一、儿茶酚胺的功能与合成代谢 
      儿茶酚胺是一类含儿茶酚和胺基的神经类物质，最重要的儿茶酚胺是肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺。这三种儿茶酚胺由酪氨酸转化而来，经代谢后转变成相应的代谢产物如甲氧基肾上腺素、甲氧基去甲肾上腺素、3-甲氧酪胺。儿茶酚胺及其代谢产物在神经系统、心血管系统、内分泌等组织系统中起着重要的调节作用。多巴胺是中枢神经递质，是合成去甲肾上腺素和肾上腺素的前体。去甲肾上腺素是肾上腺素能神经的传递介质，还参与中枢神经系统的化学传递，它和肾上腺素都是肾上腺髓质分泌的重要激素。由于儿茶酚胺是一类化学神经递质和激素，在生理过程的调节以及神经、精神、内分泌和心血管疾病的发生发展中占据关键地位，已引起多领域研究者的共同兴趣。儿茶酚胺类物质主要包括甲氧基肾上腺素（MN）、甲氧基去甲肾上腺素（NMN）、3-甲氧基酪胺（3-MT）、香草扁桃酸（VMA）和高香草酸（HVA）。

       儿茶酚胺均由酪氨酸及苯丙氨酸衍生而来，合成的第一步是通过限速酶酪氨酸羟化酶将酪氨酸转化为3,4-二羟苯丙氨酸（DOPA）。L-芳香氨基酸脱羧酶将多巴转化为多巴胺（DA）。之后，囊泡单胺转运体将多巴胺转运到储存囊泡中，在储存囊泡中，多巴胺β-羟化酶将多巴胺转化为去甲肾上腺素（NE）。去甲肾上腺素从合成去甲肾上腺素的内囊泡释放到细胞质，主要存在于肾上腺嗜铬细胞中的苯乙醇胺N-甲基转移酶（PNMT）将去甲肾上腺素转化为肾上腺素（E）。由于PNMT存在于细胞质，因此肾上腺素的合成依赖于去甲肾上腺素的代谢。

图2. 儿茶酚胺的合成路径

图3. 儿茶酚胺代谢途径

       儿茶酚胺能够调节人体基本生理功能以及情绪，使我们面对内外界刺激时做出应激反应，其中多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺素的作用各不相同：
（1）多巴胺
       多巴胺传递兴奋及开心的信息，调控中枢神经系统的多种生理功能，包括认知、运动控制、学习记忆、大脑奖励机制等，也与各种上瘾行为有关。多巴胺系统调节障碍涉及帕金森病，精神分裂症，抽动秽语综合征，注意力缺陷多动综合征和垂体肿瘤的发生等。

（2）肾上腺素
       可使心脏血管收缩，心率加快，心输出量增多，在临床上常用作强心急救药；另外可促进分解代谢，迅速升高血糖、体温等，加强机体应激反应能力。

（3）去甲肾上腺素
       作用与肾上腺素基本相同，但能使除心脏冠状动脉以外的小动脉强烈收缩，引起外周阻力明显增大而血压升高，故临床常作为升压药。

二、儿茶酚胺的应用 
       儿茶酚胺类物质由肾上腺髓质、交感神经、副神经节的嗜铬细胞合成和分泌。它们既是激素，又是神经递质，在人体的生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。通常情况下儿茶酚胺及其代谢物在体内含量微少，但在一些疾病的发生和发展过程中，其水平会出现异常变化。异常的儿茶酚胺水平可能预示着肾上腺髓质肿瘤，如嗜铬细胞瘤，副神经节瘤等，因此可通过检测儿茶酚胺水平来进行辅助诊断。

（1）嗜铬细胞瘤（PCC）和副神经节瘤（PGL）
       嗜铬细胞瘤大多数是良性的，但如果不进行治疗，随着肿瘤生长症状可能会恶化，并在一段时间内，嗜铬细胞瘤引起的高血压可损害肾脏和心脏，并增加这些患者中风或心肌梗塞的风险。神经母细胞瘤是10岁以下儿童最常见的恶性肿瘤，极易发生早期转移，转移之后病情发展迅速，因此早发现、早治疗是提高神经母细胞瘤患者生存率的重要手段。筛查嗜铬细胞瘤和副神经节瘤（PPGL）是起源于肾上腺髓质或肾上腺外交感神经节的神经内分泌肿瘤，会分泌大量儿茶酚胺（肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺）作用于肾上腺素能受体。会引发阵发性或持续性高血压、反复头痛、出汗、心悸等临床症状，严重者甚至可引起休克、心力衰竭、颅内出血等并发症。也容易与原发性高血压、颅内疾病等混淆，因此如果不及时诊断，延误治疗会造成心脏、血管和脑部的严重损害，甚至死亡。
       根据美国国家癌症研究所数据显示，诊断和治疗这些罕见肿瘤非常重要，因为它们是导致可治性高血压的潜在病因。目前，尿液和血浆儿茶酚胺检测可有助于发现嗜铬细胞瘤，而尿液中的儿茶酚胺最终代谢产物高香草酸、香草扁桃酸检测已广泛用于神经母细胞瘤的临床诊断，并可评估治疗效果和判断神经母细胞瘤的复发情况。

