Биохимия синтеза адреналина

Синтез адреналина – сложный, многоступенчатый процесс, который у человека запускает мгновенный каскад реакций, направленных на активацию работы всех органов и систем. Обычно подобные состояния обусловлены сильным испугом, ощущением опасности, необходимостью защищаться или убегать. При введении в организм 3-10 г искусственного адреналина существенно возрастает количество и сила сердечных сокращений. Основная роль гормона – подготовка организма к быстрому выполнению тяжелой, интенсивной работы. Небольшая часть (не больше 5%) гормона выводится с мочой. Основные ткани-мишени: мышечная, жировая, печень, элементы сердечно-сосудистой системы.

Характеристика

Адреналин является гормоном и нейромедиатором в зависимости от того, какие клетки его продуцируют. Гормон вырабатывается клеточными элементами мозгового отдела надпочечников. Нейромедиатор адреналин синтезируется клеточными элементами параганглиев (добавочные органы нервной системы), где он впоследствии выделяется в синаптическую щель – место контакта ответвлений разных нейронов.

Трансмиттер выделяется клетками параганглиев на фоне возбуждения вегетативного отдела нервной системы. Адреналин в виде трансмиттера относится к группе катехоламинов, куда также входят норадреналин, серотонин, дофамин. Мозговое вещество в составе надпочечников образовано хромаффинными клетками, которые кроме адреналина продуцируют норадреналин (в меньшем количестве) и биогенные амины (серотонин, гистамин).

Адреналин – это такой продукт деятельности желез внутренней секреции и нервных клеток, который оказывает разностороннее влияние на работу систем организма, что обуславливает широту сферы применения его искусственного аналога (препарат Эпинефрин). Основные показания для применения синтетического аналога адреналина:

1. Немедленные аллергические реакции (анафилактический шок, ангионевротический шок).
2. Бронхиальная астма.
3. Приступы бронхоспазмов (сокращение дыхательных путей бронхов).
4. Кровотечения из сосудов, расположенных близко к поверхности кожных покровов и слизистых оболочек.
5. Почечная недостаточность.
6. Артериальная гипотензия.

Благодаря способности сужать кровеносные сосуды препарат применяется для обескровливания (уменьшения кровоизлияний) операционного поля в ходе выполнения хирургических вмешательств. Адреналин – такое вещество, которое применяется для устранения аллергических и воспалительных реакций, что обусловлено торможением высвобождения медиаторов аллергии (гистамин, кинины) и воспаления (простагландины, лейкотриены).

Гормон ускоряет процессы метаболизма, стимулирует работу сердца и кровеносной системы, оказывает возбуждающее действие на нервную систему. В медицинской практике применяется при шоковых состояниях, остановках сердца, значительном падении показателей артериального давления. Основные эффекты гормона, синтезирующегося в надпочечниковой железе, в зависимости от тканей-мишеней:

• Печень. Провоцирует ускоренный распад гликогена до состояния глюкозы, что обуславливает повышение концентрации последней в крови.
• Мышцы. Стимулирует распад гликогена до состояния глюкозо-6-фосфата – вещества, которое не поступает в кровь, подвергаясь утилизации в клетке. В сравнении с распадом гликогена в печени аналогичный процесс в мышечной ткани не сопровождается выделением свободной глюкозы.
• Жировая клетчатка. Стимулирует распад липидов до состояния жирных кислот с последующим повышением их концентрации в крови.
• Элементы сердечно-сосудистой системы. Сужает артериолы кожных покровов, слизистых оболочек, почечных клубочков, что проявляется побледнением кожных покровов и сокращением объема выделяемой мочи. Расширяет сосуды сердечной мышцы, скелетной мускулатуры, внутренних органов.

Другие эффекты повышения концентрации гормона у людей: расширение зрачков, сокращение сфинктеров в пределах мочевого пузыря, органов желудочно-кишечного тракта, мышечных образований, приподнимающих волосы на кожных покровах. Гормон расслабляет гладкую мускулатуру, выстилающую стенки бронхов, кишечника, тело мочевого пузыря.

Действие гормона на рецепторы адренергической системы приводит к запуску каскада реакций, которые готовят организм к повышенным нагрузкам – физической работе, схватке, бегству. Результат воздействия на адренорецепторы схож с эффектами возбуждения симпатического отдела вегетативной системы. Гормон ускоренно синтезируется в случаях:

1. Стрессовая ситуация.
2. Опасность реальная и вымышленная.
3. Ожоги, травмы, шоковые состояния.
4. Страх, сильная тревога.

Химический состав адреналина обусловлен его причастностью к группе катехоламинов (биогенные амины – органические вещества, которые образуются из аминокислот). Молекула гормона содержит углерод (9 атомов, 59% общей массы молекулы), кислород (3 атома, 26,2% массы), азот (1 атом, 7,6% массы), водород (13 атомов, 7,2% массы).

