Adrenalina, lo que te mantiene vivo
Ya hemos hablado de las catecolaminas, presentándolas, también hemos analizado la dopamina, incluso la noradrenalina, y por supuesto, ahora nos toca la adrenalina. Siendo la tercera de las catecolaminas en el orden de la biosíntesis en la ruta de las monoaminoxidasas (MAO).
Cómo en los anteriores casos, vamos a ver qué es, qué hace y por qué nos es importante.
¿Qué es la adrenalina?
Como las catecolaminas la adrenalina es una neurohormona, que hace funciones como veremos en el sistema nervioso, pero también tiene funciones hormonales.
Imagen 1. Estructura de la adrenalina o epinefrina.
Historia de la adrenalina
El origen de la adrenalina se deriva de las
raíces latinas ad- y renes que significa
"junto al riñón", haciendo referencia a la ubicación anatómica
de la glándula suprarrenal en el riñón. Lo mismo sucede con la
epinefrina (epi en jerga médica).
Debido a que la adrenalina o epinefrina se genera en
las glándulas suprarrenales, fue esencial conseguir extractos de estas que
contuvieran la adrenalina para encontrarla.
El primer científico que lo consiguió fue el fisiólogo polaco Napoleon
Cybulski en el año 1895 (consiguiendo adrenalina y el resto de las
catecolaminas). Paralelamente el químico japonés Jokichi
Takamine y su asistente Keizo Uenaka
quienes descubrieron también de manera independientemente, la adrenalina, en el
año 1900. Un año más tarde, en 1901, Takamine aisló y purificó con éxito la
adrenalina de las glándulas suprarrenales de ovejas y bueyes.
Una vez identificada la adrenalina se consiguió sintetizar por primera vez en
un laboratorio por Friedrich Stolz y Henry Drysdale Dakin, en 1904, identificándola como una aminohormona.
Características de la adrenalina
La adrenalina o epinefrina por su Denominación
Común Internacional (DCI), como ya vimos con la noradrenalina o
norepinefrina. Esta sustancia es una hormona y
un neurotransmisor del sistema nervioso con muchas funciones como ya
veremos.
Químicamente, la adrenalina es una catecolamina, una monoamina producida
solo por las glándulas suprarrenales a partir de los aminoácidos fenilalanina y tirosina.
La adrenalina es el neurotransmisor que se libera de la médula
suprarrenal, en tanto que, de los ganglios paravertebrales se libera
noradrenalina.
Biosíntesis de la adrenalina
La adrenalina es sintetizada en la médula de
la glándula suprarrenal en una ruta enzimática que
convierte el aminoácido tirosina hasta llegar a la adrenalina. La
tirosina es primero oxidada y se obtiene levodopa. Posteriormente esta, se
descarboxila mediante una enzima para dar dopamina. La dopamina por su
parte sufre una oxidación que proporciona norepinefrina que tras
ser metilada dará epinefrina.
Aunque, también puede suceder que la adrenalina se sintetice mediantela
metilación amino distal primaria de la norepinefrina mediante la
enzima feniletanolamina N-metiltransferasa (PNMT), solo localizada en
el citosol de las células de la médula suprarrenal; y utilizando
la S-adenosilmetionina como cofactor (ayudante para la reacción)
convirtiendo la noradrenalina en adrenalina. Esta reacción se lleva a cabo, en
el citosol de las neuronas adrenérgicas y células de la médula
adrenal (llamadas células cromafínicas).
Este proceso, al llevarse a cabo en las células concretas de estas glándulas suprarrenales, es un poco diferente a los casos de la dopamina y la noradrenalina que estudiamos en anteriores artículos.
En este caso, para
que la noradrenalina sirva como sustrato de la PNM en el citosol, primero debe
ser trasladada fuera de los gránulos de las células cromafínicas. Este paso, lo
hace a través del intercambiador catecolaminas-H+ llamado VMAT1.
El VMAT1 también transporta la recién sintetizada adrenalina de vuelta del
citosol a los gránulos de las células cromafínicas, desde donde es liberada
fuera de la célula.
Receptores de la adrenalina
La adrenalina debe
unirse a los receptores adrenérgicos. Estos receptores, que comentamos ya que
también se activan en presencia de noradrenalina, usando ambas los mismos
receptores, pero cada una se sintetiza y se usa de modo diferente. Por ejemplo,
en las células hepáticas, la adrenalina se
une al receptor adrenérgico tipo β, que cambia de conformación y ayuda a las
proteínas G, a transformar el GDP en GTP. Como todas las proteínas G tiene
subunidades alfa, beta y gamma. En efecto, la subunidad alfa en este caso es
esencial ya que se une a la adenilciclasa,
convirtiendo el ATP en AMP cíclico. En esta cascada de reacciones el AMP
cíclico se une a una subunidad reguladora de la proteína quinasa A (otra
proteína del citosol) y la proteína quinasa A fosforila la fosforilasa quinasa
(otra enzima más).
Mientras tanto, las
subunidades de la proteína G beta y gamma se unen al canal de calcio, lo que
permite la entrada de los iones de calcio al citosol.
Estos iones calcio se unen a las proteínas calmodulinas, una proteína presente
en todas las células eucariotas, que luego se unen
a la fosforilasa quinasa y
completan su activación. Esta fosforilasa quinasa es una enzima que fosforila
la glucógeno fosforilasa (otra enzima),
que luego fosforilará a su vez el glucógeno y lo convierte en
glucosa-6-fosfato. Este último compuesto se puede usar dentro de otra ruta aún
más complicada que es el Ciclo de Krebs, que permite obtener los componentes
para que junto con otros procesos obtengan energía las células.
(Todo esto y mucho más en el canal de youtube de Ammu Neuroscience and Biology).
Neurohormona que
tenemos que vigilar
La gran pregunta
que os estaréis haciendo en este momento es, correcto todo, pero… ¿Cuándo
producimos la adrenalina? ¿para qué?
El cuerpo humano es
extraño, pero sabio, los principales desencadenantes que dan está respuesta en
nuestro cuerpo que implican la liberación de adrenalina, son las tensiones. Si,
tal como lo oyes, tensiones, cosas que nos supongan amenazas físicas, emociones
intensas, ruidos que nos asusten o sorprendan, luces brillantes o la alta
temperatura ambiental. Todos estos factores realmente son gestionados en el
sistema nervioso central, en el centro integrador, el tálamo.
El tálamo manda
señales al hipotálamo que es donde se sintetiza la hormona
adrenocorticotropa (ACTH). Esta hormona está implicada en el sistema
nervioso simpático estimulando la síntesis de los precursores de
adrenalina al incrementar la actividad de la tirosina
hidroxilasa y la dopamina
beta-hidroxilasa. Estas dos enzimas que acabamos de mencionar, están
involucradas en la síntesis de las catecolaminas (entre ellas la adrenalina
como ya hemos comentado anteriormente).
Por otro lado, la
ACTH también estimula a la corteza suprarrenal para
que libere una hormona que seguramente os suene el cortisol. El cortisol
incrementa la expresión de la enzima feniletanolamina
N-metiltransferasa (PNMT) en las células cromafínicas,
intensificando la síntesis de adrenalina. Produciendo una respuesta al estrés
de todo tipo, como comentábamos antes.
Por su parte el sistema
nervioso simpático que proviene desde el Sistema Nervioso Central (SNC), actúa
a través de los nervios esplácnicos que llegan a la médula
suprarrenal, estimulando también, la liberación de adrenalina. En
este punto entra en juego otro neurotransmisor del que ya hablaremos en el
futuro que es la acetilcolina. Este
neurotransmisor se libera por las fibras simpáticas preganglionares de estos
nervios actuando en los receptores
nicotínicos. Estos receptores mandarán una señal o mensaje
causando la despolarización celular y una entrada de calcio a
través de los canales de calcio voltaje-dependientes (ayudados por esa
despolarización que es el impulso nervioso, transmitiendo una corriente
“eléctrica”). El calcio provoca también la exocitosis o liberación de los gránulos
cromafínicos y así libera la adrenalina (y noradrenalina)
hacia el torrente sanguíneo.
Por su parte, tanto
la adrenalina como la noradrenalina ejercen una retroalimentación
negativa para regular a la baja su propia síntesis, pues
sino sería un descontrol. Para ello, se encarga de regularse de este modo, que
con poca producción se comienza a frenar, gracias a los receptores
presinápticos adrenérgicos α2. Si tuviéramos la adrenalina elevada,
podríamos tener diversos problemas de salud, entre otros tumores o cánceres
según diversos estudios.
También, cabe
destacar que como sus hermanas las catecolaminas, dentro de las monoaminasas,
se pueden recapturar en las células mediante las enzimas monoamino
oxidasas y catecol-O-metil transferasas.
Ayudando estas a la regulación y evitando problemas de salud.
Síntesis en laboratorio
Debido a su amplio
uso como epinefrina en la medicina puede ser interesante, que comentemos
rápidamente que la adrenalina o epinefrina, puede sintetizarse en laboratorio.
Para ello, solo se necesitan algunas cosas: el catecol con cloruro de
cloroacetilo, y añadiendo por la adición de metilamina para
obtener la cetona, conseguimos la adrenalina. La mezcla se puede separar
usando ácido tartárico.
Funciones de la adrenalina
Tradicionalmente se
pensaba que la adrenalina participaba en la reacción de lucha o huida del sistema
nervioso. Hoy sabemos que la hormona responsable de esta
reacción es la osteocalcina, sintetizada en los huesos. La vía de lucha o huida
es distinta de otras mediadas por hormonas liberadas por las glándulas
suprarrenales, como el cortisol, la adrenalina y la noradrenalina. Este
hallazgo, publicado en 2019 en Cell Metabolism, ayuda a explicar por qué
personas y animales que carecen de cortisol y moléculas adicionales producidas
por las glándulas suprarrenales pueden aumentar la respuesta al estrés agudo.
«La noción de que
el hueso media la respuesta al estrés es totalmente nueva, al igual que la
noción de que las glándulas suprarrenales no median la respuesta al estrés«,
afirma Gerard Karsenty. “Esto verifica –añade- el concepto de que el hueso se
creó en parte como herramienta para combatir el peligro agudo. Clínicamente,
sugiere que respondemos mejor al estrés cuando somos jóvenes ya que tenemos una
osteocalcina alta. Cuando somos mayores es mucho menor».
Uno de los
estímulos fisiológicos para la secreción de adrenalina es el ejercicio.
Esto se demostró por primera vez midiendo la dilatación de una pupila
(desnervada) de un gato en una cinta de correr. Posteriormente confirmado
mediante un ensayo biológico en muestras de orina. Desde entonces se investigó y se
observaron cosas impresionantes sobre el ejercicio y la adrenalina.
El ejercicio induce
una dilatación progresiva de las vías respiratorias que se correlaciona con la
carga de trabajo y no se evita con el bloqueo de los receptores beta. La
dilatación progresiva de las vías respiratorias con el aumento del ejercicio
está mediada por una reducción progresiva del tono vagal en reposo. La
reducción de la resistencia de las vías respiratorias durante el ejercicio
reduce el trabajo respiratorio. Esto es en efecto, una cuestión de optimización
en condiciones de ejercicio se necesita más oxígeno y más azúcar en las
células, ambas están asociadas en el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria.
Cuando estamos
realizando una actividad física o ejercicio, la concentración de adrenalina en
sangre aumenta en parte por el aumento de la secreción de la médula suprarrenal
y en parte por la disminución del metabolismo de la adrenalina, en el hígado.
Se ha analizado, la secreción de
adrenalina para reproducir las concentraciones circulantes de adrenalina en el
ejercicio en sujetos en reposo, pero tiene poco efecto hemodinámico, aparte de
una pequeña caída de la presión arterial diastólica producida por el receptor
β 2. Además, el aumento de adrenalina dentro del rango
fisiológico suprime la hiperreactividad de las vías respiratorias humanas
antagonizando así con los efectos constrictores de la histamina inhalada. Este vínculo entre el sistema
nervioso simpático y los pulmones se demostró en 1887 cuando Grossman demostró
que la estimulación de los nervios del acelerador cardíaco revertía la
constricción de las vías respiratorias inducida por la
|
Respuestas fisiológicas a la epinefrina por órgano |
|
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Órgano |
Efectos |
|
Corazón |
Incrementa la
frecuencia cardiaca |
|
Pulmones |
Incrementa la
frecuencia respiratoria |
|
Casi todos los
tejidos |
Vasoconstricción o vasodilatación |
|
Hígado |
Estimula la glucogenólisis |
|
N/A, sistémico |
Incrementa
la lipólisis |
|
N/A, sistémico |
Contracciones
musculares |
Adrenalina o Epinefrina en medicina
La adrenalina o
epinefrina es una herramienta muy usada en medicina y por tanto, no solo se
sintetiza sino que se usa para muchas causas. Como medicamento se ha usado para
muchos tipos de afecciones, tales como: paro cardiorrespiratorio, anafilaxia,
sangrado superficial, broncoespasmos y
la hipoglucemia (niveles de glucosa bajos, podéis aprender más en el glosario diabetes).
Aunque estos dos últimos casos, actualmente presentan otros fármacos más
selectivos, tales como el salbutamol y la dextrosa respectivamente.
Veamos como ayuda
la adrenalina o epinefrina, como la llaman los médicos en los casos clínicos
destacados anteriormente:
·
La adrenalina se usa como medicamento para
tratar el paro
cardíaco y otras arritmias cardíacas que
impliquen un gasto
cardíaco disminuido o ausente. La adrenalina ayuda a
incrementar la resistencia periférica mediante la vasoconstricción señalizada
con el receptor α1-dependiente
de adrenalina y el incremento del gasto cardíaco mediante
su unión a los receptores β1 dependientes también de adrenalina.
En efecto, en ambos
casos, y como comentamos anteriormente los receptores de la adrenalina y sus
diversas expresiones α1 o β2, dependiendo del paciente,
así como, la administración de adrenalina puede elevar o reducir la presión
sanguínea, permitiendo controlar el gasto cardíaco y la
frecuencia cardiaca a su vez.
·
La adrenalina o epinefrina racémica ha sido
históricamente usada para el tratamiento de la laringitis.
La epinefrina racémica es una mezcla 1:1 de los isómeros dextrógiro
(D) y levógiro (L) de la epinefrina. La forma L es el componente activo,
mientras que la D es inactiva. La epinefrina racémica estimula los receptores
adrenérgicos-α en las vías respiratorias dando la vasoconstricción de la mucosa
y una disminución en los edemas, y a través de la estimulación de los
receptores adrenérgicos-β en la relajación del músculo liso bronquial.
·
La epinefrina o adrenalina se utiliza con una serie de
anestésicos locales inyectables, tales como la bupivacaína y lidocaína.
El porqué de esto es debido a que es un buen vasoconstrictor que permite
retardar la absorción. Por lo tanto, permite prolongar la acción del agente
anestésico y potenciarlo. Algunos de los efectos adversos de la adrenalina con
estos pueden ser: aprensión, taquicardia y temblores.
Efectos adversos como medicamento
Posibles reacciones
adversas a la epinefrina son: palpitaciones, taquicardias, arritmias cardíacas, ansiedad, cefaleas, temblores, hipertensión, y edema
pulmonar agudo.
Su uso está contraindicado en pacientes en tratamiento con β-bloqueadores no-selectivos, debido a que la interacción podría resultar en una hipertensión severa e incluso en una hemorragia cerebral. Aunque comúnmente se cree que la administración de epinefrina puede causar un fallo cardiaco por estrechar las arterias coronarias, este no es el caso. Las arterias coronarias tienen solamente receptores β2, que provocan una vasodilatación en presencia de epinefrina. Sin embargo, no está probado definitivamente que la administración de dosis altas de epinefrina mejore la supervivencia o la incidencia de secuelas neurológicas en víctimas adultas de un paro cardíaco.
Conclusiones
La adrenalina, la última de las catecolaminas, sin duda por ser la última como podéis ver no es la menos importante. Especialmente porque tiene muchas aplicaciones médicas, es esencial en el organismo para realizar funciones tales como el ejercicio. Mantiene los organismos vivos en el equilibrio necesario para funcionar óptimamente.
Finalmente,
destacaros que escribiré muchos más blogs sobre la acetilcolina (otro
neurotransmisor), y otros muchos que vendrán. No obstante, si no habéis leído
aún nada de las catecolaminas, la dopamina o la noradrenalina, este es el
momento. Ahí tenéis los enlaces, para descubrir todo este nuevo mundo, que
Lokicia me permitío compartir con vosotros.
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