Ogólność
Dopamina jest ważnym neuroprzekaźnikiem z rodziny katecholamin, pełniącym funkcję kontrolną w zakresie: ruchu, tzw. pamięci roboczej, odczuwania przyjemności, nagrody, produkcji prolaktyny, mechanizmów regulacji snu, niektórych zdolności poznawczych i koncentracji uwagi.
Obszar dopaminergiczny obejmuje kilka miejsc w mózgu, w tym pars compacta z istota czarna i brzuszny obszar nakrywkowy śródmózgowia.
Nieprawidłowe poziomy dopaminy są odpowiedzialne za kilka stanów patologicznych. Jednym z tych stanów patologicznych jest dobrze znana choroba Parkinsona.
Co to jest dopamina?
Dopamina to organiczna cząsteczka należąca do rodziny katecholamin, która pełni ważną rolę neuroprzekaźnika w mózgu człowieka i innych zwierząt.
Dopamina jest również cząsteczką prekursorową, z której komórki, za pomocą specyficznych procesów, czerpią dwa inne neuroprzekaźniki z rodziny katecholamin: norepinefrynę (lub noradrenalinę) i epinefrynę (lub adrenalinę).
CZYM SĄ NEUROPRZEKAŹNIKI?
Neuroprzekaźniki to substancje chemiczne, które pozwalają komórkom w układzie nerwowym, tak zwanym neuronom, komunikować się ze sobą.
W neuronach neuroprzekaźniki znajdują się w małych pęcherzykach, które są porównywalne do pęcherzyków ograniczonych podwójną warstwą fosfolipidów, bardzo podobną do błony cytoplazmatycznej zwykłej zdrowej komórki eukariotycznej.
Wewnątrz pęcherzyków neuroprzekaźniki pozostają nieaktywne, dopóki impuls nerwowy nie dotrze do neuronów, w których się znajdują.
W rzeczywistości impulsy nerwowe stymulują uwalnianie pęcherzyków przez neurony, które je zawierają.
Wraz z uwolnieniem pęcherzyków neuroprzekaźniki uciekają z komórek nerwowych, zajmują tzw. przestrzeń synaptyczną (czyli szczególną przestrzeń pomiędzy dwoma bardzo blisko siebie neuronami) i wchodzą w interakcję z sąsiednimi neuronami, a dokładniej z receptorami błonowymi komórek nerwowych. wspomniane neurony . Oddziaływanie neuroprzekaźników z neuronami znajdującymi się w bezpośrednim sąsiedztwie przekształca początkowy impuls nerwowy w bardzo specyficzną odpowiedź komórkową, która zależy od rodzaju neuroprzekaźnika i rodzaju receptorów obecnych na zaangażowanych neuronach.
Mówiąc prościej, neuroprzekaźniki są chemicznymi posłańcami, których impulsy nerwowe wyzwalają w celu wywołania określonego mechanizmu komórkowego.
Oprócz dopaminy i jej pochodnych, noradrenaliny i epinefryny, inne ważne ludzkie neuroprzekaźniki to: glicyna, serotonina, melatonina, kwas gamma-aminomasłowy (GABA) i wazopresyna.
NAZWA CHEMICZNA DOPAMINY
Chemiczna nazwa dopaminy to 4-(2-aminoetylo)benzeno-1,2-diol.
HISTORIA DOPAMINY
Co ciekawe, dopamina jest neuroprzekaźnikiem, który naukowcy najpierw zsyntetyzowali w laboratorium, a następnie znaleźli w tkankach ludzkiego mózgu.
Datowana na rok 1910, zasługa laboratoryjnej syntezy dopaminy należy do George'a Bargera i Jamesa Ewensa, dwóch angielskich chemików firmy. Witaj z Londynu.
Odkryła jednak, że dopamina jest cząsteczką naturalnie obecną w mózgu, angielska badaczka Kathleen Montagu w 1957 roku w laboratoriach Szpital Runwell z Londynu.
Rok po odkryciu dopaminy w tkankach mózgu, a następnie w 1958 roku naukowcy Arvid Carlsson i Nils-Ake Hillarp, pracownicy Laboratoriów Farmakologii Chemicznej Narodowego Instytutu Serca w Szwecji, zidentyfikowali i po raz pierwszy opisali rolę neuroprzekaźnik , pokryty dopaminą.
Za to ważne odkrycie i za ustalenie, że dopamina jest nie tylko prekursorem norepinefryny i epinefryny, Carlsson otrzymał również Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.
SKĄD POCHODZI NAZWA DOPAMINA?
Społeczność naukowa przyjęła termin „dopamina”, ponieważ cząsteczką prekursorową, z której George Barger i James Ewens zsyntetyzowali dopaminę, była tak zwana L-DOPA.
