Adrenaline là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa và cấu trúc hóa học

Adrenaline, còn gọi là epinephrine, là một hormone và chất dẫn truyền thần kinh quan trọng trong cơ thể người và động vật có xương sống. Molecule adrenaline có công thức phân tử C₉H₁₃NO₃ với khối lượng phân tử 183,20 g/mol. Về cấu trúc, adrenaline bao gồm một nhân benzene mang hai nhóm hydroxyl ở vị trí 3,4 cùng một chuỗi ethylamine nối vào carbon bên ngoài vòng, khiến cho phân tử vừa thân nước (do nhóm –OH) vừa thân dầu (do nhân thơm) để có thể khuếch tán nhanh trong môi trường sinh học.

Nhóm catechol (hai nhóm –OH liền kề) chính là nơi gắn các phản ứng oxy hóa khử và tương tác với enzyme COMT (catechol-O-methyltransferase), trong khi nguyên tử nitơ của nhóm amine tham gia gắn kết với receptor adrenergic. Sự phân cực và hình học của phân tử tạo điều kiện cho adrenaline tương tác mạnh với các thụ thể α và β trên màng tế bào, khởi động hàng loạt đường tín hiệu nội bào.

• Công thức phân tử: C₉H₁₃NO₃
• Khối lượng phân tử: 183,20 g/mol
• Nhóm chức năng chính: catechol và amine
• Cân bằng phân cực: phù hợp khuếch tán trong máu và xuyên màng tế bào

Để tham khảo chi tiết cấu trúc và tính chất hóa lý, có thể truy cập PubChem – Epinephrine (PubChem).

Tổng hợp sinh học và giải phóng

Quá trình sinh tổng hợp adrenaline diễn ra chủ yếu trong tủy thượng thận (adrenal medulla) thông qua chuỗi phản ứng từ amino acid tyrosine. Đầu tiên, tyrosine được enzyme tyrosine hydroxylase chuyển thành L-DOPA, tiếp theo DOPA decarboxylase biến thành dopamine, và cuối cùng dopamine β-hydroxylase oxy hóa tạo thành noradrenaline. Cuối cùng, enzyme phenylethanolamine N‐methyltransferase (PNMT) methyl hóa noradrenaline thành adrenaline.

Adrenaline được dự trữ trong các túi tiết (chromaffin granules) ở tủy thượng thận cho đến khi có tín hiệu kích thích giao cảm mạnh hoặc stress cấp. Khi hệ thần kinh giao cảm trung ương kích hoạt, các xung động thần kinh vận động tới tủy thượng thận, dẫn đến tăng Ca²⁺ nội bào và giải phóng hàng loạt adrenaline cùng noradrenaline vào máu.

1. Tyrosine → (tyrosine hydroxylase) → L-DOPA
2. L-DOPA → (DOPA decarboxylase) → Dopamine
3. Dopamine → (dopamine β-hydroxylase) → Noradrenaline
4. Noradrenaline → (PNMT) → Adrenaline

Thời gian bán hủy của adrenaline trong huyết tương rất ngắn, khoảng 2–3 phút, do nhanh chóng bị chuyển hóa bởi enzyme COMT và MAO thành metanephrine, normetanephrine và vanillylmandelic acid (VMA) trước khi thải qua thận.

Cơ chế tác động và receptor

Adrenaline tác động thông qua việc gắn kết với các receptor adrenergic phân thành hai họ chính: α và β. Mỗi họ gồm nhiều phân nhóm, cụ thể α₁, α₂, β₁, β₂ và β₃. Khi adrenaline liên kết với receptor, G-protein nội bào được kích hoạt, khởi động các đường truyền tín hiệu cAMP (qua β-receptor) hoặc IP₃/DAG (qua α₁-receptor), dẫn đến thay đổi hoạt động enzyme và ion channel ở màng tế bào.

