一文了解兒茶酚胺及其檢測方法|茁彩生物

　　兒茶酚胺是一類含有兒茶酚和胺基的神經類物質。這類物質通過L-酪氨酸在交感神經、腎上腺髓質和嗜鉻細胞中的酶化步驟結合而成。在生物體內，兒茶酚胺主要指去甲腎上腺素、腎上腺素和多巴胺這三種成分。兒茶酚胺能夠調節人體的基本生理功能和情緒，使我們面對外界刺激時產生應激反應。它在心血管系統、代謝調節、激素分泌變化以及機體代謝方向等方面發揮著重要作用。臨床上，兒茶酚胺可用于輔助診斷高血壓、神經母細胞瘤、腎上腺髓質瘤和甲亢等內分泌相關疾病。

　　兒茶酚胺

　　兒茶酚胺(Catecholamines，CAs)是一種含有胺基和兒茶酚(鄰苯二酚)的生物活性物質，主要包括腎上腺素、去甲腎上腺素和多巴胺。這三種兒茶酚胺在大腦中樞神經系統、交感神經系統及腎上腺髓質等部位，以酪氨酸為前體進行合成并分泌。它們可被腎上腺素甲基轉移酶(COMT)催化，轉化為變腎上激素(MN)、去甲變腎上腺素(NMN)和3-甲氧基酪胺(3-MT)。

　　兒茶酚胺在中樞和外周水平發揮神經遞質或激素的作用，在多種生理和病理現象中扮演關鍵角色，涉及神經傳導、內分泌系統、肝臟、心血管功能和代謝等活動的調節。過量分泌兒茶酚胺可能導致高血壓和心肌梗塞，而低水平兒茶酚胺則可能引發低血壓、心肌缺血等問題。在臨床上，兒茶酚胺常用于治療神經源性、心源性和中毒源性休克的早期階段。

　　重要的是，兒茶酚胺及其代謝物濃度過高可能提示存在神經內分泌腫瘤，如嗜鉻細胞瘤(PCC)和副神經節瘤(PGL)。這類疾病在臨床診斷中容易被忽視，但變腎上腺素和去甲變腎上腺素的含量變化已成為該類疾病特異性的定性診斷標志物，其靈敏度和特異性可高達90%。

　　兒茶酚胺類主要包括多巴胺、去甲腎上腺素和腎上腺素，其代謝過程涉及多種酶的作用。

　　1. 多巴胺(Dopamine，DA)：多巴胺是一種含有兒茶酚結構的兒茶酚胺類神經遞質，同時也是去甲腎上腺素和腎上腺素的前體物質。其結構中包含苯環、羥基(兒茶酚結構)和氨基，具有親水性，可溶于水。多巴胺由酪氨酸經酪氨酸羥化酶和多巴脫羧酶催化合成，主要代謝產物為高香草酸。它廣泛分布于中樞和外周神經系統：在中樞神經系統，通過黑質-紋狀體通路調控運動，借助中腦-邊緣系統參與獎賞與情緒調節，經下丘腦-垂體通路抑制催乳素釋放;在外周神經系統，可調節腎臟血流和心血管功能。多巴胺通過D?樣和D?樣受體家族發揮作用，其功能異常與帕金森病、精神分裂癥、成癮行為等疾病相關。臨床上，多巴胺既可作為抗休克藥物，也可通過補充前體(如左旋多巴)或調節受體活性(激動劑、拮抗劑)治療神經系統疾病。

