カテコールアミン(英語表記)catecholamine

  • カテコールアミン(副腎髄質)

翻訳|catecholamine

大辞林 第三版の解説

分子内にカテコールの構造をもつ生体アミンの総称。ドーパミン・ノルアドレナリン・アドレナリンなどがあり、副腎髄質細胞、脳または末梢の神経細胞で生合成される。ホルモンとしてはたらくほか、神経伝達物質としても重要。

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精選版 日本国語大辞典の解説

〘名〙 (catecholamine) カテコールを分子内にもつ生体アミンの総称。神経刺激の伝達に関与する化学物質で、神経細胞内で合成され、刺激が神経細胞を興奮させると、神経終末から放出され、次の神経細胞へと興奮を伝達していく。アドレナリン、ノルアドレナリン、またそれらの前駆体であるドーパミンなどが存在し、いずれも神経ホルモンとして重要。

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内科学 第10版の解説

(1)カテコールアミンの生合成と貯蔵
 カテコールアミンの生合成はチロシン(tyrosine)から始まり,一連の酵素反応によりチロシン→DOPA(dihydroxyphenylalanine)→ドパミン→ノルアドレナリン→アドレナリンと進行してゆく(図12-7-2).この過程はAPUD(amine precursor uptake and decarboxy­lation)とよばれる.これらの反応のうちドパミン→ノルアドレナリンの反応のみは顆粒の中で行われ,その他は細胞質内で進行する(図12-7-3).チロシンヒドロキシラーゼ(tyrosine hydroxylase:TH)によるチロシン→DOPAの反応が,カテコールアミン合成の律速段階である.THはカテコールアミン合成細胞に特異的に発現しており,さまざまな調節を受けている.基質であるチロシンは血液中から能動輸送により細胞内に取り込まれる.THの活性は細胞内のカテコールアミンによりフィードバック阻害を受けており,神経刺激によりカテコールアミンが放出され細胞内濃度が低下するとこの抑制が解除され,TH活性の亢進が起こる.また,cAMP依存性プロテインキナーゼ(PKA),Ca2/リン脂質依存性プロテインキナーゼ(PKC),Ca2/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼによるリン酸化によりTH活性は上昇する.TH遺伝子の発現は,持続的な神経刺激やグルココルチコイドなどにより亢進する.DOPA→ドパミンの反応は芳香族アミノ酸脱炭酸酵素(aromatic L-amino acid decarboxylase:AAADC)により行われる.生成されたドパミンはカテコールアミン顆粒内に能動輸送され,ここに存在するドパミン-β-ヒドロキシラーゼ(dopamine-β-hydroxylase:DBH)によってノルアドレナリンに転換される.DBHの発現もグルココルチコイドやPKAによって亢進する.ノルアドレナリン→アドレナリンの反応は,末梢ではほとんど副腎髄質でのみ行われる.顆粒内で合成されたノルアドレナリンは拡散によりいったん細胞質に出て,フェニルエタノールアミン-N-メチル転移酵素(phenylethanolamine-N-methyltransferase:PNMT)によってアドレナリンとなり,再び顆粒内に運ばれて貯蔵される.グルココルチコイドはPNMTの発現と活性を亢進し,合成されたアドレナリンはPNMT活性にフィードバック阻害をかける.副腎髄質は常に副腎皮質から分泌された高濃度のグルココルチコイドにさらされており,それがカテコールアミン合成系,特にPNMTの活性を維持している.最近,脳,心臓,肺などにも少量のPNMTが確認され,副腎外でのアドレナリン合成の可能性が提唱されている.カテコールアミンの顆粒内への取り込みは,小胞モノアミン輸送体(VMAT2)による能動輸送である.褐色細胞腫のイメージングに用いられる131I-メタヨードベンジルグアニジン(MIBG)は,カテコールアミンと同様にこの機構により顆粒内に輸送される. カテコールアミン顆粒内には,アドレナリン,ノルアドレナリン,ドパミンが貯蔵されており,そのほかにDBH,アスコルビン酸,ATP,各種の神経ペプチド,クロモグラニン(chromogranin)などが含まれる.アスコルビン酸はDBHのコファクターとして,ATPは能動輸送のエネルギー源として必要である.