Epinefrine, ook bekend als adrenaline , is een hormoon dat verantwoordelijk is voor de “vecht of vlucht” reactie bij zoogdieren. Chemisch gezien mobiliseert het het afweersysteem van het lichaam door grote hoeveelheden glucose uit de lever- en spiervoorraden in het bloed vrij te laten komen. Deze uitbarsting van energie is de bekende “adrenalinestoot” die men ervaart wanneer men bang of opgewonden is. In sommige weefsels fungeert epinefrine ook als neurotransmitter, waarbij signalen worden overgebracht tussen aangrenzende zenuwcellen.
Epinefrine (zie figuur 1) wordt in verschillende stappen gesynthetiseerd uit fenylalanine of tyrosine (beide aminozuren). Twee aangrenzende hydroxylgroepen worden op de aromatische ring geplaatst, wat leidt tot de ringstructuur die catechol wordt genoemd. Deze hydroxyleringen vormen het tussenproduct L-dopa, dat op zijn beurt wordt omgezet in dopamine (een neurotransmitter), noradrenaline (ook een neurotransmitter), en tenslotte epinefrine. Epinefrine vormt samen met norefrine en dopamine de familie van biogene aminen die catecholaminen worden genoemd.
Zenuwsignalen naar de bijnier activeren de omzetting van voorraden noradrenaline in epinefrine en de afgifte daarvan in de bloedbaan. De vecht- of vluchtreactie omvat een verhoogde bloedglucose, verhoogde vaatvernauwing in bepaalde delen van het lichaam en een verhoogde hartslag. Op cellulair niveau bindt epinefrine zich aan lever- en spiercellen bij specifieke receptoren op het buitenoppervlak van celmembranen. Een dergelijke receptor activeert vervolgens een reeks enzymatische reacties in de cel, die culmineren in de synthese van grote hoeveelheden cyclisch adenosinemonofosfaat (cAMP). Epinefrine kan het celmembraan niet passeren, zodat het hormonale signaal binnen de cel wordt doorgegeven via cAMP, dat als tweede boodschapper fungeert (epinefrine is de eerste boodschapper). CyclischAMP schakelt een cascade van enzymen in – voornamelijk kinasen die een fosfaatgroep plaatsen op specifieke plaatsen op andere eiwitten of enzymen. Deze fosforyleringen dienen om enzymatische reacties te activeren (of in sommige gevallen te remmen). Het eindresultaat is de activering van glycogeenfosforylase, een enzym dat glycogeen afbreekt in zijn glucose-eenheden, en het vrijkomen van glucose in de bloedbaan.
De neurotransmitterwerking van epinefrine wordt beëindigd door heropname in het neuron dat het heeft vrijgemaakt, of door afbraak tot inactieve metabolieten door de enzymen catechol-O-methyl transferase (COMT) en monoamine oxidase (MAO). De effecten van de tweede boodschapper in de cel worden beëindigd door enzymen die cAMP afbreken, en door fosfatasen die de werking van de kinasen omkeren door fosfaten te verwijderen.
Epinefrine werkt ook in een cruciale regulerende stap bij de synthese van vetzuren. De activiteit van het eerste enzym in de vetzuursynthese, acetyl-coenzym A (AcCoA) carboxylase, wordt gereguleerd door fosforylering. Het gefosforyleerde enzym is inactief (en de daaropvolgende vetzuursynthese wordt stopgezet), terwijl het gedefosforyleerde enzym actief is. Epinefrine verhindert via de tweede boodschapper cAMP de defosforylering van AcCoA-carboxylase, waardoor het inactief wordt en de synthese van vetzuren tot stilstand komt. Tijdens de vecht- of vluchtreactie moet het organisme namelijk energie vrijmaken in de vorm van glucose en vetzuren in plaats van energie op te slaan als glycogeen of vet.
Klinisch gezien speelt epinefrine een levensreddende rol bij het tegengaan van de gevolgen van een anafylactische shock. Histamines die in grote hoeveelheden vrijkomen bij blootstelling van het lichaam aan een allergeen (bijensteken bij bepaalde personen, bijvoorbeeld) kunnen de gladde spieren vernauwen, ook die in de luchtwegen. Epinefrine doet het tegenovergestelde: Het ontspant de gladde spieren, zij het bij andere receptoren. De werking op de hartspier (verhoging van de hartslag) kan worden gebruikt als levensreddende maatregel wanneer het hart van een patiënt is gestopt. Epinefrine wordt ook gebruikt in combinatie met plaatselijke verdovingsmiddelen zoals lidocaïne. Door de bloedvaten in de buurt van de injectieplaats te vernauwen, zorgt het ervoor dat het verdovingsmiddel niet van de injectieplaats wegvloeit.