一文了解儿茶酚胺及其检测方法|茁彩生物

　　儿茶酚胺是一类含有儿茶酚和胺基的神经类物质。这类物质通过L-酪氨酸在交感神经、肾上腺髓质和嗜铬细胞中的酶化步骤结合而成。在生物体内，儿茶酚胺主要指去甲肾上腺素、肾上腺素和多巴胺这三种成分。儿茶酚胺能够调节人体的基本生理功能和情绪，使我们面对外界刺激时产生应激反应。它在心血管系统、代谢调节、激素分泌变化以及机体代谢方向等方面发挥着重要作用。临床上，儿茶酚胺可用于辅助诊断高血压、神经母细胞瘤、肾上腺髓质瘤和甲亢等内分泌相关疾病。

　　儿茶酚胺

　　儿茶酚胺(Catecholamines，CAs)是一种含有胺基和儿茶酚(邻苯二酚)的生物活性物质，主要包括肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺。这三种儿茶酚胺在大脑中枢神经系统、交感神经系统及肾上腺髓质等部位，以酪氨酸为前体进行合成并分泌。它们可被肾上腺素甲基转移酶(COMT)催化，转化为变肾上激素(MN)、去甲变肾上腺素(NMN)和3-甲氧基酪胺(3-MT)。

　　儿茶酚胺在中枢和外周水平发挥神经递质或激素的作用，在多种生理和病理现象中扮演关键角色，涉及神经传导、内分泌系统、肝脏、心血管功能和代谢等活动的调节。过量分泌儿茶酚胺可能导致高血压和心肌梗塞，而低水平儿茶酚胺则可能引发低血压、心肌缺血等问题。在临床上，儿茶酚胺常用于治疗神经源性、心源性和中毒源性休克的早期阶段。

　　重要的是，儿茶酚胺及其代谢物浓度过高可能提示存在神经内分泌肿瘤，如嗜铬细胞瘤(PCC)和副神经节瘤(PGL)。这类疾病在临床诊断中容易被忽视，但变肾上腺素和去甲变肾上腺素的含量变化已成为该类疾病特异性的定性诊断标志物，其灵敏度和特异性可高达90%。

　　儿茶酚胺类主要包括多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素，其代谢过程涉及多种酶的作用。

　　1. 多巴胺(Dopamine，DA)：多巴胺是一种含有儿茶酚结构的儿茶酚胺类神经递质，同时也是去甲肾上腺素和肾上腺素的前体物质。其结构中包含苯环、羟基(儿茶酚结构)和氨基，具有亲水性，可溶于水。多巴胺由酪氨酸经酪氨酸羟化酶和多巴脱羧酶催化合成，主要代谢产物为高香草酸。它广泛分布于中枢和外周神经系统：在中枢神经系统，通过黑质-纹状体通路调控运动，借助中脑-边缘系统参与奖赏与情绪调节，经下丘脑-垂体通路抑制催乳素释放;在外周神经系统，可调节肾脏血流和心血管功能。多巴胺通过D₁样和D₂样受体家族发挥作用，其功能异常与帕金森病、精神分裂症、成瘾行为等疾病相关。临床上，多巴胺既可作为抗休克药物，也可通过补充前体(如左旋多巴)或调节受体活性(激动剂、拮抗剂)治疗神经系统疾病。

　　2. 去甲肾上腺素(Norepinephrine，NE)：去甲肾上腺素是一种含有儿茶酚结构的胺类化合物，同时也是重要的儿茶酚胺类神经递质和激素，具有中枢调节和外周生理作用的双重功能。它由多巴胺经多巴胺β-羟化酶催化合成，主要代谢途径是通过单胺氧化酶(MAO)和儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)的作用生成香草扁桃酸(VMA)，并经尿液排出。在中枢神经系统，去甲肾上腺素源自蓝斑核神经元，参与觉醒、情绪调节及应激反应;在外周，它作为交感神经递质，通过激动α₁/α₂和β₁受体，收缩血管、增强心肌收缩力以调节血压，同时也能弱激动β₂受体并促进脂肪分解。生理状态下，去甲肾上腺素在应激时通过“fight-or-flight"反应维持器官灌注;病理状态下，它与高血压、抑郁症、休克等疾病相关，临床上用于感染性休克等低血压急救，也是抗抑郁药物的作用靶点，通过抑制再摄取或阻断受体实现药理干预。

　　3. 肾上腺素(Epinephrine，E)：肾上腺素是一种含有儿茶酚结构的胺类化合物，属于典型的儿茶酚胺类激素和神经递质，由去甲肾上腺素经苯乙醇胺N-甲基转移酶催化甲基化生成。其生理作用涵盖中枢与外周双重调节：在中枢神经系统中，肾上腺素能神经元分布于延髓等区域，参与调节呼吸、血压及应激相关的神经内分泌反应;在外周，作为肾上腺髓质分泌的主要激素(占80%)，通过激动α(α₁/α₂)和β(β₁/β₂/β₃)肾上腺素能受体，发挥广泛生理效应，包括快速提升心率、血压，扩张支气管，参与应激反应。病理状态下，肾上腺素分泌异常与嗜铬细胞瘤(肾上腺髓质肿瘤过度分泌导致高血压)、过敏性休克(需外源性补充以缓解支气管痉挛和低血压)等疾病相关;在临床应用中，肾上腺素是心肺复苏的一线药物，通过激动β₁受体增强心肌收缩、α₁受体收缩外周血管以提升冠脉灌注压，也用于过敏性休克急救(舒张支气管、收缩血管)及局部麻醉时延长作用时间(收缩局部血管)。