クロモグラニンは酸性度の高い可溶性蛋白で,クロモグラニンA,クロモグラニンB(セクレトグラニンⅠ),クロモグラニンC(セクレトグラニンⅡ),セクレトグラニンⅢ,Ⅳ,Ⅴ,BRCA1,NESP55,proSAASなどをグラニンファミリーと総称する.カテコールアミン顆粒にはクロモグラニンAおよびBが多量に含まれ,顆粒形成や,ホルモンおよびその前駆体の顆粒内への輸送などに関与すると考えられている.また,酵素により切断されてパンクレアスタチン,バゾスタチン,カテスタチン,パラスタチンといったさまざまな生理活性ペプチドの前駆体ともなる.クロモグラニンは神経内分泌組織の特異的マーカーとして病理診断に用いられるほか,血中クロモグラニン濃度を指標に褐色細胞腫などの神経内分泌腫瘍のスクリーニングも試みられている.顆粒に含まれる神経ペプチドとしては,エンケファリンをはじめとするオピオイドペプチドやニューロペプチドY,サブスタンスP,VIP,ソマトスタチン,ガラニン,カルシトニン,CGRP(カルシトニン遺伝子関連ペプチド)などがある.それ以外に,アドレノメジュリンやエンドセリン,C型ナトリウム利尿ペプチドなども含まれる.また,褐色細胞腫の一部にはACTHを異所性に産生するものがある.
(2)カテコールアミンの放出
 神経刺激により副腎髄質細胞が脱分極を起こすと,電位開口型Caチャネルの開口によるCa2の細胞内への流入に続いて,カテコールアミン顆粒が細胞膜と融合し開口分泌(exocytosis)を起こす(図12-7-3).これにより顆粒内に貯蔵されていたカテコールアミンは,その他の顆粒成分とともに細胞外に放出され,循環血中に入り,全身の受容体に結合して生理作用を発揮する.
(3)カテコールアミンの代謝
 副腎髄質から血中に分泌されたカテコールアミンは,おもに肝臓においてカテコール-O-メチル基転移酵素(COMT)およびモノアミン酸化酵素(MAO)という2種類の酵素によって速やかに代謝され失活する.主要代謝経路を図12-7-4に示す.アドレナリン,ノルアドレナリンはCOMTによるO-メチル化によりメタネフリン,ノルメタネフリンとなり,さらにMAOによって脱アミノ化され最終産物のバニリルマンデル酸(VMA)となる.ドパミンもこれら2つの酵素による代謝を受け,最終産物のホモバニリン酸(HVA)となる.尿中にはこれら代謝産物と,少量のカテコールアミンがそのままの形で排出される.メタネフリン,ノルメタネフリン,VMAは,カテコールアミン分泌量の指標として褐色細胞腫の診断に応用されている.MAOは副腎髄質細胞や交感神経節後ニューロン内のミトコンドリア外膜にも存在しており,細胞質に漏出したカテコールアミンを代謝する.顆粒内に貯蔵されたカテコールアミンはこの代謝から保護されている.交感神経終末から放出されたノルアドレナリンは,一部は上記のような代謝を受けるが,大部分はNET(norepinephrine transporter)によって再び取り込まれ,顆粒内に貯蔵されて再利用される.血中のカテコールアミンもこの機構によって全身の交感神経終末で取り込まれており,これも代謝機構の一部と考えることができる.NETは副腎髄質,肝臓,胎盤などにも発現している.
(4)カテコールアミン受容体
 副腎髄質や交感神経終末から分泌されたアドレナリンとノルアドレナリンは,標的組織の細胞膜上のアドレナリン作動性受容体を介して作用する.これは7個の膜貫通ドメインを有するG蛋白質共役型受容体で,α受容体とβ受容体が存在する.α受容体はα1とα2,β受容体はβ1,β2,β3のサブタイプに分類される(表12-7-1).リガンドに対する親和性,共役するG蛋白質とシグナル伝達経路,組織分布が異なっており,同一組織に2種類以上の受容体が発現してそれぞれの作用が相反することも多い(表12-7-2).
(5)シナプス前受容体による調節
 シナプス前の交感神経終末には,さまざまな液性因子の受容体が存在しており,ノルアドレナリン放出を調節している.これはシナプス前調節機序とよばれる.たとえば,神経終末からシナプス内に放出されたノルアドレナリンは,シナプス前α2受容体に作用し負のフィードバックをかけてノルアドレナリン放出を抑制する.一方副腎髄質から血中に分泌されたアドレナリンは,直接,あるいはいったん交感神経終末に取り込まれ,ノルアドレナリンとともにシナプス内に放出されてシナプス前α2受容体,β2受容体に作用し,それぞれノルアドレナリン放出を抑制,促進する.アドレナリンの昇圧作用の一部には,シナプス前β2受容体に作用して交感神経終末からのノルアドレナリン放出を持続的に促進する機序も提唱されている.カテコールアミン以外にも,アセチルコリン,オピオイドをはじめとする各種神経ペプチド,アンジオテンシン,ナトリウム利尿ペプチド,プロスタグランジンなどが,それぞれの受容体を介してシナプス前調節に関与している.
