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Lexikon der Neurowissenschaft

Catecholamine

Catecholamine, Katecholamine, E catecholamines, die von o-Dihydroxybenzol abgeleiteten Hormone und Neurotransmitter Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin, die im Nervensystem und in verschiedenen endokrinen Organen gebildet, gespeichert und freigesetzt werden. Der Syntheseweg der Catecholamine beginnt mit der Aminosäure Tyrosin und führt über L-DOPA, Dopamin und Noradrenalin zu Adrenalin. Enzyme dieses Synthesewegs sind Tyrosinhydroxylase (katalysiert den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt), Dopa-Decarboxylase, Dopamin-β-Hydroxylase und Phenylethanolamin-N-methyltransferase ( siehe Abb. ). In chromaffinen Zellen werden Catecholamine in großen (ca. 120-300 nm Durchmesser) Vesikeln (large dense core vesicles, LDV) gespeichert und durch Exocytose freigesetzt. Diese LDV enthalten auch Adenosintriphosphat, verschiedene Neuropeptide (z.B. Opioide) und Wachstumsfaktoren (z.B. TGFβ). In Nervenzellen findet man Catecholamine vorwiegend in kleinen synaptischen Vesikeln. Catecholamine binden an G-Protein-gekoppelte α- und β-adrenerge Rezeptoren bzw. an Dopaminrezeptoren (Catecholaminrezeptoren). Ihre Inaktivierung erfolgt durch Enzyme und/oder zelluläre Aufnahme. Hauptabbauprodukte sind Vanillinmandelsäure, Metanephrin und Normetanephrin (Catechol-O-Methyl-Transferase). Die Aufnahme von Catecholaminen über die Zellmembran von Nervenzellen und Gliazellen sowie über die Speichervesikelmembran in Nervenzellen wird durch spezifische Transporterproteine geregelt. Im Zentralnervensystem (ZNS) werden Catecholamine in Nervenzellgruppen des Hirnstamms und des Hypothalamus synthetisiert, z.B. in der Substantia nigra des Mittelhirns (Dopamin), im Locus coeruleus (Noradrenalin) und in der Tuberregion (Dopamin). Catecholaminerge Neurone des ZNS senden Fortsätze in alle Hirnregionen. Dopamin und Noradrenalin spielen vermutlich zusammen mit dem Indolamin Serotonin eine wichtige Rolle bei Erkrankungen wie Schizophrenie, Depression und der Parkinson-Krankheit. Im peripheren Nervensystem ist Noradrenalin der wichtigste Neurotransmitter sympathischer Nervenzellen (Sympathicus) von Säugern und regelt die Spannung von glatten Muskelzellen in Gefäßwänden und Atemwegen ( siehe Zusatzinfo ). – Adrenalin und Noradrenalin werden in großen Mengen in chromaffinen Zellen des Nebennierenmarks sowie in Paraganglien als Hormone gebildet. Ihre Synthese und Freisetzung werden durch präganglionäre Nervenfasern aus dem Rückenmark, die in diesen enthaltenen Transmitter Acetylcholin und verschiedene Neuropeptide (z.B. PACAP, Hypophysen-Adenylatcyclase-aktivierendes Peptid) und Glucocorticoidhormone der Nebennierenrinde reguliert. Freisetzung und Wirkung von Adrenalin und Noradrenalin erfolgen besonders als Antwort auf emotionalen Streß, weshalb man sie auch als die Hormone von Furcht, Flucht und Gefecht (E fright, flight, fight) bezeichnet (Alarmreaktion), sowie bei motorischer Aktivität (körperlicher Arbeit). Adrenalin ist ein wichtiges Steuerhormon im Zucker- und Fettstoffwechsel. Dopa, Monoamin-Oxidasen.



Catecholamine

Synthese der Catecholamine:
Tyrosin
wird aus dem Blut in die catecholaminergen Neurone aufgenommen und dort zu Dopa und anschließend zu Dopamin umgewandelt. In noradrenergen Neuronen wird Dopamin über einen aktiven Transport (Mg2+- und ATP-abhängig) in Vesikel eingeschleust und durch die membranständige Dopamin-β-Hydroxylase zu Noradrenalin umgesetzt. Im Nebennierenmark katalysiert die Phenylethanolamin-N-Methyltransferase die Reaktion von Noradrenalin zu Adrenalin.

Catecholamine

Unter- bzw. Überfunktionszustände im Catecholaminstoffwechsel:
Bei den Unterfunktionszuständen handelt es sich um seltene Erkrankungen. Der totale Ausfall des Nebennierenmarks hat keine klinische Auswirkung, Adrenalin wird dann von extraadrenalem chromaffinem Gewebe verstärkt gebildet. Therapeutische Konsequenzen haben dagegen die Überfunktionszustände. Die Bestimmung der Catecholamine und ihrer Abbauprodukte ist für die Diagnostik von Tumoren des sympathoadrenalen Systems von großer Bedeutung. Die erhöhte Freisetzung von Catecholaminen durch solche Tumore führt zu einer erhöhten Konzentration im Plasma und zu einer erhöhten Ausscheidung im Urin.

  • Die Autoren
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