Características generales de las catecolaminas
Las catecolaminas son un grupo de aminas biógenas que incluye la adrenalina, la noradrenalina y la dopamina. Desde el punto de vista de su estructura química, son derivados de la tirosina que contienen un núcleo catecol (un anillo bencénico con dos grupos hidroxilo) y un grupo amino en la cadena lateral.
La adrenalina se sintetiza y secreta en la médula suprarrenal. Los principales estímulos para su producción —el ejercicio físico, el estrés y la hipoglucemia— se transmiten mediante la activación del sistema nervioso simpático.
Estructura de la adrenalina y su relación con la tirosina
La molécula de adrenalina puede considerarse como una tirosina modificada que ha experimentado los siguientes cambios:
- se elimina el grupo carboxilo (descarboxilación);
- se introducen dos grupos hidroxilo: uno en la posición 3 del anillo aromático (formando la estructura catecol) y otro en el carbono β de la cadena lateral;
- se une un grupo metilo al grupo amino (N-metilación), lo que diferencia a la adrenalina de la noradrenalina.
Receptores y mecanismos de transducción de señales
La adrenalina actúa a través de receptores adrenérgicos de membrana acoplados a proteínas G. Se dividen en tipos α y β; para los efectos metabólicos, los receptores α1 y β2 son los más importantes.
Sistema de la adenilciclasa (receptores β)
- la unión de la adrenalina al receptor β activa la proteína Gs;
- la subunidad α de Gs intercambia GDP por GTP y estimula la adenilciclasa;
- la adenilciclasa convierte el ATP en AMPc;
- el AMPc activa la proteína quinasa A (PKA), la cual fosforila enzimas clave del metabolismo.
Sistema del inositol trifosfato (receptores α1)
- la activación de la proteína Gq estimula la fosfolipasa C;
- se forman IP3 y DAG; el IP3 provoca la liberación de Ca²⁺ desde el retículo endoplasmático rugoso (RER);
- el Ca²⁺ activa la proteína quinasa C y se une a la calmodulina;
- el complejo Ca²⁺-calmodulina activa la fosforilasa quinasa.
Movilización de glucógeno en el hígado
La adrenalina desencadena la glucogenólisis por dos vías diferentes que conducen al mismo resultado: la fosforilación de las enzimas del metabolismo de los carbohidratos.
- A través de los receptores β2: la PKA fosforila la glucógeno sintasa (convirtiéndola en su forma inactiva) y la fosforilasa quinasa; la quinasa activa fosforila la glucógeno fosforilasa b, transformándola en su forma a activa.
- A través de los receptores α1: la proteína quinasa C también fosforila la glucógeno sintasa; el complejo Ca²⁺-calmodulina activa la fosforilasa quinasa sin necesidad de fosforilación.
El resultado es la descomposición del glucógeno en glucosa-1-fosfato, y posteriormente en glucosa, que es liberada al torrente sanguíneo.
Glucogenólisis en el músculo esquelético
En los músculos, la adrenalina actúa de manera similar a través de los receptores β2 y el sistema de la adenilciclasa. La cascada AMPc → PKA → fosforilasa quinasa → glucógeno fosforilasa conduce a la degradación del glucógeno muscular. A diferencia del hígado, los músculos no contienen glucosa-6-fosfatasa, por lo que la glucosa generada se utiliza localmente para la glucólisis y la contracción muscular.
Activación de la lipólisis y la β-oxidación
La adrenalina potencia la β-oxidación de los ácidos grasos en el hígado de forma indirecta, mediante la movilización de grasa del tejido adiposo.
- En los adipocitos se activa el sistema de la adenilciclasa y aumentan los niveles de AMPc.
- La PKA fosforila la lipasa sensible a hormonas (HSL), activándola.
- La HSL hidroliza secuencialmente el triacilglicerol en diacilglicerol, monoacilglicerol y, finalmente, en glicerol y tres ácidos grasos libres.
- Los ácidos grasos se unen a la albúmina y son transportados por la sangre hacia el hígado y los músculos, donde sufren la β-oxidación para producir acetil-CoA y ATP.
Regulación de los niveles de AMPc: la fosfodiesterasa
Los niveles de AMPc están limitados por la enzima fosfodiesterasa, que hidroliza el AMPc a AMP e inactiva la señal. Los inhibidores de la fosfodiesterasa —como la cafeína, la teofilina y las bebidas con taurina— impiden la degradación del AMPc. Como consecuencia, el efecto de la adrenalina se prolonga: se potencian la lipólisis y la glucogenólisis, lo cual se percibe subjetivamente como una descarga de energía.
Puntos clave
- La adrenalina es una catecolamina suprarrenal, derivada de la tirosina con un grupo amino N-metilado.
- La señal se transmite a través de los receptores β (adenilciclasa → AMPc → PKA) y los receptores α1 (fosfolipasa C → IP3/DAG → Ca²⁺).
- En el hígado y los músculos, la adrenalina activa la glucógeno fosforilasa e inactiva la glucógeno sintasa, desencadenando la glucogenólisis.
- En el tejido adiposo, la adrenalina activa la lipasa sensible a hormonas mediante la PKA y estimula la lipólisis.
- La β-oxidación de los ácidos grasos en el hígado aumenta de forma indirecta debido al flujo de ácidos grasos libres procedentes de los adipocitos.
- El complejo Ca²⁺-calmodulina constituye una vía alternativa para activar la fosforilasa quinasa durante la señalización por α1.
- La fosfodiesterasa degrada el AMPc; sus inhibidores (como la cafeína) potencian y prolongan los efectos de la adrenalina.