　　2. 去甲腎上腺素(Norepinephrine，NE)：去甲腎上腺素是一種含有兒茶酚結構的胺類化合物，同時也是重要的兒茶酚胺類神經遞質和激素，具有中樞調節和外周生理作用的雙重功能。它由多巴胺經多巴胺β-羥化酶催化合成，主要代謝途徑是通過單胺氧化酶(MAO)和兒茶酚-O-甲基轉移酶(COMT)的作用生成香草扁桃酸(VMA)，并經尿液排出。在中樞神經系統，去甲腎上腺素源自藍斑核神經元，參與覺醒、情緒調節及應激反應;在外周，它作為交感神經遞質，通過激動α?/α?和β?受體，收縮血管、增強心肌收縮力以調節血壓，同時也能弱激動β?受體并促進脂肪分解。生理狀態下，去甲腎上腺素在應激時通過“fight-or-flight"反應維持器官灌注;病理狀態下，它與高血壓、抑郁癥、休克等疾病相關，臨床上用于感染性休克等低血壓急救，也是抗抑郁藥物的作用靶點，通過抑制再攝取或阻斷受體實現藥理干預。

　　3. 腎上腺素(Epinephrine，E)：腎上腺素是一種含有兒茶酚結構的胺類化合物，屬于典型的兒茶酚胺類激素和神經遞質，由去甲腎上腺素經苯乙醇胺N-甲基轉移酶催化甲基化生成。其生理作用涵蓋中樞與外周雙重調節：在中樞神經系統中，腎上腺素能神經元分布于延髓等區域，參與調節呼吸、血壓及應激相關的神經內分泌反應;在外周，作為腎上腺髓質分泌的主要激素(占80%)，通過激動α(α?/α?)和β(β?/β?/β?)腎上腺素能受體，發揮廣泛生理效應，包括快速提升心率、血壓，擴張支氣管，參與應激反應。病理狀態下，腎上腺素分泌異常與嗜鉻細胞瘤(腎上腺髓質腫瘤過度分泌導致高血壓)、過敏性休克(需外源性補充以緩解支氣管痙攣和低血壓)等疾病相關;在臨床應用中，腎上腺素是心肺復蘇的一線藥物，通過激動β?受體增強心肌收縮、α?受體收縮外周血管以提升冠脈灌注壓，也用于過敏性休克急救(舒張支氣管、收縮血管)及局部麻醉時延長作用時間(收縮局部血管)。

　　兒茶酚胺合成與代謝過程

　　合成過程：

　　兒茶酚胺的合成以酪氨酸為起始原料。首先，酪氨酸在酪氨酸羥化酶(限速酶)的催化下轉化為多巴;隨后，多巴在多巴脫羧酶的作用下生成多巴胺。接著，多巴胺在多巴胺β-羥化酶的催化下進行羥基化，形成去甲腎上腺素。最終，去甲腎上腺素在腎上腺髓質中，經苯乙醇胺N-甲基轉移酶的催化甲基化，生成腎上腺素。整個合成過程受產物濃度的負反饋調節，且在應激狀態下，可通過上調關鍵酶的表達加速合成，以滿足機體對兒茶酚胺的需求。

　　酪氨酸 → 多巴(酪氨酸羥化酶催化)→ 多巴胺(多巴脫羧酶催化)→ 去甲腎上腺素(多巴胺β-羥化酶催化)→ 腎上腺素(苯乙醇胺N-甲基轉移酶催化)。

　　兒茶酚胺的代謝過程主要依賴于單胺氧化酶(MAO)和兒茶酚-O-甲基轉移酶(COMT)的協同作用，最終生成水溶性產物并通過尿液排出。MAO主要分布于線粒體膜，負責降解突觸間隙中的兒茶酚胺，生成醛類中間產物;而COMT則在肝、腎等外周組織及部分神經元中，催化甲基化反應，生成甲氧基衍生物。多巴胺在MAO和COMT的共同作用下，最終代謝為高香草酸(HVA)。去甲腎上腺素和腎上腺素的代謝路徑相似，其主要終產物均為香草扁桃酸(VMA)，部分去甲腎上腺素在中樞神經系統內還可代謝為3-甲氧基-4-羥基苯乙二醇(MHPG)。這些代謝產物不僅反映了兒茶酚胺的動態平衡，還可作為嗜鉻細胞瘤、帕金森病等疾病的診斷標志物。

