カテコールアミン

ドーパミンは、DOPAから合成される最初のカテコールアミンです。一方、ノルエピネフリンとエピネフリンは、ドーパミンのさらなる代謝修飾によって生成されます。ドーパミンヒドロキシラーゼ酵素は補因子として銅を必要とし（図には示されていません）、DOPAデカルボキシラーゼはPLPを必要とします（図には示されていません）。主要な代謝経路によるカテコールアミン生合成の律速段階は、L-チロシンからL -DOPAへの水酸化です。^{[ 9 ]}

カテコールアミンの合成は、チロシンヒドロキシラーゼを阻害するα-メチル-p-チロシン（AMPT）によって阻害される。

アミノ酸のフェニルアラニンとチロシンはカテコールアミンの前駆体です。これらのアミノ酸はどちらも血漿と脳に高濃度で存在します。哺乳類では、チロシンは肝臓に多量に存在するフェニルアラニン水酸化酵素によって食事由来のフェニルアラニンから生成されます。フェニルアラニン水酸化酵素が不足すると、食事療法で治療しない限り知的障害を引き起こす代謝性疾患であるフェニルケトン尿症になります。カテコールアミンの合成は通常、チロシンから始まると考えられています。チロシン水酸化酵素（TH）はアミノ酸L-チロシンを3,4-ジヒドロキシフェニルアラニン（L -DOPA）に変換します。 THによるL-チロシンの水酸化により、DA前駆体であるL -DOPAが生成され、これが芳香族L-アミノ酸脱炭酸酵素（AADC；Cooperら、2002を参照）によって代謝されて神経伝達物質ドーパミンとなる。この段階は非常に速やかに起こるため、 AADCを阻害せずに脳内のL -DOPAを測定することは困難である。DAを神経伝達物質として使用するニューロンでは、 L -DOPAのドーパミンへの脱炭酸が神経伝達物質生成の最終段階である。しかし、ノルエピネフリン（ノルアドレナリン）またはエピネフリン（アドレナリン）を神経伝達物質として使用するニューロンでは、ドーパミンをノルエピネフリンに変換する酵素であるドーパミンβ-ヒドロキシラーゼ（DBH）も存在する。エピネフリンを神経伝達物質として使用する他のニューロンでは、3番目の酵素であるフェニルエタノールアミンN-メチルトランスフェラーゼ（PNMT）がノルエピネフリンをエピネフリンに変換する。したがって、神経伝達物質としてエピネフリンを使用する細胞には4つの酵素（TH、AADC、DBH、PNMT）が含まれているのに対し、ノルエピネフリンニューロンには3つの酵素（PNMTを除く）しか含まれておらず、ドーパミン細胞には2つの酵素（THとAADC）しか含まれていない。

カテコールアミンは血液中を循環する際の半減期が数分である。カテコールアミンは、カテコール-O-メチルトランスフェラーゼ（COMT）によるメチル化、またはモノアミン酸化酵素（MAO）による脱アミノ化によって分解される。

MAO阻害薬はMAOに結合することで、カテコールアミンやその他のモノアミンの分解を阻害する。

カテコールアミンの異化は、主に2つの酵素によって媒介されます。1つはシナプス間隙と細胞の細胞質に存在するカテコール-O-メチルトランスフェラーゼ（COMT）、もう1つはミトコンドリア膜に存在するモノアミン酸化酵素（MAO）です。どちらの酵素も補因子を必要とします。COMTは補因子としてMg2 ⁺を使用し、MAOはFADを使用します。異化プロセスの最初のステップは、組織とカテコールアミンの局在に応じて、MAOまたはCOMTのいずれかによって媒介されます（たとえば、シナプス間隙でのカテコールアミンの分解は、MAOがミトコンドリア酵素であるためCOMTによって媒介されます）。この経路の次の異化ステップには、アルコール脱水素酵素、アルデヒド脱水素酵素、およびアルデヒド還元酵素が関与します。エピネフリンとノルエピネフリンの最終産物はバニリルマンデル酸（VMA）であり、尿中に排泄されます。ドーパミンの異化作用によりホモバニリン酸（HVA）が生成される。^{[ 10 ]}

ノルアドレナリンとドーパミンという2種類のカテコールアミンは、中枢神経系では神経調節物質として、血液中ではホルモンとして作用する。カテコールアミンであるノルアドレナリンは末梢交感神経系の神経調節物質であるが、血液中にも存在する（主に交感神経系のシナプスからの「漏出」による）。

血中のカテコールアミン濃度が高いことはストレスと関連しており、ストレスは心理的反応や、騒音レベルの上昇、強い光、低血糖などの環境的ストレス要因によって引き起こされる可能性がある。^{[ 11 ]}

中枢神経系の外傷では、脳幹の神経核、特に交感神経系に影響を及ぼす神経核の刺激や損傷により、カテコールアミン濃度が極めて高くなる（カテコールアミン中毒とも呼ばれる）ことがある。救急医療においては、この現象は「カテコールアミン放出」として広く知られている。

カテコールアミンの極めて高い濃度は、副腎髄質の神経内分泌腫瘍によって引き起こされることもあり、これは褐色細胞腫として知られる治療可能な疾患である。

カテコールアミンの高値は、ブルンナー症候群として知られるモノアミン酸化酵素A（MAO-A）欠損症によっても引き起こされることがあります。MAO-Aはこれらの神経伝達物質の分解に関与する酵素の1つであるため、その欠損によりこれらの神経伝達物質の生物学的利用能が著しく増加します。褐色細胞腫、神経内分泌腫瘍、カルチノイド症候群がない場合にも発生しますが、顔面紅潮や攻撃性などの症状はカルチノイド症候群に似ています。^{[ 12 ] [ 13 ]}

急性ポルフィリン症はカテコールアミンの上昇を引き起こす可能性がある。^{[ 14 ]}

これらは44の植物科で発見されていますが、必須の代謝機能は確立されていません。これらはベンゾ[ c ]フェナントリジンアルカロイドの前駆体であり、ベンゾ[c]フェナントリジンアルカロイドは多くの薬用植物抽出物の活性主成分です。CAは昆虫捕食者、損傷、窒素解毒に対する保護的な役割を果たす可能性があると示唆されています。これらは植物組織の成長、 in vitro培養からの体細胞胚発生、および開花を促進することが示されています。CAはインドール-3-酢酸の酸化を阻害し、エチレン生合成を促進します。また、ジベレリンのさまざまな効果を相乗的に増強することも示されています。^{[ 18 ]}