(6)カテコールアミンの作用
 カテコールアミンに対する末梢組織の反応は,発現している受容体サブタイプとそれぞれのリガンド特異性によって決定される.たとえば,気管支平滑筋にはβ2受容体のみが発現しているため,イソプロテレノールとアドレナリンは強力な気管支拡張作用を示すが,ノルアドレナリンはほとんど作用しない.皮膚の血管にはおもにα受容体が発現しており,アドレナリン,ノルアドレナリンは強力に血管収縮を起こすが,イソプロテレノールはほとんど作用しない.それに対して骨格筋に分布する血管にはα受容体とβ2受容体が発現し,β2受容体の閾値の方が低いため生理的濃度のアドレナリンではβ2刺激による血管拡張が起こり,高濃度になるとα刺激が優位となって血管収縮が起こる.さらに生体ではこのような直接作用に対して反射による血行動態調節も起こる.α刺激による血管収縮と動脈血圧の上昇は,圧受容器を介して代償性反射をもたらし,交感神経緊張の低下と迷走神経の賦活によって心拍数を減少させる.
 アドレナリン,ノルアドレナリンを個別に投与した場合の作用を表12-7-3に示す.
1)循環器系作用:
アドレナリンは,強力な昇圧作用を有する.これはおもにβ1受容体を介する心筋収縮力増大(陽性変力作用),心拍数増大(陽性変時作用)による.血管に対する作用は,個々の血管におけるα(血管収縮)作用とβ2(血管拡張)作用のバランスで決まるが,全体としては末梢血管抵抗を低下させる.その結果心拍出量は増大する.一方ノルアドレナリンも強力に血圧を上昇させる.これは血管に対するβ2刺激作用が弱いため血管収縮作用が勝り,総末梢血管抵抗が上昇することと,心筋収縮力の増大による.代償性迷走神経反射により心拍数が低下するため,心拍出量はむしろ低下する.アドレナリン,ノルアドレナリンいずれも腎血流量を減少させ,冠血流量は増大させる.腎臓傍糸球体装置のβ1受容体を介してレニン分泌は亢進する.
2)内臓平滑筋作用:
カテコールアミンはα刺激,β2刺激により消化管平滑筋を弛緩させ,α1刺激により括約筋を収縮させる.膀胱においても排尿筋を弛緩させ,尿道括約筋を収縮させる.子宮平滑筋に対する作用は,性周期,妊娠の時期,用量によって異なる.気管支平滑筋に対してはアドレナリンが弛緩作用を有する.
3)エネルギー代謝作用:
アドレナリンは肝臓におけるグリコーゲン分解と糖新生を促進し,膵臓からのインスリン分泌を抑制しグルカゴン分泌を促進する.その結果血糖値は上昇する.また,カテコールアミンは脂肪細胞においてβ3刺激により脂肪分解を促進して遊離脂肪酸とグリセロールを血中に放出する.これはエネルギー基質として利用され熱産生を亢進させる. 褐色細胞腫の個々の症例においても,腫瘍から分泌されるカテコールアミンがアドレナリン優位かノルアドレナリン優位かによって,異なる臨床像を呈する.[荒井宏司]
■文献
Goldenberg M, Aranow H, et al: Pheochromocytoma and essential hypertensive vascular disease. Arch Intern Med, 86: 823-836, 1950.Standring S, Ellis H, et al: Suprarenal (adrenal) gland. In: Gray’s Anatomy: The Anatomical Basis of Clinical Practice, 40th ed (Standring S), pp1197-1201, Elsevier, Edinburgh, 2008.
Westfall TC, Westfall DP: Neurotransmission: the autonomic and somatic motor nervous systems.; adrenergic agonists and antagonists. In: Goodman & Gilman’s The Pharmacological Basis of Therapeutics, 12th ed (Brunton L, Chabner B, et al eds), pp171-218, 278-333, McGraw-Hill, New York, 2011.

