Katecholamine

 George Oliver 1893; Edward Albert Schäfer 1894. 

Natürlich vorkommende Katecholamine

• Adrenalin
• Noradrenalin
• Dopamin

Synthetischen „Katecholamine“

• Isoprenalin
• Dobutamin
• Dopexamin
• α-Methylnoradrenalin

haben eine therapeutische Bedeutung.

Katecholamine haben an den sympathischen alpha- und beta-Rezeptoren des Herz-Kreislaufsystems eine stimulierende Wirkung. Dopamin entfaltet seine zentralen und peripheren Wirkungen über Dopaminrezeptoren (D-Rezeptoren), die sich in eine D1 und die D2 –Familie unterteilen lassen. In höherer Dosierung aktiviert Dopamin neben den D-Rezeptoren auch die alpha- und beta-Rezeptoren. Somit zählen alle biogenen Katecholamine zu den Sympathomimetika. Katecholamine fungieren zum einen als Überträgerstoffe des Nervensystems. Zum anderen sind sie Hormone, die im Rahmen von Stressreaktionen freigesetzt werden und dadurch die Herz-Kreislauf-Tätigkeit steigern. Vanillinmandelsäure, Homovanillinsäure und Metanephrine sind Abbauprodukte der Katecholamine.

Synthese: Die Synthese der biogenen Katecholamine findet in den Nebennieren, im ZNS und in den postganglionären sympathischen Fasern statt. Sie erfolgt über die Zwischenprodukte: Phenylalanin →Tyrosin → DOPA → Dopamin → Noradrenalin → Adrenalin.

Syntheseschritte: Im Einzelnen wird Phenylalanin über das Enzym Phenylalaninhydroxylase zu Tyrosin hydroxyliert. Als Cofaktor wirkt Tetrahydrobiopterin. In einem 2. Hydroxylierungsschritt wird Tyrosin mittels der Tyrosinhydroxylase zu DOPA (3,4-Dihydroxyphenylalanin) umgewandelt wobei als Cofaktor wiederum Tetrahydrobiopterin fungiert.

Im nächsten Schritt entsteht mit Hilfe der L-Aminosäure-Decarboxylase (auch DOPA-Decarboxylase genannt) aus Dopa Dopamin. Hierbei wirkt Pyridoxalphosphat (PALP) als Cofaktor.

In einem weiteren Schritt wird Dopamin mit Hilfe der Dopaminhydroxylase (DBH) zu Noradrenalin hydroxyliert. Cofaktor ist Vitamin C. In dem letzten möglichen Biosyntheseschritt katalysiert das Enzym Phenylethanolamin-N-Methyltransferase (PNMTase) die Methylierung von Noradrenalin zu Adrenalin. Cofaktor bei diesem Schritt ist das S-Adenosylmethionin.

Biogene Katecholamine kommen im Gehirn (Dopamin, Noradrenalin), als postganglionär-sympathische Transmitter (hauptsächlich Noradrenalin) und als Nebennierenmarkhormon vor (v.a. Adrenalin); Katecholamine wirken über D-Rezeptoren (Dopamin) bzw. über α- und β-Rezeptoren (Noradrenalin, Adrenalin).

Die Transmitterinaktivierung von Noradrenalin und Adrenalin erfolgt einerseits über die Eliminierung aus dem synaptischem Spalt und andererseits über den Abbau der Transmitter.

Noradrenalin: Beim Abtransport des Noradrenalins aus dem synaptischen Spalt sind 3 Transporter beteiligt: der Noradrenalintransporter NAT, der extraneurale Monoamintransporter EMT unnd der vesikuläre Monoamintransporter VMAT-2. VMAT-2 bewirkt, dass etwa 80% des rückaufgenommenen Noradrenalins wieder gespeichert werden. Für den Noradreanlinabbau sind intrazelluläre Enzyme verantwortlich:

• die mitochondriale Monaminoxidase (MAO) und
• die zytoplasmatische Catechol-O-Transferase (COMT).

Adrenalin: Auch für freigesetztes Adrenalin ist der wichtigste Inaktivierungsschritt die Rücknahme ins Neuron. Adrenerge Rezeptoren haben einem dem Noradrenalintransporter NAT ähnlichen Transporter. Der dieses effizienter transportiert als Noradrenalin. Ein kleinerer Teil erfolgt durch den extraneuralen Monoamintransporter EMT. Die Wiederaufnahme und Speicherung durch den vesikulären Monoamintransporter VMAT-2.

Die Wirkungen der Katecholamine wird über Adrenorezeptoren vermittelt. Alpha1-, alpha2-, beta1- und beta2-Rezeptoren sind Rezeptoren, die die unterschiedlichen Wirkungen von Noradrenalin bzw. Adrenalin auf der prä- und auf der postsynaptischen Seite vermitteln.

Die Katecholamine haben chemisch einen analogen Aufbau (sie alle sind Phenylethylamine mit einer ortho-Diphenolfunktion, Katechol, in 3,4-Position) und sind dem Adrenalin verwandte Stoffe. Der Name leitet sich ab von den gemeinsamen Strukturelementen: dem Brenzcatechin und einer in beta-Stellung dazu stehenden Aminogruppe. 

1. Graefe KH (2016) Sympathisches Nervensystem. In: Graefe KH et al. (Hrsg) Pharmakologie und Toxikologie.  Georg Thieme Verlag Stuttgart S. 85-92
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