Моноаминовые нейротрансмиттеры представляют собой низкомолекулярные органические соединения, содержащие одну аминогруппу, связанную с ароматическим кольцом. К ним относятся катехоламины (дофамин, норадреналин, адреналин), серотонин (5-гидрокситриптамин), гистамин и таурин. Их химическая структура определяет как физико-химические свойства, так и биологическую активность. Молекулы этих нейротрансмиттеров гидрофильны за счёт полярной аминогруппы и гидроксильных заместителей, что влияет на их транспорт через клеточные мембраны и взаимодействие с рецепторами.
Дофамин: образуется в нервных клетках из аминокислоты L-тирозина через два ферментативных этапа: гидроксилирование тирозина до L-ДОФА при участии тирозингидроксилазы, а затем декарбоксилирование L-ДОФА до дофамина с помощью ароматической L-аминокислотной декарбоксилазы. Метаболизм дофамина происходит главным образом через окислительное дезаминирование моноаминоксидазой (МАО) и метилирование катехол-O-метилтрансферазой (КОМТ), приводя к образованию конечных метаболитов, таких как гомованилиновая кислота.
Норадреналин и адреналин: синтезируются из дофамина через ферменты дофамин-бета-гидроксилазу и фенилэтаноламин-N-метилтрансферазу соответственно. Катехоламины депонируются в синаптических пузырьках и выделяются в синаптическую щель при стимуляции, обеспечивая быстрое воздействие на постсинаптические рецепторы.
Серотонин: синтезируется из L-триптофана через гидроксилирование триптофан-гидроксилазой с образованием 5-гидрокситриптофана и последующее декарбоксилирование ароматической L-аминокислотной декарбоксилазой. Серотонин метаболизируется главным образом МАО до 5-гидроксииндолоцетовой кислоты (5-HIAA).
Гистамин: образуется в нейронах и тучных клетках из L-гистидина ферментом гистидиндекарбоксилазой. Метаболизм осуществляется через Н-метилтрансферазу и МАО, приводя к формированию метаболитов, выведение которых происходит с мочой.
Моноаминовые нейротрансмиттеры связываются с разнообразными рецепторами, большинство из которых относятся к классу G-белок-связанных рецепторов (GPCR), за исключением некоторых ионных рецепторов серотонина (5-HT3). Связывание с рецептором запускает внутриклеточные сигнальные каскады, регулирующие активность аденилатциклазы, фосфолипазы C, открытие ионных каналов и уровень внутриклеточного кальция.
Моноаминовые нейротрансмиттеры транспортируются специализированными мембранными белками — транспортеры дофамина (DAT), норадреналина (NET), серотонина (SERT), что обеспечивает быстрый захват нейротрансмиттера из синаптической щели и регуляцию синаптической концентрации. Внутриклеточный транспорт везикулярными моноаминными транспортерами (VMAT1 и VMAT2) обеспечивает накопление в синаптических пузырьках и защиту от внутриклеточного окислительного разрушения.
Моноаминовые нейротрансмиттеры являются мишенями многих фармакологических препаратов. Ингибиторы МАО и обратного захвата серотонина (SSRIs) регулируют уровень нейротрансмиттеров, используясь при депрессии и тревожных расстройствах. Агонисты и антагонисты дофаминовых рецепторов применяются при болезни Паркинсона, шизофрении и некоторых эндокринных нарушениях. Симпатомиметики и симпатолитики модулируют действие норадреналина и адреналина, влияя на сердечно-сосудистую систему.
Моноаминовые нейротрансмиттеры химически нестабильны: катехоламины легко окисляются, серотонин может подвергаться дезаминированию. Для сохранения функциональной активности в клетках используется защита в пузырьках, буферные системы и быстрый ферментативный метаболизм. Окислительное разрушение катехоламинов приводит к формированию реактивных метаболитов, обладающих цитотоксическим действием, что имеет значение в патогенезе нейродегенеративных заболеваний.
Конечные метаболиты моноаминовых нейротрансмиттеров, такие как гомованилиновая кислота (дофамин), ванилло-миндальная кислота (адреналин, норадреналин) и 5-HIAA (серотонин), используются в клинической диагностике для оценки функциональной активности соответствующих нейротрансмиттерных систем. Их концентрации в моче и спинномозговой жидкости отражают синтез, высвобождение и катаболизм нейротрансмиттеров, что важно для мониторинга заболеваний и эффективности терапии.