Функции

Чтобы понять биологическую роль адреналина, нужно вспомнить, что это основной эффекторный (передающий сигналы от центров головного мозга к исполнительным органам) нейромедиатор симпатического отдела вегетативной системы. Адреналин отвечает за возникновения реакции, известной, как «бей или беги», возникающей в момент опасности. Благодаря повышению концентрации нейромедиатора происходят физиологические процессы:

• Учащение и увеличение силы сердечных сокращений.
• Расширение просвета бронхов.
• Сокращение сосудистого просвета артериол кожных покровов при одновременном расширении диаметра сосудов, расположенных в мышечной ткани.
• Ускорение процесса гликогенолиза (расщепление гликогена до глюкозы).
• Увеличение секреции ренина (элемент ренин-ангиотензиновой системы, участвующий в регуляции показателей артериального давления).
• Ускорение процесса липолиза (расщепление жиров).

Основные функции катехоламинов связаны с поддержанием умственной и физической деятельности. Эти трансмиттеры влияют на скорость и качество интеллектуальной обработки информации. Концентрация катехоламинов увеличивается при умственных и физических нагрузках. Адреналин дает эффект естественного допинга. Если секреция гормона усиливается, человек становится выносливым, устойчивым к нагрузкам любого типа.

Снижение скорости продукции катехоламинов сопровождается ухудшением работоспособности, замедлением умственных процессов, ухудшением настроения, развитием депрессивного состояния. Основная функция гормона адреналина – адаптация организма к стрессовому воздействию. Длительное увеличение концентрации гормона в крови способствует наращиванию мышечной массы и увеличению размеров миокарда. Другие функции:

1. Способствует увеличению проницаемости мембран клеток для глюкозы.
2. Ускоряет расщепление углеводов и жиров.
3. Способствует повышению показателей артериального давления.

Механизм действия адреналина в биохимии основан на мгновенном распространении по организму вместе с кровотоком, благодаря чему он быстро активирует работу всех органов и систем, готовя организм к противодействию опасной или стрессовой ситуации. Концентрация гормона в крови в момент стрессового воздействия может увеличиться за несколько секунд в 100 раз (по сравнению с нормой).

Особенности синтеза

Предшественником вещества служит альфа-аминокислота тирозин, поступающая в организм вместе с пищей. В биохимии адреналин является конечным продуктом метаболических превращений катехоламинов, при этом начальный этап схемы синтеза выглядит, как превращение тирозина в результате реакции гидроксилирования (окислительный процесс) в аминокислоту ДОФА (L-диоксифенилаланин).

Затем из ДОФА образуется дофамин, который в свою очередь является предшественником норадреналина, причем катализатором реакции превращения выступает фермент дофамин бета-гидроксилаза. На следующем этапе норадреналин преобразуется в адреналин.

В веществе параганглиев адреналин образуется в окончаниях адренергических нейронов. Нейромедиатор адреналин действует на рецепторы адренергической системы, какие находятся преимущественно на постсинаптических мембранах (клетки нервных окончаний, воспринимающих химические сигналы).

В результате стресса гипофиз ускоренно синтезирует кортикотропин (пептидный гормон), который вместе с кровотоком достигает надпочечников и стимулирует продукцию адреналина. Основное влияние на синтез катехоламинов оказывает симпатическая система посредством воздействия на хромаффинную ткань.

Нарушение биосинтеза адреналина веществом надпочечников развивается на фоне расстройства регуляторных функций гипоталамуса и гипофиза. Гипосекреция гормона происходит вследствие недостаточной стимуляции вещества надпочечников указанными отделами головного мозга. Другая причина дефицита гормона связана с надпочечниковой дисфункцией.

Гиперфункция надпочечников сопровождается повышением концентрации гормона, что приводит к появлению признаков феохромоцитомы (опухолевый процесс в тканях надпочечников). Феохромоцитома – опухоль, секретирующая катехоламины, проявляется артериальной гипертензией хронического или пароксизмального (приступообразного) течения. Другие симптомы, характерные для гиперсекреции катехоламинов:

• Тахикардия (учащенное сердцебиение).
• Болезненные ощущения в области грудной клетки.
• Усиленное потоотделение.
• Ортостатическая гипотензия (значительное понижение показателей артериального давления при принятии вертикального положения).
• Тахипноэ (учащенное, поверхностное дыхание), одышка.
• Холодная кожа.
• Боль в зоне головы интенсивного характера.
• Болезненные ощущения в зоне эпигастрия.
• Парестезии (нарушение кожной чувствительности, проявляющееся чувством жжения, покалывания).
• Тошнота, сопровождающаяся приступами рвоты.

Гиперфункция может носить компенсаторный характер (не проявляться симптомами), например, в случае врожденной гиперплазии (увеличение структурных элементов ткани) надпочечников. Приобретенная гиперплазия надпочечников, а также аденомы и аденокарциномы часто провоцируют гиперфункцию надпочечниковой железы с появлением типичной симптоматики.

Гормон адреналин синтезируют надпочечники, точнее мозговое вещество эндокринных желез. Продукция одноименного нейромедиатора происходит в параганглиях нервной системы.