Struktura chemiczna
Jak już wspomniano, dopamina jest katecholaminą.
Katecholaminy to cząsteczki organiczne, w których powtarza się obecność pierścienia benzenowego połączonego z dwiema grupami hydroksylowymi OH. Ten pierścień benzenowy w połączeniu z dwiema grupami hydroksylowymi OH ma wzór chemiczny C6H3 (OH) 2.
W przypadku dopaminy substancja ta polega na typowym dla katecholamin połączeniu pierścienia benzenowego z dwiema grupami hydroksylowymi i grupą etyloaminy.
Grupa etyloaminowa to związek organiczny, w którym uczestniczą dwa atomy węgla i jeden azot, o następującym wzorze chemicznym: CH2-CH2-NH2.
W świetle dwóch podanych powyżej wzorów chemicznych, a mianowicie grupy benzenowej z dwiema grupami OH i grupy etyloaminowej, końcowy wzór chemiczny dopaminy to: C6H3(OH)2-CH2-CH2-NH2.
Poniższe rysunki przedstawiają strukturę chemiczną generycznej katecholamin, grupy hydroksylowej, grupy etyloaminy, dopaminy i L-DOPA.
Rysunek: w przeciwieństwie do dopaminy, L-DOPA ma grupę karboksylową połączoną z jednym z dwóch atomów węgla grupy etyloaminowej.Grupa karboksylowa - której wzór chemiczny to COOH - jest wynikiem połączenia węgla z atomem tlenu i grupa hydroksylowa.
WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE
Jak wiele cząsteczek składających się z grupy etyloaminy, dopamina jest zasadą organiczną.
Oznacza to, że w środowisku kwaśnym występuje na ogół w postaci protonowanej; podczas gdy w środowisku podstawowym jest zwykle w formie nieprotonowanej.
Podsumowanie: jak i gdzie to się dzieje?
Naturalny szlak syntezy (lub biosyntezy) dopaminy obejmuje cztery podstawowe etapy i rozpoczyna się od aminokwasu L-fenyloalaniny.
W prosty i schematyczny sposób biosyntezę dopaminy można podsumować następująco:
L-fenyloalanina ⇒ L-tyrozyna ⇒ L-DOPA ⇒ dopamina
Konwersja L-fenyloalaniny do L-tyrozyny oraz konwersja L-tyrozyny do L-DOPA składają się z dwóch reakcji hydroksylacji. W chemii reakcja hydroksylacji to reakcja, na końcu której cząsteczka nabywa grupę hydroksylową OH.
Pierwsza reakcja hydroksylacji, czyli L-fenyloalanina ⇒ L-tyrozyna, zachodzi dzięki interwencji enzymu znanego jako hydroksylaza fenyloalaniny.
Z kolei reakcja L-tyrozyna L-DOPA zachodzi dzięki interwencji enzymu zwanego hydroksylazą tyrozynową.
Ostatnim etapem, który daje dopaminę z L-DOPA, jest reakcja dekarboksylacji.
W dziedzinie chemii reakcja dekarboksylacji odpowiada procesowi, na końcu którego taka cząsteczka traci jedną lub więcej grup karboksylowych COOH.
Zapewnienie reakcji dekarboksylacji, która powoduje powstanie L-DOPA, zapewnia enzym zwany dekarboksylazą L-aminokwasów (lub dekarboksylazą DOPA).
SIEDZIBA SYNTEZY DOPAMINY
W organizmie człowieka biosynteza dopaminy odbywa się głównie przez tzw. neurony obszaru dopaminergicznego oraz w mniejszym stopniu przez część rdzeniową nadnerczy (lub nadnerczy).
Neurony obszaru dopaminergicznego, czyli neurony dopaminergiczne, to komórki nerwowe zlokalizowane w:
- istota czarna, dokładnie w tzw Pars compacta z istota czarna. Tam istota czarna (lub czarna substancja) odbywa się w śródmózgowiu, który jest jednym z trzech głównych obszarów tworzących pień mózgu.
Chociaż jest częścią pnia mózgu, istota czarna działa pod kierunkiem jąder podstawy (lub jąder podstawnych) kresomózgowia; kresomózgowie to mózg.
Według różnych badań naukowych, pars compacta z istota czarna jest głównym miejscem syntezy dopaminy, obecnym w ludzkim ciele. - Obszar nakrywki brzusznej. Zlokalizowany również na poziomie śródmózgowia brzuszny obszar nakrywkowy ma neurony dopaminergiczne, których przedłużenia sięgają różnych obszarów nerwowych, w tym: jądra półleżącego, kory przedczołowej, ciała migdałowatego i hipokampu.
