Noradrenalina – funkcje w organizmie człowieka

Wybrane funkcje spełniane przez noradrenalinę w organizmie człowieka: układ nerwowy, układ krążenia, układ odpornościowy.

Noradrenalina – funkcje w organizmie człowieka

Znasz to na pewno bardzo dobrze z własnego doświadczenia. Serce bije szybciej niż zwykle, dłonie są lekko wilgotne, być może nawet instynktownie zaciśnięte w pięści, a w głowie cichy szept: „walcz albo uciekaj”. Każda stresowa sytuacja wiąże się u zdrowego człowieka z gwałtownym wyrzutem do obiegu substancji o nazwie epinefryna.

Epinefryna czyli inaczej adrenalina to młodsza siostra innego ważnego hormonu – noradrenaliny, która jest jej prekursorem. I to właśnie noradrenalinie przyjrzymy się w ramach tego artykułu bliżej.

Mimo, iż obie substancje chemiczne określane są jako “hormony stresu”, to każda z nich spełnia w organizmie nieco odrębne funkcje i dlatego też obu wspomnianych związków chemicznych nie należy ze sobą utożsamiać.

Noradrenalina odpowiada w ciele człowieka za [3], [16]:

1. skurcz naczyń krwionośnych a w konsekwencji wzrost ciśnienia krwi (noradrenalina bywa w medycynie stosowana jako środek ratujący życie w przypadku skrajnie niskiego ciśnienia krwi) a zwiększenie zaopatrzenia organizmu w tlen

2. wzrost poziomu cukru we krwi (noradrenalina stymuluje glukoneogenezę, pobudza rozkład glikogenu)à wzrost podaży surowca do szybkiego pozyskiwania energii na drodze glikolizy (do czego niezbędny jest również tlen, zob. pkt.1.)

3. wzmaga naszą uwagę oraz umożliwia odpowiednią reakcję na aktualną sytuację

4. sprzyja koncentracji oraz utrzymywaniu uwagi, w tym poprzez pobudzanie metabolizmu w obrębie astrocytów

5. jako część współczulnego układu nerwowego noradrenalina mediuje naszą reakcję na sytuacje stresowe lub stany silnego strachu: pod wpływem stresu nasze źrenice oraz mięśnie gładkie oskrzeli rozszerzają się, a wszelkie procesy, które nie są bezpośrednio niezbędne do pełnej mobilizacji organizmu, ulegają zahamowaniu.

Chociaż zarówno noradrenalina jak również adrenalina regulują pracę układu współczulnego, to występują pomiędzy nimi znaczące różnice.

Podstawowe różnice między noradrenaliną a adrenaliną

Zarówno noradrenalina jak też adrenalina należą do grupy tak zwanych katocholamin i spełniają niezwykle istotną rolę neuroprzekaźnikową w organizmie człowieka. Obie substancje są wydzielane przez nadnercza w odpowiedzi na sytuacje stresową lub w warunkach fizjologicznego zagrożenia naszego zdrowia i życia w wyniku metabolicznych nierównowag (na przykład gwałtownego spadku ciśnienia krwi, wychłodzenia, silnej infekcji). Jednak pod pewnymi względami oba hormony różnią się między sobą, co ilustruje Tabela.1

Noradrenalina

Adrenalina

Bezpośredni prekursor: dopamina

Bezpośredni prekursor: noradrenalina

Nie zawiera grupy metylowej     

Zawiera grupę metylową

Wydzielana przez niektóre komórki mózgowe oraz korę nadnerczy – aktywna zarówno w obrębie mózgu jak też obwodowo, noradrenalina to “adrenalina dla mózgu”

Wydzielana wyłącznie przez korę nadnerczy – aktywna obwodowo

Aktywacja przede wszystkim funkcji mózgowych (adrenalina dla mózgu) – „pozytywna i krótkotrwała reakcja na stres”

Aktywacja całego ciała (przygotowanie do odpowiedniej reakcji na sytuację stresową) – „pozytywna i krótkotrwała reakcja na stres”

Podwyższa ciśnienie krwi, przyspiesza rytm pracy serca

Aktywacja układu współczulnego (walcz albo uciekaj), dezaktywacja układu przywspółczulnego (odpocznij i zajmij się trawieniem)

Silny agonista receptorów alfa-adrenergicznych, agonista receptorów beta 1-adrenergicznych

Silny agonista receptorów beta2-adrenergicznych – w rezultacie rozluźnienie mięśni gładkich

Aktywuje glikolizę /podnosi poziom cukru we krwi

Aktywuje glikolizę /podnosi poziom cukru we krwi



Tabela.1.  Noradrenalina a adrenalina – podstawowe różnice

Produkcja noradrenaliny spada najsilniej tuż przed zaśnięciem. Jeżeli zatem nasze problemy z zasypianiem nie są związane z niedoborem melatoniny (pośrednio serotoniny), warto przyjrzeć się poziomowi pobudzającej naszą czujność oraz aktywność noradrenaliny.

Z drugiej strony, już po upływie kilkunastu, kilkudziesięciu minut od momentu znalezienia się w sytuacji stresowej, jeżeli nadal znajdujemy się pod wpływem stresu, nasz organizm przestawia się z produkcji noradrenaliny / adrenaliny na sekrecję kortyzolu. W uproszczeniu możemy powiedzieć zatem, że noradrenalina / adrenalina to hormony krótkookresowego stresu (o pozytywnym wpływie na nasz organizm), podczas gdy kortyzol należy kojarzyć raczej ze stresem długookresowym – przewlekłym i wiążącym się z negatywnym oddziaływaniem na wiele narządów oraz całe układy narządów (na przykład układ odpornościowy, trawienny, czy też układ krążenia)

Metabolizm noradrenaliny

Bezpośrednim prekursorem noradrenaliny jest dopamina, którą syntetyzujemy z aminokwasu tyrozyna. Niedobory tyrozyny i/lub dopaminy czy też niewydolność zaangażowanych w cały proces enzymów, będą zatem nieuchronnie powodować nierównowagę neurotransmiterową w obrębie wszystkich katecholamin [1]. W tym miejscu należy podkreślić także niezwykle istotną rolę odpowiedniego zaopatrzenia organizmu w takie substancje jak miedź oraz witaminę Cwitaminy z grupy B – czyli wszystkie te witaminy i pierwiastki, które współuczestniczą w syntezie noradrenaliny / adrenaliny.

Finalny krok przy syntezie noradrenaliny polega na przetworzeniu dopaminy w odpowiedni produkt finalny. Za proces ten odpowiada specjalny enzym o nazwie beta-hydroksylaza dopaminowa (ang. dopamine beta-hydroxylase, DBH) [4]. Kofaktorami tego enzymu białkowego są kwas askorbinowy (witamina C) oraz tlen. Jak zatem widzimy, za niedobory noradrenaliny w organizmie człowieka mogą odpowiadać:

  • Niedobory witaminy C i / lub niedotlenienie organizmu
  • Niewydolność enzymów DBH (bezpośrednio) i / lub DDC (dekarboksylaza dopaminowa, pośrednio), spowodowane mutacjami genetycznymi
  • Niewydolność nadnerczy, czyli narządu odpowiadającego za produkcję katecholamin [5]

Noradrenalina ulega rozkładowi dzięki temu samemu enzymowi, który współuczestniczy w rozkładzie histaminy, tj. oksydazie monoaminowej (MAO). Ponieważ kofaktorem tego enzymu jest FAD (pochodna witaminy B2), niedobory ryboflawiny sprzyjają nadmiarowi noradrenaliny, a pośrednio również adrenaliny w organizmie, a przez to zwiększają ryzyko wystąpienia nadmiernych reakcji stresowych czy też nadpobudliwości [2].

Noradrenalina / adrenalina a układ krążenia oraz mitochondria

Zbyt wysoki poziom noradrenaliny towarzyszy często zespołowi stresu pourazowego, co objawia się przede wszystkim stanami lękowymi, podwyższonym ciśnieniem tętniczym oraz zbyt wysokim pulsem, przy czym wspomniane symptomy utrzymują się u pacjenta przez dłużej niż jeden miesiąc [9]. Z drugiej strony niedobór noradrenaliny zwiększa ryzyko wystąpienia depresji i/lub ADHD.

Innym aspektem, jaki należy wziąć pod uwagę w przypadku problemów z koncentracją, depresją lub nadmiernym uczuciem niepokoju jest niewydolność receptorów noradrenaliny / adrenaliny (tzw. receptorów adrenergicznych). Zgodnie z Tabela.1 noradrenalina oraz adrenalina działają z różną siłą na różne typy receptorów, co współdecyduje o odmiennym działaniu obu neuroprzekaźników. Jedna z możliwych przyczyn dysfunkcji działania noradrenaliny / adrenaliny na poziomie receptorowym stanowią mutacje genetyczne w obrębie genu ADRB1R [11], genu ADRB2R [12], ADRA1 (receptory klasy alfa) alpha-1A, -1B and -1D [13]. Leki z grupy beta-blokerów pełnią rolę antagonistów receptorów klasy β1, osłabiając przez to działanie zarówno noradrenaliny jak tez adrenaliny w organizmie, co w praktyce przejawia się obniżeniem ciśnienia krwi. Teoretycznie oferuje to korzystną opcję terapeutyczną dla pacjentów zmagających się z nadciśnieniem tętniczym. Z drugiej strony beta-blokery wywierają szkodliwy wpływ na funkcjonowanie mitochondriów, a przez to ograniczają zaopatrzenie organizmu w energię. Przykładowo karwedilol, nieselektywny inhibitor receptorów androgenicznych β1 oraz β2, który jest stosowany wśród pacjentów z przewlekłą niewydolnością serca lub nadciśnieniem tętniczym, blokuje działanie kompleksu I mitochondrialnego łańcucha oddechowego, co skutkuje spadkiem ilości produkowanego ATP w organizmie [18]. W badaniach na szczurach preparaty z grupy beta-blokerów hamowały czynność III oraz IV kompleksu łańcucha oddechowego w obrębie mitochondriów mięśni szkieletowych [19]. Inni autorzy zwracają również uwagę na fakt, iż terapia antagonistami receptorów androgenicznych prowadzi do deplecji koenzymu Q10 w organizmie [20].

Noradrenalina – adrenalina dla mózgu

W grupie takich “gwiazd” wśród mózgowych substancji neuroprzekaźnikowych jak dopamina, serotonina, czy GABA, noradrenalina bywa często traktowana jak Kopciuszek. Jednak jak się za chwile przekonasz – zupełnie niesłusznie.

Norepinefryna spełnia istotne role neuromodulacyjne w mózgu [15] i w praktyce umożliwia nam elastyczne dostosowywanie się do sytuacji, w jakiej aktualnie się znajdujemy. Odpowiedni poziom noradrenaliny pomaga nam odpowiednio zareagować na zachodzące w naszym bezpośrednim otoczeniu zmiany, podczas gdy zbyt wysoki poziom tego hormonu sprawia, że nasza reakcja jest zbyt silna i nie do końca adekwatna do okoliczności. Jeżeli czujemy się ospali, niejako otępieni i niezdolni do działania, możemy podejrzewać, że poziom noradrenaliny w mózgu jest zbyt niski. Inna ważna właściwość noradrenaliny wiąże się z wywieranym przez nią wpływem na naszą zdolność do podejmowania decyzji [16]. Wysoka decyzyjność, rozumiana jako umiejętność dokonywania szybkich i efektywnych wyborów, jest dla nas szczególnie korzystna w warunkach standardowych, gdzie bliższe i dalsze otoczenie pozostają nam stosunkowo znane. Z drugiej strony, nadmiernie szybkie decydowanie sprawia, iż w nieznanych lub ciągle zmieniających się okolicznościach ryzykujemy podjęcie nietrafnej decyzji, ponieważ nie uwzględniliśmy wszystkich dostępnych rozwiązań lub też możliwości. W takich przypadkach (za) wysoki poziom noradrenaliny okazuje się być faktycznie niekorzystny [17].

Inhibitory zwrotnego wychwytu noradrenaliny i serotoniny (SNRI) – są wykorzystywane terapeutycznie nie tylko przy leczeniu depresji, lecz również przewlekłego bólu, na przykład neuropatii. Co ciekawe, przeciwbólowe działanie leków z grupy SNRI objawia się wyraźnie szybciej niż wywierany przez nie wpływ na nasz nastrój [14]. Z drugiej strony badacze wskazują też, iż nasze emocje wpływają bezpośrednio na odczuwany przez nas ból fizyczny: I tak długo utrzymująca się depresja lub odczuwane zagrożenie (odpowiednio zbyt niski lub zbyt wysoki poziom noradrenaliny oraz adrenaliny) zwiększają ryzyko wystąpienia chronicznego bólu u pacjentów, a ten z kolei wpływa negatywnie na nasz nastrój. W ten sposób błędne koło negatywne emocje – ból – negatywne emocje ulega zamknięciu, a nasze samopoczucie psychofizyczne nieuchronnie ulega stopniowemu pogorszeniu [21].

Noradrenalina a układ odpornościowy człowieka

Immunosupresyjne działanie noradrenaliny jest wspominane w literaturze medycznej szczególnie często w kontekście sepsy [6], [7]. Sepsa czyli ogólnosystemowe zakażenie organizmu wiąże się z początkową niezwykle silną aktywacją układu odpornościowego, która przechodzi następnie w niejaki paraliż odpowiedzi immunologicznej. Pacjenci, u których zdiagnozowano sepsę, wymagają bardzo często podania im leków podwyższających ciśnienie krwi (wazopresorów), do których zalicza się między innymi noradrenalinę. Jednak jak się okazuje, ze względu na wykazywane przez siebie właściwości immunosupresyjne, norepinefryna dodatkowo wydłuża okres silnej niewydolności ludzkich mechanizmów obronnych. Działanie takie jest mediowane poprzez pobudzanie przez noradrenalinę receptorów adrenergicznych β2 naszych komórek odpornościowych. Aktywacja receptorów β2 prowadzi nieuchronnie do wzrostu poziomu cAMP (cyklicznego AMP) a przez to do rozluźnienia mięśni gładkich, wzrostu poziomu cukru we krwi i – co jest właściwie najistotniejsze z punktu widzenia immunosupresyjnego działania noradrenaliny – zahamowania sekrecji histaminy przez komórki tuczne przy jednoczesnym oddziaływaniu na system komunikacji pomiędzy układem odpornościowym a immunologicznym [8].

Podsumowanie

W stanie krótkotrwałego, doraźnego stresu, zarówno fizycznego (obciążenie organizmu wysiłkiem, spadek poziomu cukru we krwi, nadmierny spadek ciśnienia krwi) jak również psychicznego noradrenalina oraz adrenalina aktywują układ współczulny i mobilizują cały nasz organizm do działania. Ponieważ odbywa się to kosztem innych narządów, w długim okresie ciało człowieka przestawia się na produkcję kortyzolu (hormon stresu przewlekłego).

W celu utrzymania prawidłowego poziomu noradrenaliny i adrenaliny w organizmie, warto zadbać nie tylko o odpowiednią ilość prekursorów obu hormonów (tyrozyna oraz pośrednio fenyloalanina) a także kofaktorów enzymów biorących udział w procesie syntezy wyżej wymienionych substancji, lecz również o zrównoważony styl życia (unikanie nadmiaru stresu, unikanie nadmiernego przeciążenia sportem czy też wysiłkiem fizycznym – wskazane jest dopasowanie aktywności fizycznej do aktualnego stanu zdrowia oraz kondycji).

Autor: Sylwia Grodzicka

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK27988/
  2. https://www.researchgate.net/figure/Pathways-of-metabolism-of-norepinephrine-to-VMA-Deamination-of-norepinephrine-to-DOPEGAL_fig2_8393520
  3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3548657/
  4. https://www.sciencedirect.com/sdfe/pdf/download/eid/3-s2.0-B0122268709013976/first-page-pdf
  5. https://www.uniklinikum-dresden.de/de/forschung-lehre-und-bildung/kfo-252/public-relations/about-the-adrenal
  6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27398737/
  7. https://www.researchgate.net/publication/340513598_Noradrenaline_drives_immunosuppression_in_sepsis_clinical_consequences
  8. https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/43011194/Brain-immune_communication_pathways20160224-8703-m35463.pdf?1456323315=&response-content-disposition=inline%3B+filename%3DBrain-immune_communication_pathways.pdf&Expires=1591538287&Signature=VSjbPB8rfb-ciJoKdRhStBdh3OfyE2DnOwew~aGYZE38MLI3VSnLD8iM9con4wNr~LvTYvhS-QlAnJptm-V~ExvaUlkdZTvVY9AWCNTDnmSCBGbNArJpydI~WyMLWE1RU4M3mxi4YLfHpA0-W4bRTSMKbRD1kTgge4Mh-O~p8PQKcEkkuGNsnqhaSdYZRckjwXg8hx1htflACogrV2l83~CBbHRxVLxpwp~rlWKF0YfMeWKJDDAW8s~YsG6LiRnZmS5T4SvIMm~2Q-RmYrK8aoKgrvQj7uyZZnWwfGd0tqcapTAdhVcjHtbQv3lu55CWJ-HwRJ6r1RvsoMO9X0Ytng__&Key-Pair-Id=APKAJLOHF5GGSLRBV4ZA
  9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4951157/
  10. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4879059/
  11. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene?Db=gene&Cmd=DetailsSearch&Term=153
  12. https://www.uniprot.org/uniprot/P07550
  13. https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=ADRA1B
  14. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5713449/
  15. http://www.people.vcu.edu/~mreimers/SysNeuro/Aston-Jones%20&%20Cohen%20-%20Nor%20Epi%20Function.pdf
  16. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4263906/
  17. https://link.springer.com/article/10.1007/s00213-018-4963-z
  18. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005272807000266
  19. https://www.karger.com/Article/Abstract/139110
  20. Know, L., Mitochondria and the Future of Medicine: The Key to Understanding Disease, Chronic Illness, Aging, and Life Itself, Chelsea Green Publishing, 2018
  21.  https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-014-4638-x