Калужская
Карта проезда
Октябрьская
Карта проезда
Калужская Карта проезда
Октябрьская Карта проезда
Коньково Карта проезда
Заказать обратный звонок
Главная>Наши исследования

Основные метаболиты адреналина, норадреналина, дофамина и серотонина в лабораторной диагностике наркоманий.

   В настоящей обзорной статье описана диагностическая значимость метаболитов адреналина, норадреналина и серотонина в лабораторной диагностике наркоманий. Рассмотрен метаболизм и эффекты данных веществ в норме и при наркотической зависимости, приведена методика их анализа. Статья предназначена для врачей-наркологов, кардиологов и специалистов в области клинической лабораторной диагностики.


     Связь применения наркотиков и различные нарушения метаболизма изучается уже достаточно давно как в патогенетическом, так и в клиническом аспекте. Однако  с диагностической точки зрения определение  биохимических маркеров нарушенного метаболизма стали применять недавно. В связи с этим, приобретает огромное значение поиск новых метаболитов, которые можно использовать для диагностики различных видов наркотической зависимости, в частности, различные метаболиты адреналина, норадреналина и серотонина.

     Как известно, практически все наркотические вещества при их применении изменяют активность симпатоадреналовой системы, причём, для некоторых из этих веществ данная активация и является основной с точки зрения наркотического эффекта, что сопровождается соответствующей клиникой. Примером такого вещества может служить никотин, который действует на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы, что ведёт к увеличению количества стимулирующего гормона адреналина. Симпатическая нервная система, действуя через чревные нервы на мозговое вещество надпочечника, стимулирует выброс адреналина. Ацетилхолин, вырабатываемый преганглионарными симпатическими волокнами этих нервов действует на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы, вызывая деполяризацию клеток и приток кальция через потенциалозависимые кальциевые каналы. Кальций запускает экзоцитоз хромаффинных гранул, тем самым, способствуя выбросу адреналина (и норадреналина) в кровь. Соответственно, всё это приводит к ускорению метаболизма адреналина и норадреналина и повышению концентрации их метаболитов в крови, что может быть диагностировано различными методиками. Таким образом, в данном случае метаболиты адреналина и норадреналина могут быть прямыми маркерами никотиновой зависимости.

   Что же касается серотонина, то существует определенное сходство в строении клеточных рецепторов к серотонину и норадреналину, подобие их транспортных клеточных систем. Известно также, что норадреналин ингибирует выброс серотонина. На их связи основано действие антидепрессанта миртазалина, который, блокируя альфа-2 рецепторы норадреналина, по принципу отрицательной обратной связи, повышает содержание в синаптической щели и норадреналина, и серотонина (так как его ингибирование также тормозится) до нормы. Таким образом, метаболизм серотонина связан с метаболизмом и эффектами симпатоадреналовых гормонов, что можно использовать для диагностики различного типа наркоманий.

    Метаболизм и эффекты адреналина, норадреналина и серотонина.

     Перед рассмотрением  значимости метаболитов адреналина, норадреналина и серотонина для диагностики различных типов наркоманий рассмотрим кратко собственно метаболизм и эффекты данных соединений.

     Метаболизм катехоламинов и физиология симпатоадреналовой системы.

     Все три катехоламина естественного происхождения — норадреналин, адреналин и дофамин — функционируют как нейромедиаторы в центральной нервной системе. Норадреналин — нейромедиатор постганглионарных симпатических нервных окончаний, действует локально, в непосредственной близости от мест его высвобождения. Адреналин — циркулирующий в крови гормон мозгового вещества надпочечников — влияет на процессы, происходящие по всему организму .

     Катехоламины синтезируются из аминокислоты тирозина, который последовательным гидроксилированием преобразуется в диоксифенилаланин (дофа), затем декарбоксилируется, превращаясь в дофамин и гидроксилируется в b-положении боковой цепи, образуя норадреналин. Начальный этап этого процесса - гидроксилирование тирозина — представляет собой этап, ограничивающий скорость всего процесса; он регулируется так, чтобы синтез диоксифенилаланина был связан с высвобождением норадреналина. Такая регуляция достигается изменениями как активности, так и количества тирозингидроксилазы. В мозговом веществе надпочечников и в тех центральных нейронах, в которых адреналин используется в качестве нейромедиатора, норадреналин N-метилируется в адреналин ферментом фенилэтаноламин-N-метилтрансферазой (ФNMT). Основная часть крови, снабжающей мозговое вещество надпочечников, обогащена кортикостероидами из коры надпочечников, и, поскольку надпочечниковая ФNМТ индуцируется глюкокортикоидами, способность мозгового вещества надпочечников образовывать адреналин может быть связана с ее стратегическим расположением внутри коры надпочечников .