　　兒茶酚胺的生理功能

　　兒茶酚胺是人體內重要的神經遞質和激素，通過作用于 α、β 腎上腺素能受體及多巴胺受體，在心血管調節、代謝調控、神經傳導等生理過程中發揮關鍵作用。

　　兒茶酚胺是人體內重要的神經遞質和激素，通過作用于α、β腎上腺素能受體及多巴胺受體，在心血管調節、代謝調控、神經傳導等生理過程中發揮關鍵作用。

　　1. 心血管系統調節：腎上腺素和去甲腎上腺素激動心肌β?受體，增強心肌收縮力、加快心率和傳導速度，提升心輸出量，表現為應激時的心跳加速;多巴胺在高劑量下也可激動β?受體，增強心肌收縮。在血管張力調控上，去甲腎上腺素主要激動α?受體，收縮皮膚、黏膜及內臟血管，維持外周阻力和血壓;腎上腺素因劑量差異呈現不同作用，低劑量時β?受體占主導，擴張骨骼肌血管，高劑量時α受體作用增強，收縮血管升高血壓;多巴胺在中等劑量下激動血管β?受體，擴張冠狀動脈和骨骼肌血管。

　　2. 代謝與能量調節：兒茶酚胺可以調控糖代謝過程，激動β?受體，促進肝糖原分解(腎上腺素)和肌糖原酵解，升高血糖;同時抑制胰島素分泌，減少外周組織對葡萄糖的攝取，常表現為應激時血糖快速升高。兒茶酚胺還能調控脂肪分解與產熱過程，激動β?受體，激活脂肪細胞內激素敏感性脂肪酶，促進甘油三酯分解為游離脂肪酸和甘油，為機體供能;同時增強線粒體產熱，參與體溫調節。此外，兒茶酚胺可以維持機體內電解質平衡，腎上腺素可促進細胞內K?攝取(β?受體介導)，短暫降低血鉀濃度。

　　3. 神經系統方面：在中樞神經調節過程中，多巴胺作為中樞神經遞質，參與運動控制，如黑質-紋狀體通路，缺失可致帕金森病;并參與內分泌調節，如抑制催乳素分泌。去甲腎上腺素參與維持覺醒、注意力和情緒調控，應激時增強警覺性;而腎上腺素的中樞作用較弱，主要通過外周效應影響中樞。在外周神經傳導中，兒茶酚胺作為交感神經節后纖維的主要遞質，介導應激反應，如瞳孔擴大、支氣管舒張、胃腸蠕動抑制等。

　　4. 呼吸系統和消化系統：腎上腺素和去甲腎上腺素激動β?受體，松弛支氣管平滑肌，促進支氣管擴張，如哮喘發作時腎上腺素的解痙作用;在消化系統中，兒茶酚胺抑制胃腸平滑肌收縮，減少消化液分泌;激動α受體收縮胃腸血管，減少血流量。

　　兒茶酚胺的含量測定

　　許多用于定量測定血漿或尿液中兒茶酚胺及其代謝物的方法，主要包括免疫法、高效液相色譜電化學檢測法(HPLC-ECD)、液相色譜熒光檢測法(HPLC-FLD)、液相色譜串聯質譜法(LC-MS/MS)等。免疫法測定可能受到類腎上腺素化合物的交叉反應干擾，導致結果不準確。熒光法檢測靈敏度較低，難以滿足人體檢測需求，且選擇性較差，無法同時測定兒茶酚胺的代謝產物。HPLC-ECD測定可能對血漿和尿液中多種化合物產生響應，導致選擇性不佳，易受干擾。氣相色譜-質譜聯用法(GC-MS)不適合熱敏性兒茶酚胺的檢測。LC-MS/MS技術則結合了色譜法和質譜法的優勢，克服了色譜法定性能力差和質譜法分離效率低的問題，顯著提升了分析的靈敏度。此外，該方法通過加入同位素內標，能夠實現精確的定量分析，具備高靈敏度、短檢測時間、小樣本用量以及高特異性的優點。