- Tylny podwzgórze. Rozszerzenia neuronów dopaminergicznych tylnego podwzgórza docierają do rdzenia kręgowego.
- Jądro łukowate podwzgórza i jądro przykomorowe podwzgórza. Neurony dopaminergiczne tych dwóch obszarów mają przedłużenia sięgające do przysadki mózgowej, gdzie mają za zadanie wpływać na produkcję prolaktyny.
- Niepewny obszar podwzgórza.
DEGRADACJA
Naturalny rozkład dopaminy na nieaktywne metabolity może zachodzić na dwa różne sposoby i obejmuje trzy enzymy:
- oksydaza monoaminowa (lub MAO),
- katecholo-O-metylotransferaza (COMT)
- dehydrogenaza aldehydowa.
Obie drogi naturalnego rozkładu dopaminy prowadzą do powstania substancji znanej jako kwas homowanylowy (HVA).
Rysunek: dwa możliwe sposoby biodegradacji dopaminy. Od: wikipedia.org
Funkcje
Dopamina pełni wiele funkcji, zarówno na poziomie ośrodkowego układu nerwowego, jak i na poziomie obwodowego układu nerwowego.
W odniesieniu do ośrodkowego układu nerwowego dopamina jest neuroprzekaźnikiem, który uczestniczy w:
- Kontrola ruchu
- Mechanizm wydzielania hormonu prolaktyny
- Sprawdzanie pojemności pamięci
- Mechanizmy nagrody i przyjemności
- Kontrola umiejętności uwagi
- Kontrola niektórych aspektów zachowania i niektórych funkcji poznawczych
- Mechanizm snu
- Kontrola nastroju
- Mechanizmy leżące u podstaw uczenia się
Jeśli chodzi o obwodowy układ nerwowy, dopamina działa:
- Jako środek rozszerzający naczynia krwionośne
- Jako stymulant wydalania sodu z moczem
- Jako czynnik promujący ruchliwość jelit
- Jako czynnik zmniejszający aktywność limfocytów
- Jako czynnik zmniejszający wydzielanie insuliny przez wysepki Langerhansa (komórki beta trzustki)
RECEPTORÓW DOPAMINERGICZNYCH
Po uwolnieniu do przestrzeni synaptycznej dopamina wywiera swoje działanie poprzez oddziaływanie z tzw. receptorami dopaminergicznymi obecnymi na błonie różnych komórek nerwowych.
U ssaków, a więc także u ludzi, istnieje 5 różnych podtypów receptorów dopaminergicznych.Nazwy tych 5 podtypów receptorów są bardzo proste: D1, D2, D3, D4 i D5.
Odpowiedź wytwarzana przez dopaminę zależy od podtypu receptora dopaminy, z którym oddziałuje sama dopamina.
Innymi słowy, komórkowe efekty dopaminy różnią się w zależności od receptora dopaminy zaangażowanego w interakcję.
W mózgu gęstość rozmieszczenia receptorów dopaminergicznych różni się w zależności od obszaru mózgu, innymi słowy, każdy obszar mózgu ma własną ilość receptorów dopaminergicznych.
Biolodzy uważają, że ta różna gęstość dystrybucji receptorów zależy od funkcji, które muszą obejmować obszary mózgu.
DOPAMINA I RUCH
Zdolności motoryczne człowieka (prawidłowość ruchów, szybkość ruchów itp.) zależą od dopaminy, która istota czarna uwalnia się pod działaniem jąder podstawy.
W rzeczywistości, jeśli dopamina uwolniona z istota czarna jest mniej niż normalnie, ruchy stają się wolniejsze i nieskoordynowane. I odwrotnie, jeśli dopamina jest ilościowo wyższa niż normalnie, ludzkie ciało zaczyna wykonywać niepotrzebne ruchy, bardzo podobne do tików.
Stąd dokładna regulacja uwalniania dopaminy przez istota czarna, ważne jest, aby człowiek poruszał się prawidłowo, wykonując skoordynowane gesty i z odpowiednią prędkością.
UWALNIANIE DOPAMINY I PROLAKTYNY
Dopamina pochodząca z neuronów dopaminergicznych jądra łukowatego i jądra przykomorowego hamuje wydzielanie hormonu prolaktyny przez komórki laktotropowe przysadki mózgowej.
Jak łatwo zrozumieć, brak lub zmniejszona obecność dopaminy pochodzącej z wyżej wymienionych rejonów implikuje większą aktywność komórek laktotropowych przysadki, a tym samym większą produkcję prolaktyny.
Dopamina, która hamuje wydzielanie prolaktyny, przyjmuje alternatywną nazwę „czynnika hamującego prolaktynę” (PIF).