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四訂版 病院で受ける検査がわかる本の解説

基準値

 血中 アドレナリン  :0.12ng/mℓ以下

    ノルアドレナリン:0.05~0.40ng/mℓ

    ドーパミン   :0.20ng/mℓ以下

 尿中 アドレナリン  :15μg/日以下

    ノルアドレナリン:10~150μg/日

    ドーパミン   :100~700μg/日

褐色細胞腫をチェック

 カテコールアミンは副腎髄質ふくじんずいしつから分泌されるホルモンで、交感神経支配臓器に作用して血圧を上昇させたり、肝臓でのグリコーゲンの分解を促進して血糖を上昇させるなどの役割があります。

 カテコールアミンには、アドレナリン(エピネフリン)、ノルアドレナリン(ノルエピネフリン)、ドーパミンなどが含まれます。

 顔面蒼白、動悸、頻脈(脈が速いこと)、めまい、発汗、頭痛、呼吸困難、手足の冷感、吐き気、嘔吐おうと、高血圧などの症状を発現する褐色細胞腫かっしょくさいぼうしゅの疑いがあるとき、このホルモンを調べます。褐色細胞腫は、副腎髄質などに腫瘍のできる病気で、カテコールアミンが高値になります。

検査値からの対策

 薬剤を使用している場合には、最低限1週間の休薬後に再検査をします。褐色細胞腫の臨床症状は非常に多彩であり、単なる不安感や腹痛しか症状が出ない場合もあるため、境界値の場合であっても経過を観察し続ける必要があります。

 腫瘍が検出された場合には、ただちに手術により摘出します。

疑われるおもな病気などは

◆高値→褐色細胞腫、本態性高血圧

◆低値→特発性起立性低血圧

医師が使う一般用語
「アド」「ノルアド」

出典 法研「四訂版 病院で受ける検査がわかる本」四訂版 病院で受ける検査がわかる本について 情報

化学辞典 第2版の解説

アルキルアミン側鎖を有するカテコール.情報伝達分子のうち,カテコール基を有するものの総称で,アドレナリン,ノルアドレナリン,ドーパミンが含まれる.いずれもチロシンの誘導体である.神経伝達物質,細胞間情報物質として種々の重要な生理作用を発現している.アドレナリンは,ヨーロッパやアメリカではエピネフリンともよばれるが,純化・構造決定に成功した上中啓三高峰譲吉はアドレナリンと命名した.

出典 森北出版「化学辞典(第2版)」化学辞典 第2版について 情報

世界大百科事典内のカテコールアミンの言及

【褐色細胞腫】より

…副腎髄質やまれにはツッカーカンダル器官などの傍神経節のクロム親和性細胞から生じた腫瘍で,カテコールアミンcatecholamines(アドレナリン,ノルアドレナリンなどのアミン類)を産生する。クロム染色により,腫瘍細胞は黄褐色に染まる。…

【強心薬】より

…排出が遅く蓄積性を示すものもある。
[カテコールアミン類]
 アドレナリンなど分子構造にカテコールをもったアミンをカテコールアミンというが,本来は副腎から分泌される内因性のホルモンであるアドレナリンや,交感神経の伝達物質であるノルアドレナリンは強心作用をもつ。これらの物質は体内で速やかに分解されるので作用は短時間である。…

【躁鬱病】より

…他方,鎮静薬として作られたイミプラミン(商品名イミドール,トフラニール)が鬱状態を改善する力をもっていることがクーンによって見いだされ,以後その誘導体であるデスメチルイミプラミン(商品名ペルトフラン),アミトリプチリン(商品名アデプレス,ラントロン,トリプタノール),ノルトリプチリン(商品名ノリトレン),プロトリプチリン,ドキセピンなどのいわゆる三環系抗鬱薬が続々と登場した。モノアミン酸化酵素抑制薬は脳内の神経刺激伝達物質であるセロトニンやカテコールアミンなどの活性を高める。三環系抗鬱薬は神経のつぎめ(シナプス)で遊離されるカテコールアミンの再吸収を抑制する。…

※「カテコールアミン」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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