    Основные метаболические трансформации катехоламинов включают в себя O-метилирование в метагидроксильной группе и окислительное дезаминирование. Процесс O-метилирования катализируется ферментом катехол-O-метилтрансферазой (КОМТ), а окислительному дезаминированию способствует моноаминоксидаза (МАО). КОМТ в печени и почках играет важную роль в метаболизме циркулирующих в крови катехоламинов. МАО, представляющая собой митохондриальный фермент, присутствующий в большинстве тканей, включая нервные окончания, менее значима в метаболизме циркулирующих в крови катехоламинов, но является важным фактором в регуляции их запасов в окончаниях периферических симпатических нервов. Метанефрины и 3-метокси-4-гидроксиманделиковая кислота (МГМК или ВМК) являются главными конечными продуктами метаболизма и адреналина и норадреналина. Гомованилиновая кислота (ГВК) является конечным продуктом метаболизма дофамина .

    Основное воздействие катехоламины оказывают на адренэргические рецепторы. Воздействуя на пресинаптические адренэргические рецепторы, катехоламины уменьшают высвобождение норадреналина, действуя через Пресинаптические альфа-адренорецепторы по классической системе негативной обратной связи. Регуляция посредством обратной связи осложняется тем, что активация альфа-адренорецепторов усиливает высвобождение норадреналина. Были выдвинуты две гипотезы физиологического интегрирования антагонистических воздействий альфа- и бета-адренорецепторов на высвобождение норадреналина. Одна из них заключается в том, что альфа-адренорецепторы опосредуют реакции, развивающиеся при более низких концентрациях агониста, чем реакция, опосредуемые через альфа-адренорецепторы, в то время как альфа-адреноопоссредуемые реакции доминируют при более высоких концентрациях агониста. Поэтому при низких уровнях симпатической стимуляции, когда концентрации норадреналина в синаптической щели низки, альфа-адреноопосредуемая положительная обратная связь может доминировать, в результате чего его высвобождение усилится. И наоборот, при высоких уровнях симпатической стимуляции; когда концентрация норадреналина в симпатической щели высока, доминирует альфа-адреноопосредуемая обратная связь и происходит угнетение высвобождения норадреналина. Другая гипотеза состоит в том, что Пресинаптические альфа-адренорецепторы более чувствительны к адреналину, чем к норадреналину; поэтому уровни содержания циркулирующего в крови адреналина могут стимулировать Пресинаптические альфа-адренорецепторы, тем самым увеличивая высвобождение норадреналина и усиливая симпатическую нейропередачу.

     Пресинаптические холинергические рецепторы. Несмотря на то что было описано как угнетающее, так и усиливающее действие ацетилхолина на высвобождение норадреналина, угнетающее действие первого, опосредуемое через мускариновый холинергический рецептор, происходит при более низких его концентрациях и, вероятно, имеет большое физиологическое значение. Это периферическое угнетающее действие ацетилхолина на адренергическую нейропередачу может усиливать реципрокные изменения центральных парасимпатических и симпатических эфферентных импульсов, возникающих при регуляции различных физиологических реакций.
Метаболизм серотонина и физиология серотониновых рецепторов.

   Серотонин образуется из аминокислоты триптофана путём её последовательного 5-гидроксилирования ферментом 5-триптофангидроксилазой (в результате чего получается 5-гидрокситриптофан, 5-ГТ) и затем декарбоксилирования получившегося 5-гидрокситриптофана ферментом триптофандекарбоксилазой. 5-триптофангидроксилаза синтезируется только в соме серотонинергических нейронов, гидроксилирование происходит в присутствии ионов железа и кофактора птеридина.

     Рецепторы серотонина.

     Рецепторы серотонина представлены как метаботропными, так и ионотропными. Всего насчитывается семь типов таких рецепторов, 5-HT 1-7, причем 5-НТ 3 — ионотропные, остальные — метаботропные, семидоменные, G-белок-сцепленные. Установлено сходство метаботропных 5-HT рецепторов с рецепторами норадреналина .
5-HT 1 тип, насчитывающий несколько подтипов: 1А-E, которые могут быть как пре- так и постсинаптическими, подавляет аденилатциклазу; 5-НТ 4 и 7 — стимулируют; 5-HT 2, насчитывающий несколько подтипов: 2А-C, которые могут быть только постсинаптическими, активирует инозитолтрифосфат. 5-HT 5A подтип также подавляет аденилатциклазу .

     Для некоторых типов рецепторов обнаружены эндогенные лиганды, помимо серотонина. Это, например, 5HT-модулин (Leu-Ser-Ala-Leu), лиганд 1B и 1D пресинаптических рецепторов, индуктор тревожности и стресса .

   Структура серотонина имеет сходство со структурой наркотика ЛСД. ЛСД действует как антагонист некоторых 5-HT рецепторов и ингибирует синтез серотонина.

   Под действием моноаминооксидазы (МАО) серотонин превращается в 5-гидроксииндолальдегид, который, в свою очередь, может обратимо превращаться в 5-гидрокситриптофол под действием алкогольдегидрогеназы. Необратимо 5-гидроксииндолальдегид под действием ацетальдегиддегидрогеназы превращается в 5-гидроксииндолуксусную кислоту, которая затем выводится с мочой и калом.
Серотонин является предшественником мелатонина, образующегося под действием фермента эпифиза Арилалкиламин-N-ацетилтрансферазы (ААНАТ) в эпифизе.
Также, превращаясь с помощью МАО в 5-гидроксииндол-3-ацетальдегид, он может под действием альдегидредуктазы превратиться в триптофол, а под действием ацетальдегидрогеназы-2 — в оксииндолуксусную кислоту (5-HIAA).

   Серотонин может принимать участие в формировании эндогенных опиатов, вступая в реакцию с ацетальдегидом с образованием гармалола.

   Методы проведения анализа метаболитов катехоламинов и серотонина (гомованилиновой, ванилилминдалевой и 5-гидроксииндолуксусной кислоты)

   В настоящее время известны ряд методик определения данных метаболитов, а именно иммуноферментный анализ, высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ)  и газовая хроматография – масс-спетрометрия (ГХ-МС) . Диагностика  разных стадий различных наркоманий по изменению метаболизма катехоламинов и серотонина должна быть очень чувствительной. Для выявления таких изменений различные иммуноферментные  методы не подходят, так как они являются  недостаточно информативными. Поэтому для выявления изменений концентраций метаболитов катехоламинов и серотонина нужны более точные чувствительные методы их определения, такие как ВЭЖХ и ГХ-МС.

Влияние различных наркотических веществ на метаболизм адреналина, норадреналина и серотонина.

1. Героин и другие опиаты.

    Проведённые исследования показывают, что при употреблении героина и других наркотических веществ из группы опиатов в первый день потребления (после периода ремиссии) уровень всех катехоламинов и их метаболитов имеет тенденцию к увеличению выше их базальной концентрации. Однако в последующие дни непрерывной опиатной интоксикации для разных катехоламинов и их метаболитов паттерны изменения их концентраций начинают различаться. Уровни норадреналина и норметанефрина остаются повышенными постоянно в течении всего периода опиатной интоксикации [3]. Адреналин же повышается в раннюю фазу опиатной интоксикации, но возвращается к нормальным значениям в позднюю фазу [3]. После резкого повышения в первые дни употребления опиатов в средненаркотических дозах, уровень метанефрина понижается и в более поздней фазе опиатной интоксикации его уровень может становится ниже нормального базального уровня. Что же касается метаболитов катехоламинов, то уровень 3-метокси-4-гидрокси миндальной кислоты (VMA) после его повышения в первый день героинового потребления в дальнейшем медленно возвращается приблизительно к нормальным значениям .

   Для экскреции с мочой катехоламинов и их метаболитов при употреблении опиатов характерны следующие закономерности.  Экскреция  3-метокси-4 гидроксифенилгликоля  (MHPG) повышается примерно у 40 % субъектов, употребляющих опиаты . Экскреция норметанефрина повышается, а выделение метанефрина понижается у 99 % опиатных наркоманов . Также показано, что при константной или развивающейся толерантности к опиатным наркотикам  экскреция MHPG повышается практически у всех больных наркоманий . Причём при последующих периодах ремиссии уровень экскреции MHPG остается повышенным и при повторении цикла опиатной интоксикации  она увеличивается ещё больше, что указывает на эффект антиципации опиатных наркотиков на выделение с мочой данного катехоламинового метаболита .