Ví dụ, β₁-adrenergic chủ yếu biểu hiện ở tim, tăng hoạt tính adenylate cyclase, làm gia tăng nồng độ cAMP, kích hoạt Protein Kinase A (PKA) và tăng tốc độ co bóp cũng như nhịp tim. Ngược lại, α₁-adrenergic tác động qua PLC (phospholipase C), tạo IP₃ giải phóng Ca²⁺ nội bào, gây co cơ trơn thành mạch và tăng huyết áp.

Receptor	Vị trí chính	Đường dẫn tín hiệu	Phản ứng sinh lý
β1	Cơ tim	cAMP → PKA	Tăng tần số và sức co bóp tim
β2	Phế quản, mạch máu cơ vân	cAMP → PKA	Giãn phế quản, giãn mạch
α1	Thành mạch máu	IP₃/DAG → Ca2+	Co mạch, tăng huyết áp

Để tham khảo chuyên sâu về các receptor adrenergic, vui lòng xem IUPHAR – Alpha and Beta Adrenoceptors (IUPHAR).

Ảnh hưởng sinh lý cấp tính

Khi adrenaline được giải phóng hàng loạt trong tình huống “chiến đấu hoặc bỏ chạy” (fight-or-flight), cơ thể trải qua nhiều thay đổi sinh lý cấp tính nhằm tối ưu hóa khả năng ứng phó. Tăng nhịp tim và sức co bóp cơ tim giúp tăng nhanh cung lượng tim, cải thiện trao đổi oxy và dinh dưỡng đến mô mạch não và cơ vân.

Song song đó, adrenaline kích thích glycogenolysis tại gan và cơ, giải phóng glucose vào máu để cung cấp năng lượng tức thì. Đồng thời, phế quản giãn rộng, tăng thông khí và trao đổi khí, hỗ trợ nâng cao nồng độ O₂ và giảm CO₂ trong máu.

• Co mạch da, niêm mạc: ưu tiên huyết áp tới cơ quan quan trọng.
• Giãn mạch cơ vân: tăng lưu lượng máu đến cơ.
• Tăng đường huyết: cung cấp năng lượng nhanh.

Những thay đổi này diễn ra nhanh chóng, thường chỉ trong vài giây sau kích thích, và hồi phục khi adrenaline bị chuyển hóa hoặc khi phản ứng stress chấm dứt.

Vai trò trong phản ứng “fight-or-flight”

Khi cơ thể gặp nguy hiểm hoặc stress nặng, trung tâm giao cảm ở hành não kích hoạt tủy thượng thận giải phóng một lượng lớn adrenaline vào máu trong vài giây. Adrenaline đồng thời tác động lên cả receptor α và β, phối hợp tăng nhịp tim, co cơ trơn mạch da, giãn mạch cơ vân và phế quản, tạo điều kiện tối ưu để cơ thể “chiến đấu hoặc bỏ chạy”.

Adrenaline hợp tác với cortisol và noradrenaline trong đáp ứng stress cấp tính: cortisol kéo dài tác dụng bằng cách tăng biểu hiện enzyme tạo adrenaline, còn noradrenaline tập trung vào điều chỉnh huyết áp và tăng trương lực mạch. Sự phối hợp này đảm bảo cung cấp nhanh oxy, glucose và tăng cường trí não để phản ứng nhanh và dẻo dai.

Ứng dụng lâm sàng và dược phẩm

Adrenaline là thuốc cứu cánh trong tình trạng sốc phản vệ (anaphylaxis). Tiêm một liều 0,3–0,5 mg bắp (EpiPen) ngay lập tức đảo ngược co thắt khí quản và tăng huyết áp, giảm nguy cơ tử vong. Trong hồi sức tim phổi (CPR), adrenaline tĩnh mạch liều 1 mg mỗi 3–5 phút cải thiện khả năng tái thông mạch vành và tim.

Trong gây tê tại chỗ, adrenaline được phối hợp cùng lidocaine tạo co mạch, kéo dài tác dụng gây tê và giảm chảy máu. Ngoài ra, dạng hít khí dung sử dụng β₂-agonist tương tự adrenaline giúp giãn phế quản trong cơn hen cấp. Các sản phẩm thương mại bao gồm dung dịch tiêm (1:1.000, 1:10.000), bút tự tiêm (EpiPen) và ống hít (Primatene Mist).