　　儿茶酚胺合成与代谢过程

　　合成过程：

　　儿茶酚胺的合成以酪氨酸为起始原料。首先，酪氨酸在酪氨酸羟化酶(限速酶)的催化下转化为多巴;随后，多巴在多巴脱羧酶的作用下生成多巴胺。接着，多巴胺在多巴胺β-羟化酶的催化下进行羟基化，形成去甲肾上腺素。最终，去甲肾上腺素在肾上腺髓质中，经苯乙醇胺N-甲基转移酶的催化甲基化，生成肾上腺素。整个合成过程受产物浓度的负反馈调节，且在应激状态下，可通过上调关键酶的表达加速合成，以满足机体对儿茶酚胺的需求。

　　酪氨酸 → 多巴(酪氨酸羟化酶催化)→ 多巴胺(多巴脱羧酶催化)→ 去甲肾上腺素(多巴胺β-羟化酶催化)→ 肾上腺素(苯乙醇胺N-甲基转移酶催化)。

　　儿茶酚胺的代谢过程主要依赖于单胺氧化酶(MAO)和儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)的协同作用，最终生成水溶性产物并通过尿液排出。MAO主要分布于线粒体膜，负责降解突触间隙中的儿茶酚胺，生成醛类中间产物;而COMT则在肝、肾等外周组织及部分神经元中，催化甲基化反应，生成甲氧基衍生物。多巴胺在MAO和COMT的共同作用下，最终代谢为高香草酸(HVA)。去甲肾上腺素和肾上腺素的代谢路径相似，其主要终产物均为香草扁桃酸(VMA)，部分去甲肾上腺素在中枢神经系统内还可代谢为3-甲氧基-4-羟基苯乙二醇(MHPG)。这些代谢产物不仅反映了儿茶酚胺的动态平衡，还可作为嗜铬细胞瘤、帕金森病等疾病的诊断标志物。

　　儿茶酚胺的生理功能

　　儿茶酚胺是人体内重要的神经递质和激素，通过作用于 α、β 肾上腺素能受体及多巴胺受体，在心血管调节、代谢调控、神经传导等生理过程中发挥关键作用。

　　儿茶酚胺是人体内重要的神经递质和激素，通过作用于α、β肾上腺素能受体及多巴胺受体，在心血管调节、代谢调控、神经传导等生理过程中发挥关键作用。

　　1. 心血管系统调节：肾上腺素和去甲肾上腺素激动心肌β₁受体，增强心肌收缩力、加快心率和传导速度，提升心输出量，表现为应激时的心跳加速;多巴胺在高剂量下也可激动β₁受体，增强心肌收缩。在血管张力调控上，去甲肾上腺素主要激动α₁受体，收缩皮肤、黏膜及内脏血管，维持外周阻力和血压;肾上腺素因剂量差异呈现不同作用，低剂量时β₂受体占主导，扩张骨骼肌血管，高剂量时α受体作用增强，收缩血管升高血压;多巴胺在中等剂量下激动血管β₂受体，扩张冠状动脉和骨骼肌血管。

　　2. 代谢与能量调节：儿茶酚胺可以调控糖代谢过程，激动β₂受体，促进肝糖原分解(肾上腺素)和肌糖原酵解，升高血糖;同时抑制胰岛素分泌，减少外周组织对葡萄糖的摄取，常表现为应激时血糖快速升高。儿茶酚胺还能调控脂肪分解与产热过程，激动β₃受体，激活脂肪细胞内激素敏感性脂肪酶，促进甘油三酯分解为游离脂肪酸和甘油，为机体供能;同时增强线粒体产热，参与体温调节。此外，儿茶酚胺可以维持机体内电解质平衡，肾上腺素可促进细胞内K⁺摄取(β₂受体介导)，短暂降低血钾浓度。

　　3. 神经系统方面：在中枢神经调节过程中，多巴胺作为中枢神经递质，参与运动控制，如黑质-纹状体通路，缺失可致帕金森病;并参与内分泌调节，如抑制催乳素分泌。去甲肾上腺素参与维持觉醒、注意力和情绪调控，应激时增强警觉性;而肾上腺素的中枢作用较弱，主要通过外周效应影响中枢。在外周神经传导中，儿茶酚胺作为交感神经节后纤维的主要递质，介导应激反应，如瞳孔扩大、支气管舒张、胃肠蠕动抑制等。

　　4. 呼吸系统和消化系统：肾上腺素和去甲肾上腺素激动β₂受体，松弛支气管平滑肌，促进支气管扩张，如哮喘发作时肾上腺素的解痉作用;在消化系统中，儿茶酚胺抑制胃肠平滑肌收缩，减少消化液分泌;激动α受体收缩胃肠血管，减少血流量。

　　儿茶酚胺的含量测定

　　许多用于定量测定血浆或尿液中儿茶酚胺及其代谢物的方法，主要包括免疫法、高效液相色谱电化学检测法(HPLC-ECD)、液相色谱荧光检测法(HPLC-FLD)、液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS)等。免疫法测定可能受到类肾上腺素化合物的交叉反应干扰，导致结果不准确。荧光法检测灵敏度较低，难以满足人体检测需求，且选择性较差，无法同时测定儿茶酚胺的代谢产物。HPLC-ECD测定可能对血浆和尿液中多种化合物产生响应，导致选择性不佳，易受干扰。气相色谱-质谱联用法(GC-MS)不适合热敏性儿茶酚胺的检测。LC-MS/MS技术则结合了色谱法和质谱法的优势，克服了色谱法定性能力差和质谱法分离效率低的问题，显著提升了分析的灵敏度。此外，该方法通过加入同位素内标，能够实现精确的定量分析，具备高灵敏度、短检测时间、小样本用量以及高特异性的优点。