Aby dowiedzieć się, jakie są efekty prolaktyny, czytelnicy mogą kliknąć tutaj.
DOPAMINA I PAMIĘĆ
Kilka badań naukowych wykazało, że odpowiedni poziom dopaminy w korze przedczołowej poprawia tzw. pamięć roboczą.
Z definicji pamięć robocza jest „systemem tymczasowego utrzymywania i manipulowania informacjami podczas wykonywania różnych zadań poznawczych, takich jak rozumienie, „uczenie się i rozumowanie”.
Jeśli poziom dopaminy pochodzącej z kory przedczołowej zmniejszy się lub wzrośnie, pamięć robocza zaczyna cierpieć.
DOPAMINA, PRZYJEMNOŚĆ I NAGRODA
Dopamina jest mediatorem przyjemności i nagrody.
W rzeczywistości, zgodnie z wiarygodnymi badaniami, mózg człowieka uwalnia dopaminę, gdy „doświadcza” okoliczności lub przyjemnych czynności, takich jak posiłek oparty na dobrym jedzeniu lub satysfakcjonująca aktywność seksualna.
Neurony obszaru dopaminergicznego najbardziej zaangażowane w mechanizmy nagrody i przyjemności to neurony jądra półleżącego i kory przedczołowej.
DOPAMINA I UWAGA
Dopamina pochodząca z kory przedczołowej wspiera zdolności uwagi.
Interesujące badania wykazały, że niskie stężenie dopaminy w korze przedczołowej jest często związane ze stanem znanym jako zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi.
DOPAMINA I FUNKCJE POZNAWCZE
Związek między dopaminą a zdolnościami poznawczymi jest widoczny we wszystkich stanach chorobowych charakteryzujących się „zmianą neuronów dopaminergicznych kory przedczołowej.
W rzeczywistości we wspomnianych stanach chorobowych, oprócz wspomnianych wcześniej zdolności uwagi i pamięci roboczej – także funkcje neuropoznawcze, zdolność do rozwiązywanie problemów itp.
Patologie
Dopamina odgrywa kluczową rolę w kilku stanach chorobowych, w tym: chorobie Parkinsona, zespole nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD), schizofrenii/psychozie oraz uzależnieniu od niektórych leków i leków.
Ponadto, według niektórych badań naukowych, byłaby odpowiedzialna za bolesne odczucia charakterystyczne dla niektórych stanów chorobowych (fibromialgia, zespół niespokojnych nóg, zespół pieczenia ust) oraz nudności związane z wymiotami.
Leki
Leki
- Kokaina
- Amfetaminy
- Metamfetamina
- Ekstaza (MDMA)
- Ritalin
- Psychostymulanty
Wiedzieć więcej:
- Choroba Parkinsona
- ADHD
- Schizofrenia
Ciekawostki i inne informacje
Aby uzupełnić to, co zostało powiedziane do tej pory, oto kilka dodatkowych informacji dotyczących dopaminy:
- Konwersja dopaminy do norepinefryny jest reakcją hydroksylacji, która jest wykonywana przez enzym znany jako beta-hydroksylaza dopaminy.
Z kolei konwersja dopaminy do adrenaliny jest reakcją zachodzącą w wyniku interwencji enzymu znanego jako N-metylotransferaza fenyloetanoloaminy. - Ostatnie badania wykazały, że w siatkówce oka znajdują się również niektóre neurony dopaminergiczne.
Te komórki nerwowe wyróżniają się tym, że są aktywne w godzinach światła i są wyciszone w godzinach ciemności. - Receptory dopaminergiczne najbardziej obecne w ludzkim układzie nerwowym to receptory D1, a zaraz potem receptory D2.
W porównaniu z podtypami D1 i D2, receptory D3, D4 i D5 są obecne na znacznie niższych poziomach. - Według ekspertów nadużywanie narkotyków jest jedną z okoliczności sprzyjających uwalnianiu dopaminy przyjemności i nagrody.
W rzeczywistości wydaje się, że zażywanie narkotyków, takich jak kokaina, prowadzi do wzrostu poziomu dopaminy, podobnie jak dobre jedzenie czy satysfakcjonująca aktywność seksualna. - Lekarze planują leczenie polegające na zastrzykach z dopaminy w przypadku: niedociśnienia, bradykardii, niewydolności serca, zawału serca, zatrzymania akcji serca i niewydolności nerek.
- Fizjologiczne starzenie się każdego człowieka zbiega się ze spadkiem poziomu dopaminy w układzie nerwowym.
Według niektórych badań naukowych związane z wiekiem pogorszenie funkcji mózgu jest częściowo spowodowane spadkiem poziomu dopaminy w układzie nerwowym.
Zobacz też: Agoniści dopaminy
.jpg)