• EpiPen: liều bắp 0,3 mg cho người lớn, 0,15 mg cho trẻ em.
• Dạng tiêm tĩnh mạch: 1:10.000, liều 1 mg/bolus.
• Adrenaline pha cùng lidocaine 1:200.000 cho gây tê tại chỗ.

Dược động học và chuyển hóa

Adrenaline hấp thu nhanh qua tiêm bắp hoặc tĩnh mạch, phân bố chủ yếu trong mô giàu mạch. Thể tích phân bố (V_d) khoảng 0,3–0,5 L/kg, nồng độ đạt đỉnh huyết thanh trong 2–3 phút sau tiêm bắp. Bán hủy khoảng 2–3 phút, clearance cao do chuyển hóa nhanh bởi COMT và MAO tại gan, mô ngoại biên.

Thông số	Giá trị điển hình
Thời gian đạt Cmax (tiêm bắp)	2–3 phút
Thể tích phân bố (Vd)	0,3–0,5 L/kg
Bán hủy (t½)	2–3 phút
Clearance	~2 L/min

Chất chuyển hóa chính là metanephrine và normetanephrine rồi tiếp tục thành vanillylmandelic acid (VMA), thải trừ qua nước tiểu. Nồng độ VMA trong 24 giờ nước tiểu dùng để chẩn đoán u tủy thượng thận (pheochromocytoma).

Đo lường và phân tích

Phương pháp chuẩn để định lượng adrenaline trong huyết thanh là sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS/MS), cho độ nhạy đến ng/L và độ đặc hiệu cao. HPLC-EC (electrochemical detection) cũng được dùng rộng rãi nhờ chi phí thấp và khả năng phân tích nhanh.

Đo 24 giờ nước tiểu metanephrine và VMA giúp đánh giá sản xuất adrenaline lâu dài, hỗ trợ chẩn đoán pheochromocytoma. Clonidine suppression test đánh giá ức chế sản xuất catecholamine, phân biệt tăng tự phát và u tủy thượng thận. Giá trị tham chiếu: adrenaline huyết thanh 0,01–0,1 μg/L; VMA nước tiểu 0–8 mg/24h.

• LC-MS/MS: độ phát hiện ng/L, đặc hiệu cao.
• HPLC-EC: nhanh, chi phí thấp.
• Clonidine test: đánh giá nguồn gốc tăng catecholamine.

Độc tính, an toàn và tác động phụ

Tác dụng phụ thường gặp gồm run tay, hồi hộp, tăng huyết áp thoáng qua, nhức đầu và lo âu. Liều cao hoặc tĩnh mạch nhanh có thể gây nhồi máu cơ tim, rối loạn nhịp nhanh hoặc tăng áp lực động mạch phổi.

Chống chỉ định với bệnh nhân hẹp cơ van động mạch chủ, glaucoma góc đóng và bệnh tăng năng động tuyến giáp. Thận trọng khi dùng cùng thuốc chẹn β; cần theo dõi liên tục huyết áp, điện tâm đồ và chức năng thận trong quá trình điều trị.

• Chống chỉ định: glaucoma góc đóng, hẹp van tim, bệnh tuyến giáp cường.
• Tác dụng phụ nặng: nhồi máu cơ tim, rối loạn nhịp, tăng áp lực mạch phổi.
• Theo dõi: huyết áp, ECG, chức năng thận.

Tài liệu tham khảo

• PubChem. “Epinephrine.” https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Epinephrine
• Britannica. “Epinephrine.” https://www.britannica.com/science/epinephrine
• IUPHAR/BPS Guide to PHARMACOLOGY. “Adrenoceptors.” https://www.guidetopharmacology.org/GRAC/ObjectDisplayForward?objectId=61
• U.S. National Library of Medicine. “Epinephrine.” https://medlineplus.gov/druginfo/meds/a603002.html
• Centers for Disease Control and Prevention. “Anaphylaxis Treatment.” https://www.cdc.gov/anaphylaxis/index.html