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兒茶酚胺類(Catecholamines)是指含有鄰苯二酚基本結構的胺類。體內具有生物活性的兒茶酚胺包括多巴胺(dopamine,DA)、去甲腎上腺素(norepinephrine,noradrenaline,NE)和腎上腺素(epinephrine,adrenalin,E)。它們的結構如下。

  去甲腎上腺素和腎上腺素既是腎上腺髓質所分泌的激素,又是交感和中樞神經系統中去甲腎上腺素能纖維的神經遞質。NE在中樞內分佈廣泛,含量較多,E則少,因此我們著重介紹NE的代謝。DA則主要集中在錐體外系,也是一種神經遞質。

  (一)兒茶酚胺的生物合成

  神經組織中兒茶酚胺的合成原料來自血液中的酪氨酸,

  在上述過程中,第一步有酪氨酸羥化酶參加,它位於去甲腎上腺素能神經纖維的胞漿內,含量少,活性低,成為NE生成的限速酶,四氫生物蝶呤是它的輔酶,O2和Fe++也是合成時必不可少的因素;第二步反應是由胞漿中芳香族氨基酸脫羧酶所催化,這酶的特異性不高,和一般氨基酸脫羧酶一樣,要求磷酸吡哆醛作為輔酶;第三步是多巴胺羥化酶催化的氧化反應,氧化發生在β碳原子上,此酶不存在於胞漿而是附於囊泡內壁,屬於含Cu++的蛋白質,並需要維生素C為輔助因子。

  從以上各酶的亞細胞水平分佈可以了解,合成NE的最後一步只能在囊泡內進行,NE合成量不僅受酪氨酸羥化酶限速調節,而且當神經末梢胞漿中遊離的NE濃度過高時,還可以因反饋性抑制酪氨酸羥化酶的作用而減少NE的合成。

  苯乙醇胺-N-甲基轉移酶主要見於腎上腺髓質細胞,可使NE甲基化生成腎上腺素。此酶在腦內雖有少量存在,但一般認為正常時哺乳類腦內的腎上腺素含量極少。有人認為,如果苯乙醇胺N甲基轉移酶活性過高,可以使多巴胺直接變成N甲基多巴胺等物,造成這些遞質的代謝紊亂,這可能是精神分裂症的原因之一。

  (二)去甲腎上腺素(NE)

  1.貯存和釋放 NE在囊泡內合成后就地貯存。它和ATP、嗜鉻顆粒蛋白等疏鬆地結合在一起,這樣,就使NE不易滲入胞漿而遭單胺氧化酶的破壞。當神經衝動到達末梢時,突觸前膜附近的囊泡便與前膜融合,破裂並生成小孔。這時囊泡內的NE連同嗜鉻顆粒蛋白等一起被釋放入突觸間隙。

  2.突觸間隙中NE的去向 釋放入突觸間隙的NE能與突觸后膜上的NE受體結合,產生生理效應。然後,約有3/4的NE重新被突觸前膜所攝取。攝入胞漿后的NE又可進入囊泡貯存。重攝取是一種耗能過程,與突觸前膜上的Na+,K+ATP酶系統及囊泡膜上的Mg++-ATP酶系統有關。另外一部分NE則為後膜所攝取,並在那裡被分解滅活。還有一部分是在突觸間隙中被破壞或逸入血液。除了被突觸前膜和囊泡重攝取的NE可再供利用外,其餘的NE大都遭到酶促降解而滅活。NE的酶促降解如圖14?所示,單胺氧化酶(MAO)和兒茶酚-O-甲基轉移酶(catecholotransmethylase,COMT)是催化兒茶酚胺分解的兩種主要的酶,它們不僅存在於神經組織內,而且廣泛地分佈於非神經組織,神經元的線粒體膜上也很多。NE受MAO作用,首先氧化脫氨基生成醛,後者再變成醇或酸。3-甲氧基-4-羥基苯乙二醇(MHPG)是中樞內NE的主要降解產物。在外周則以氧化成香草基扁桃酸(VMA)為主。血液循環中的NE(主要是激素),則在肝、腎等組織經COMT作用變成甲氧基代謝產物而排泄。現在,臨床上常測定尿中VMA含量,作為了解交感神經功能的指標,患嗜鉻細胞瘤和神經母細胞瘤時,由於腫瘤組織也產生NE或E,其代謝產物VMA相應增多,故在診斷上頗有意義。

  中樞神經系統內的去甲腎上腺素能神經元胞體集中在延腦和橋腦,其通路都已研究明確。但是NE在中樞究竟是抑制性還是興奮性的遞質,目前尚不能肯定,可能隨部位不同而異。NE所引起的生理效應也很難用簡單的術語「興奮」、「抑制」來表達。根據一些動物實驗觀察到,NE可引起動物嗜睡,體溫降低,出現攝食行為。有人認為,腦內NE減少,可表現出精神抑鬱;反之,過量可表現出狂躁。總之,腦內NE的功能可能和體溫、攝食行為、鎮痛、心血管系統和精神狀態的調節有密切關係。

  (三)多巴胺(DA)

  在兒茶酚胺類遞質的生物合成過程中,多巴胺是去甲腎上腺素的前體。體內凡有NE的組織,其中必然也有DA。由於DA在中樞某些部位中濃度很高,而且它的分佈又與NE不平行,所以一般認為它本身也是一種獨立的神經遞質。

  腦內多巴胺的作用是多方面的,它可能和軀體運動功能的加強,垂體內分泌機能的加強以及精神活動的調節都有關係。

  多巴胺能神經末梢中的囊泡是貯存DA的場所。這種囊泡不同於NE囊泡,前者不含多巴胺β羥化酶,所以不致將DA羥化成NE。此外,在去甲腎上腺素能纖維中,NE囊泡對貯存物的要求是β位置上有羥基,而DA結構上沒有β羥基。DA的貯存、釋放和酶促降解都和NE十分相似,而更新速度則較NE快。腦內DA的代謝產物主要是3-甲氧基-4-羥基苯乙酸(homovanillicacid簡寫HVA,又名同型香草酸)

 

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