — 30; в гипоталамусе и продолговатом мозге — 0,7—1,5; в других отделах ц.н.с.— 0,1—0,3; в семявыносящем протоке — 10; в других тканях —0,1 — 1

В крови — 0,4 мкг/л*; в моче 6 — 40 мкг за 24 часа*

Феохромоцитома (в 10—100 раз), симпатобластома (в 2—10 раз), гипертоническая болезнь (I стадия), гипертензивная форма вегетососудистой дистонии, почечная гипертензия, черепномозговая и другие травмы, маниакально-депрессивный психоз (маниакальная стадия), инфаркт миокарда (острый период), хронический алкоголизм

Почечная недостаточность, маниакально-депрессивный психоз (депрессивная стадия), миастения

Дофамин 1-1-3,4-диоксифенилэтиламин

В надпочечниках* у взрослого — меньше . 1; в базальных ганглиях и черной субстанции — 5— 10; в других отделах ц.н.с.— 0—0,2

В крови свободный дофамин** не обнаружен, связанный — 0,2 — 3,2 нг/мл; в моче: свободный дофамин— 75—200 мкг за 24 часа, связанный — 20—300 мкг за 24 часа

Симпатобластома (в 2—10 раз), стриарный синдром, гиперкинезы, склеротическая стадия гипертонической болезни

Паркинсонизм (в 2 — 3 раза)

* Средние данные, полученные флюориметрическими методами.

** Данные, полученные радио иммунологическим энзимным методом [по Буу и Кухелю (N. Т. Buu, О. Kuchel)].

Таблица 2. АДРЕНЕРГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В НЕКОТОРЫХ ОРГАНАХ, СИСТЕМАХ И ВИДАХ ОБМЕНА [по Ариенсу (E. J. Ariens) с соавт., 1964]

Системы, органы, виды обмена веществ

Действие катехоламинов

на альфа-адренорецецторы

на бета-адренорецепторы

Сердце

Эктопическое возбуждение миокарда

Повышение частоты и силы сердечных сокращений

Сосуды мышц

Слабое снижение скорости кровотока, сужение сосудов

Сильное повышение скорости кровотока, расширение сосудов

Сосуды мозга

Уменьшение скорости кровотока, сужение сосудов

Повышение скорости кровотока, расширение сосудов

Сосуды брюшной полости

Значительное уменьшение скорости кровотока, сужение сосудов

Незначительное повышение скорости кровотока

Сосуды почек

Значительное уменьшение скорости кровотока

Нет эффекта

Сосуды кожи

Значительное уменьшение скорости кровотока, сужение сосудов

. Незначительное повышение скорости кровотока

Селезенка

Сокращение селезенки

Нет эффекта

Бронхи

Нет эффекта

Расширение бронхов (бета2-адренорецепторы)

Кишечник

Расслабление гладких мышц

Расслабление гладких мышц

Матка

Возбуждение сокращения миометрия

Угнетение сокращения миометрия

Расширитель зрачка

Сокращение (мидриаз)

Нет эффекта

Углеводный обмен

Гипергликемия (гликогенолиз в печени)

Гиперлакцидемия (гликогенолиз в мышце)

Жировой обмен

Мобилизация жира

Нет эффекта



Библиография: Авакян О. М. Симпато-адреналовая система, Л., 1977, библиогр.; Андреев е. В. и Кобкова И. Д. Роль катехоламинов в здоровом и больном организме, М., 1970, библиогр.; Биогенные амины в клинике, под ред. В. В. Меньшикова, М., 1970, библиогр.; Гайер Г. Электронная гистохимия, пер. с нем., М., 1974, библиогр.; Говырин В. А. Трофическая функция симпатических нервов сердца и скелетных мышц, Л., 1967, библиогр.; Дофамин (Биология, физиология, фармакология, патология), под ред. В. В. Меньшикова, М., 1969; Кометиани П. А. О механизмах действия циклической аденозинмонофосфорной кислоты, Тбилиси, 1974, библиогр,; Комиссаров И. В. Элементы теории рецепторов в молекулярной фармакологии, М., 1969, библиогр.; Манухин Б. Н. Физиология адренорецепторов, М., 1968, библиогр.; Матлина Э. Ш. и Меньшиков В. В. Клиническая биохимия катехоламинов, М., 1967, библиогр.; Меньшиков В.В. Методы клинической биохимии гормонов и медиаторов, ч. 2, М., 1974, библиогр.; Милославский Я. М., Меньшиков В. В. и Большакова Т. Д. Надпочечники и артериальная гипертония, с. 10, 110, М., 1971; Сахарова А. В. и Сахаров Д. А. Люминесценция биогенных моноаминов на срезах нервной ткани, фиксированной водным формальдегидом, Цитология, т. 10, № 3, с. 389, 1968, библиогр.; они же, Дальнейшая разработка простого «водного» метода выявления клеточных моно-аминов, там же, № 11, с. 1460; Ц ы-бульский Н. О функции надпочечной железы, Воен.-мед. журн., ч. 186, май, разд. 1, с. 162, 1896; Axelrod J. Catecholamines and hypertension, Clin. Sci. molec. Med., v. 51, suppl. 3, p. 415S, 1976; B u u N. T. а. K u c h e 1 O. A new method for the hydrolysis. of conjugated catecholamines, J. Lab. clin. Med., v. 90, p. 680, 1977, bibliogr.; Catecholamines and stress, ed. by E. Usdin a. o., Oxford a. o., 1976; Dopamine in cardiac failure and shock, Brit. med. J., v. 2, p. 1563, 1977; F a n g e R. a. Hanson A. Comparative pharmacology of catecholamines, в кн.: Int. encycl. pharmacol. ther., ed. by M. Y. Mikhelson, v. 1, p. 391, Oxford, 1973; Frontiers in catecholamine research, ed. by E. Usdin a. S. H. Snyder, N. Y. a. o., 1973; Fundamentals of biochemical pharmacology, ed. by Z. M. Bacq a. o,,p. 253, Oxford a. o., 1971, bibliogr.; F u x e K. a. Jonsson G. Histochemical fluorescence method for the demonstration of catechol amines, J. Histochem. Cytochem., v. 21, p. 293, 1973; Handbook physiology, Sec. 7 — Endocrinology, ed. by H. Blaschko a, o., v. 6, p. 447, Baltimore, 1975, bibliogr.; Iversen L. L. Metabolism of catechol amines, Handbook neurOchem., ed. by A. Lajtha, v. 4, p. 197, N. Y.—L., 1970, bibliogr.; Molecular pharmacology, ed. by E. J. Апёпв, v. 1, p. 119, 394, N. Y.-L., 1964, bibliogr.; Oliver G. a. Schafer E. A. The physiological effects of extracts of the suprarenal capsules, J. Physiol. (Lond.), v. 18, p. 230, 1895—1896.



Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание