Основні гормоноідние катехоламіни (адреналін і норадреналін) в значній мірі продукуються хромаффинной тканиною тваринного організму (назва цієї спеціалізованої тканини обумовлено фарбуванням її солями хрому в буро-коричневий колір). З хромафинних клітин складаються мозковий шар надниркових залоз, параганглій, розташовані біля симпатичних вузлів, і ланцюжки особливих утворень близько черевної аорти і в районі відходження від неї нижньої брижової артерії.
Іншим важливим місцем утворення цих катехоламінів є органні синапси симпатичної нервової системи і деяких відділів мозку. Дофамін - катехоламінова гормоноід гіпоталамуса (лактостатін).
У 1939 р Блашко припустив, що вихідні субстрати біосинтезу катехоламінів - фенілаланін або тирозин. Відповідно до гіпотези вони перетворюються спочатку в диоксифенилаланин (ДОФА), потім ДОФА - в дофамін, з дофаміну синтезується норадреналін, а з нього - адреналін. Згодом гіпотеза була повністю підтверджена експериментально. Були виявлені також ферменти, які беруть участь в біосинтезі катехоламінів:
Схема біосинтезу катехоламінів
Як показано вище, фенілаланін, окислюючись в 4-му положенні бензольного кільця, може легко перетворюватися в тирозин (оксіфенілаланін). Утворився з фенілаланіну або існуючих у клітці тирозин піддається в розчинній частині цитоплазми гидроксилированию у 3-го вуглецевого атома кільця з утворенням ДОФА. Ця стадія біосинтезу є вузьким (лімітуючим) ланкою процесу і контролюється спеціальним ферментом тирозингідроксилази в присутності НАДФН, О2 і тетрагідроптерідіна як кофактора. Тирозингідроксилази активується іонами Fe2 + і сульфатом амонію. Наступна стадія освіти катехоламінів - декарбоксилирование ДОФА, в результаті якого утворюється діоксіфенілаланінамін (дофамін).
Даний етап контролюється цитоплазматическим ферментом ДОФА-декарбоксилази, чинним, мабуть, в присутності кофактора пиридоксаль-5-фосфату. Синтезований в розчинній частині цитоплазми дофамін переходить далі в секреторні гранули хромафинних або сімпатергіческіх клітин, де приєднує ензиматичні до бічного ланцюга в в-положенні гідроксильну групу, перетворюючись в норадреналін.
Перетворення дофаміну в норадреналін відбувається в присутності кисню повітря і аскорбінової кислоти під дією ферменту дофамін-в-гідроксилази (фенілетиламін-в-оксидаза), який активується Си2 +. Цей фермент володіє широкими межами субстратної специфічності і здатний гідроксильованого ряд біогенних амінів. Якщо біосинтез норадреналіну здійснюється в спеціальних норадреналінових гранулах, то процес зупиняється на цій стадії, і утворився гормон може секретироваться.
Однак норадреналін може також транспортуватися в особливі адреналінові гранули, де перетворюється в адреналін. Процес перетворення норадреналіну в адреналін зводиться до заміщення атома водню аміногрупи метильних радикалом і здійснюється за допомогою ферменту фенілетаноламін-N-метилтрансферази. Цей фермент міститься переважно в особливих адреналінових гранулах катехоламінпродуцірующіх клітин. Для здійснення процесу метилування норадреналіну необхідні також амінокислота метіонін в якості донора метильної радикала і АТФ в якості активатора його транспорту.
При цьому спочатку АТФ в присутності іонів Mg2 + взаємодіє з метіоніном, утворюючи активовану форму амінокислоти S-аденозилметионин, після чого метальних радикал переноситься N-метилтрансферазою з молекули S-аденозілметіонін на молекулу норадреналіну. Таким чином, інтенсивність утворення адреналіну залежить, з одного боку, від рівня біосинтезу норадреналіну, з іншого - від запасів метильних груп метіоніну. Система, що забезпечує метилювання норадреналіну, а отже, і інтенсивність біосинтезу адреналіну, представлена по-різному в неоднакових катехоламінпродуцірующіх клітинах.
Так, сімпатергіческіе нервові клітини мають низький рівень активності метилирующей системи і утворюють переважно норадреналін головний симпатичний медіатор (Ейлер, 1956). Як нервового медіатора деяких клітин головного мозку може виступати також дофамін. Разом з тим наднирники у багатьох видів мають велику кількість клітин, які містять адреналінові гранули, багаті метилирующей системою. Внаслідок цього наднирники утворюють велику кількість адреналіну, службовця у ряду тварин головним гормоноідом залоз.
Так, в надниркових залозах людини адреналін становить в середньому 83% всіх катехоламінів, в надниркових залозах кроликів і морських свинок - більше 95%, корови - 80%. У кішок відзначено рівну кількість адреналіну і норадреналіну в залозі, а у китів і домашніх птахів значно переважає норадреналін, досягаючи 80% всіх катехоламінів. Величини співвідношення адреналіну і норадреналіну в хромафинних клітинах можуть мати істотне фізіологічне значення, так як їх біологічні ефекти в значній мірі різні.
Біосинтез катехоламінів в мозковій речовині надниркових залоз безпосередньо регулюється нервовими імпульсами, які надходять по чревного нервів (Чебоксаров, 1910). Можна думати, що нервова регуляція біосинтетичних процесів здійснюється головним чином на тірозінгідроксілазной стадії (лимитирующее ланка біосинтезу), а також на етапах декарбоксилирования дофаміну і метилування норадреналіну.
У регуляції біосинтетичних процесссов приймають певну участь кортикостероїди, інсулін. Самі катехоламіни пригнічують активність тирозингідроксилази і тим самим беруть участь в саморегуляції біосинтетичних процесів.