Биогенные амины

Механизм образования и классификация

Синтез биогенных аминов происходит путем декарбоксилирования — отщепления $\alpha$-карбоксильной группы от исходной аминокислоты или ее производного. Реакция идет с выделением углекислого газа ($CO_2$). В этом процессе участвуют ферменты декарбоксилазы, которым для работы необходим кофермент — пиридоксальфосфат (ПФ).

По своим биологическим функциям биогенные амины делятся на три основные группы:

1. Нейромедиаторы (обеспечивают передачу нервных импульсов) — серотонин, дофамин, ГАМК.
2. Гормоны (регулируют системные процессы) — адреналин (синтезируется в мозговом веществе надпочечников).
3. Регуляторы местного действия (тканевые гормоны) — гистамин.

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК)

ГАМК синтезируется в нервных клетках и является основным тормозным медиатором в центральной нервной системе.

Предшественником ГАМК выступает глутамат (глутаминовая кислота). Под действием фермента глутаматдекарбоксилазы и кофермента ПФ от глутамата отщепляется $CO_2$, образуя ГАМК.

В клинической практике активно используются препараты на основе ГАМК (например, Гаммалон и Аминалон). Их назначают пациентам при травмах головного мозга, умственной отсталости, нарушениях мозгового кровообращения и эндогенных депрессиях.

Синтез ацетилхолина

Ацетилхолин также относится к биогенным аминам, а его образование протекает в нервной ткани в несколько этапов:

• Сначала аминокислота серин подвергается декарбоксилированию (фермент — сериндекарбоксилаза с коферментом ПФ) до этаноламина.
• Затем этаноламин метилируется при помощи этаноламинметилтрансферазы. Донором метильной группы выступает SAM (S-аденозилметионин). В результате образуется холин.
• На финальном этапе холинацетилтрансфераза соединяет холин и Ацетил-КоА, образуя ацетилхолин.

Важно: при нарушении образования ацетилхолина в синапсах развивается тяжелая патология — миастения (выраженная мышечная слабость).

Обмен серотонина

Серотонин — это нейромедиатор проводящих путей, который часто называют «гормоном удовольствия». Он синтезируется в гипоталамусе, надпочечниках и тучных клетках.

Исходным субстратом служит аминокислота триптофан. Процесс идет в два шага:

1. Гидроксилирование триптофана с участием кислорода и тетрагидробиоптерина ($H_4БП$) до 5-гидрокситриптофана.
2. Декарбоксилирование полученного продукта до серотонина.

Серотонин оказывает множество физиологических эффектов: регулирует артериальное давление, температуру тела и дыхание, сужает сосуды, стимулирует сокращение гладкой мускулатуры и усиливает перистальтику кишечника. Также он выделяется из тучных клеток, участвуя в аллергических реакциях.

Инактивация биогенных аминов

Чтобы действие биогенных аминов не было бесконечным, организм должен их инактивировать. Это происходит двумя путями:

1. Метилирование Характерно для гистамина, адреналина и норадреналина. Реакцию катализируют метилтрансферазы, а метильную группу отдает SAM. Например, адреналин превращается в метиладреналин путем замены водорода гидроксильной группы в кольце на метильный радикал (-O-CH$_3$).

2. Окислительное дезаминирование Характерно для дофамина, серотонина, ГАМК и норадреналина. Работают ферменты моноаминооксидазы (МАО) с коферментом FAD. Биогенный амин теряет аммиак ($NH_3$), превращается в альдегид, а затем окисляется до кислоты. Эти кислоты в итоге просто выводятся почками.

Примечание: ГАМК может инактивироваться и другим путем — трансаминированием до сукцината, который затем сгорает в цикле трикарбоновых кислот (цикле Кребса).

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Синтез меланинов в коже
• Синтез иодтиронинов в щитовидной железе
• Подробный механизм окислительного дезаминирования биогенных аминов
• Полный цикл превращений S-аденозилметионина (SAM)

Другие темы раздела «Обмен аминокислот»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.