（2）肥胖及伴随症状
       肥胖会增加如动脉粥样硬化、2型糖尿病和心血管疾病的发病率。许多研究表明，与正常体重的受试者相比，肥胖者的交感神经系统（SNS）活性降低，血浆中儿茶酚胺浓度降低，尿液中去甲肾上腺素排泄率升高。儿茶酚胺是促脂解激素，正常禁食情况下儿茶酚胺可通过CA-β3AR-HSL途径促进脂肪分解，而肥胖会造成脂肪细胞对儿茶酚胺的刺激产生抵抗。儿茶酚胺抵抗通过减少脂肪分解、增加脂肪生成和阻碍游离脂肪酸运输，导致脂肪蓄积。儿茶酚胺抵抗是儿童肥胖的特征且这一特征在肥胖早期阶段就已出现，儿茶酚胺抵抗可能是儿童肥胖相对于胰岛素抵抗的上游机制，脂肪组织中儿茶酚胺抵抗可能促进胰岛素信号传导，从而导致肥胖早期的脂质蓄积。

      除了肾上腺髓质肿瘤，儿茶酚胺水平过高还会引发心肌梗塞、充血性心力衰竭、脑卒中等，水平过低则通常导致低血压。近年来还有大量临床研究发现，手足口病严重程度与儿茶酚胺水平存在明显的正相关。对手足口病患者进行血清儿茶酚胺的检测，不但可以作为疾病进展的预警指标，还可能成为救治重症手足口病的新途径。

三、儿茶酚胺的检测 
       目前儿茶酚胺及其代谢物的测定方法主要有电化学法、免疫测定法和液相色谱串联质谱法等。由于肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺以及其代谢产物甲氧基肾上腺素、甲氧基去甲肾上腺素、3-甲氧酪胺均极性较高，且分子结构相近，多数现有技术方法不能将6种化合物一次性有效分离。
        儿茶酚胺及代谢产物浓度测定是嗜铬细胞瘤和副神经节瘤的重要筛查手段，液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）方法是国内外指南推荐的检测方法，可同时对儿茶酚胺6种代谢产物进行定量，检测限可达到pg级别。另外儿茶酚胺及其代谢物在体内浓度一般较低，通常为pg/mL级别，所以对仪器的灵敏度要求较高。液相色谱串联质谱法具有灵敏度高，特异性强，分析时间短，且能对大量样本快速筛选的优势，成为儿茶酚胺及其代谢物准确检测的主要方法。例如，“嗜铬细胞瘤和副神经节瘤诊断治疗专家共识（2020 版）”中推荐使用液相色谱串联质谱法，首选血浆游离或尿液中的甲氧基肾上腺素、甲氧基去甲肾上腺素测定，可同时检测血或尿的去甲肾上腺素、肾上腺素、多巴胺及代谢产物3-甲氧酪胺、高香草酸和香草扁桃酸的浓度以辅助诊断。
       目前儿茶酚胺类的试剂盒多为液质联用直接检测，且需要进行固相萃取等前处理方式，直接检测的缺陷在于需要大量样本且对仪器性能尤其是灵敏度要求高，然而用高灵敏度的质谱探针对儿茶酚胺进行衍生化可能会降低对以上两个条件的要求，对不管是LDT还是IVD类试剂盒的开发来说都是一个良好的策略。未来采用磁固相萃取代替固相萃取，一次完成多个样本的自动化前处理，是样本前处理的发展趋势。

（1）实验介绍
       儿茶酚胺类（Catecholamines）是一类重要的生物活性化合物，包括肾上腺素（Epinephrine）、去甲肾上腺素（Norepinephrine）和多巴胺（Dopamine）。它们都是由苯乙胺（Phenylethylamine）衍生而来，具有类似的结构和生物活性。儿茶酚胺类化合物的水平和代谢异常与多种疾病的发生和发展密切相关。因此，对儿茶酚胺类化合物的定量分析和研究对于理解相关疾病的机制、临床诊断和治疗具有重要意义。常用的分析方法包括高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）能够准确测量儿茶酚胺类化合物的浓度，并为相关研究和临床应用提供有力的支持。

（2）实验流程
       儿茶酚胺类靶向定量分析的流程可以分为样品前处理、分离分析和定量测量三个主要步骤。下面是一个常见的流程示例：

（3）应用方向和技术优势
       儿茶酚胺类物质的靶向定量分析在疾病诊断与监测、药物研发与监测、运动生理学研究以及神经科学研究等多个应用方向中具有重要意义。通过准确测量儿茶酚胺类物质的浓度，可以提供有力的实验依据和临床参考，为相关领域的研究和应用提供支持。
       儿茶酚胺类靶向定量分析具有高灵敏度、高选择性、宽线性范围、高精确性和重复性，同时可以实现多组分分析。这些技术优势使得儿茶酚胺类靶向定量分析成为研究生物学、药物学和临床诊断中重要的工具。

四、总结 
       通过检测儿茶酚胺及其代谢物不仅可以反映体内儿茶酚胺的代谢情况，有助于甲状腺功能异常、高血压、肾上腺髓质增生等疾病诊断，还对于PPGL、神经退行性疾病等中枢神经系统疾病的早期诊断及鉴别具有重要临床意义。已有研究表明儿茶酚胺也与癌症的发生密切相关。液相色谱串联质谱作为儿茶酚胺及代谢物分析检测中准确且可靠的工具，未来方法的不断开发可更好的助力临床上的应用。

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