   Все выше приведённые данные особенно выражены у наркоманов, употребляющих самый сильный опиатный наркотик – диацетилморфин (героин). Возможно, это связано с тем, что диацетилморфин и его непосредственный метаболит - 6-моноацетилморфин (6-МАМ), обладая большей липофильностью, чем другие опиаты (из- за наличия ацетильных групп), быстрее проникает через  гематоэнцефалический барьер с последующей активацией к μ1- и μ2-опиатных  рецепторов .

   В нашей работе показано, что у больных с героиновой зависимостью в стадии абстиненции повышены все три основных метаболита катехоламинов (гомованилиновая кислота, ванилилминдальная и 5-гидроксииндолуксусная кислота).

   Интересно также отметить, что некоторые морфиноподобные лекарственные вещества (например, (-)N-Аллил-14-оксинордигидроморфинон или налоксон), которые действуют на организм гараздо мягче героина, могут вызывать общую активацию симпатоадреналовой системы за счёт увеличения синтеза 3',5' цАМФ, при этом наблюдается повышение концентраций как норадреналина и его метаболитов (например, 3,4-дигидросифенилуксусной кислоты), так и дофамина, причём снижается эффективность лекарственных веществ из группы бета-адреоблокаторов, таких, как пропанолол.  Таким образом, катехоламинэргические синапсы, особенно в сердце, и, соответственно, катехоламины и их метаболиты, играют существенную роль в изменении середечных функций в период опиатного абстинентного синдрома .

     Таким образом, анализ концентраций катехоламинов и их метаболитов в крови и исследование изменения их выделения с мочой различными методиками  можно использовать для диагностики опиатных наркоманий.

     2. Амфетамины.

    Интересная взаимосвязь изменения концентрации катехоламинов и их метаболитов показана для некоторых наркотических веществ из группы амфетаминов. В частности, имеется ряд исследований касательно 3,4-метилендиоксиметамфетамина (MDMA или экстази) . Показано, что у человека и у крыс данный наркотик в печени подвергается N-диметелированию до 3,4-метилендиоксиамфетамина (MDA), который также вызывает наркотическую зависимость. Оба вещества далее подвергаются O-диметелированию до N-метил-альфа-метилдопамина (N-Me-alpha-MeDA) и альфа-допамина (alpha-MeDA) – веществ, являющихся дериватами катехоламинов . Данные метаболиты, воздействуя на допаминовый рецепторный аппарат, могут, кроме непосредственного нейротоксического эффекта, вторично повышать уровень адреналина, норадреналина и их метаболитов в крови, что можно использовать для диагностики данной наркомании.

     Нами показано, что у больных с амфетаминовой зависимостью в стадии абстиненции повышена концентрация основных метаболитов адреналина, норадреналина и дофамина-ванилилминдалевой и гомованилиновой кислоты.

     Что касается влияния метаболитов амфетаминов на уровень дофамина и серотонина в организме, то тут наблюдаются следующие закономерности, полученный на крысах . Однократное введение дозы амфетамина порядка 1.0-9.0 мг/кг значительно повышает уровень дофамина, но не изменяет уровень серотонина (5-HT). Однократное же введение MDA или MDMA в дозах 1.0-9.0 мг/кг вызывает увеличение уровней как серотонина, так и дофамина, причём степень этого увеличения коррелирует с дозой . С клинической точки зрения это свидетельствует о том, что галлюциногенный эффект амфетамина и его производных связан, преимущественно, с дофаминэргическими механизмами. Это означает, для диагностики амфетаминовой наркомании необходимо преимущественно исследовать уровни катехоламинов и их метаболитов в крови, но не серотонина, изменение концентрации которого, фактически, являются вторичными .

   Таким образом, мы рассмотрели роль метаболитов адреналина, норадреналина и серотонина в диагностике наркоманий. Наши исследования показывают, что почти для всех основных наркотических зависимостей, метаболиты катехоламинов и серотонина играют ключевую роль в диагностике, что позволяет использовать их в клинико-лабораторной практике.

Высокотехнологичные исследования
Обратный звонок
Результаты анализов