fiziologija

dopamin

splošnost

Dopamin je pomemben nevrotransmiter družine kateholaminov, s kontrolno funkcijo: gibanje, tako imenovani delovni spomin, občutek užitka, nagrada, proizvodnja prolaktina, mehanizmi regulacije spanja, nekatere kognitivne sposobnosti. in sposobnost pozornosti.

V človeškem telesu je proizvodnja dopamina predvsem posledica tako imenovanih nevronov dopaminergičnega območja in, v manjši meri, medularnega dela nadledvičnih žlez (ali nadledvičnih žlez).

Dopaminergično območje vključuje več možganskih mest, vključno s pars kompaktami materiala Nigra in tegmentalnim območjem srednjega možgana.

Nenormalne ravni dopamina so odgovorne za več patoloških stanj. Eno od teh patoloških stanj je znana Parkinsonova bolezen.

Kaj je dopamin?

Dopamin je organska molekula, ki pripada družini kateholaminov, ki igra pomembno vlogo v možganih ljudi in drugih živali.

Dopamin je tudi prekurzorska molekula, iz katere celice s pomočjo specifičnih procesov dobijo dva druga nevrotransmitorja iz družine kateholamina: norepinefrin (ali noradrenalin ) in epinefrin (ali adrenalin ).

KAJ SO NEUROTHERABS?

Nevrotransmiterji so kemikalije, ki omogočajo, da celice v živčnem sistemu, tako imenovani nevroni, komunicirajo med seboj.

V nevronih se nevrotransmiterji nahajajo v majhnih mehurčkih ; vezikli so primerljivi z žepi, omejenimi z dvojno plastjo fosfolipidov, popolnoma podobno citoplazmatski membrani generične zdrave evkariontske celice.

Znotraj mehurčkov ostanejo nevrotransmiterji inertni, tako rekoč, dokler se v nevronih, v katerih prebivajo, ne pojavi živčni impulz .

Živčni impulzi dejansko spodbujajo sproščanje mehurčkov z nevroni, ki jih vsebujejo.

Z sproščanjem veziklov, nevrotransmiterji pobegnejo iz živčnih celic, zasedajo tako imenovani sinaptični prostor (ki je poseben prostor med dvema zelo tesnima nevronima) in interakcijo s sosednjimi nevroni, natančneje z membranskimi receptorji prej omenjenih nevronov. . Interakcija nevrotransmiterjev z nevroni, ki so v neposredni bližini, spremeni začetni živčni impulz v dobro specifičen celični odziv, ki je odvisen od vrste nevrotransmiterja in vrste receptorjev, ki so prisotni na vključenih nevronih.

V preprostejših besedah ​​so nevrotransmiterji kemični prenašalci, ki sprožijo živčne impulze, da sprožijo določen celični mehanizem.

Poleg dopamina in njegovih derivatov, norepinefrina in epinefrina, so drugi pomembni nevrotransmitorji človeka: glicin, serotonin, melatonin, gama-aminobutirna kislina (GABA) in vazopresin.

KEMIJSKO IME DOPAMINA

Kemično ime dopamina je 4- (2-aminoetil) benzen-1, 2-diol .

ZGODOVINA DOPAMINA

Zanimivo je, da je dopamin nevrotransmiter, ki so ga raziskovalci najprej sintetizirali v laboratoriju in nato našli v tkivih človeških možganov.

Od leta 1910 je zasluga laboratorijske sinteze dopamina pri Georgeu Bargerju in Jamesu Ewensu, dvema angleškim kemikom iz podjetja Wellcome v Londonu.

Namesto tega je odkril, da je dopamin molekula, ki je naravno prisotna v možganih, britanski raziskovalec Kathleen Montagu leta 1957 v laboratorijih bolnišnice Runwell v Londonu.

Eno leto po odkritju dopamina v možganskih tkivih, leta 1958 so znanstveniki Arvid Carlsson in Nils-Ake Hillarp, zaposleni v laboratorijih za kemijsko farmakologijo Nacionalnega inštituta za srce na Švedskem, prvič identificirali in opisali vlogo nevrotransmiterja., prekrita z dopaminom.

Za to pomembno ugotovitev in za ugotovitev, da dopamin ni le predhodnik noradrenalina in adrenalina, je Carlsson prejel tudi Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino .

KJE PRIHAJA DOPAMINSKI IME?

Znanstvena skupnost je sprejela izraz "dopamin", ker je prekurzorska molekula, iz katere sta George Barger in James Ewens sintetizirala dopamin, tako imenovani L-DOPA.

Kemijska struktura

Kot je navedeno, je dopamin kateholamin.

Kateholamini so organske molekule, v katerih je ponavljajoča se prisotnost benzenskega obroča, združenega z dvema OH hidroksilnima skupinama . Ta benzenski obroč, kombiniran z dvema OH hidroksilnima skupinama, ima kemijsko formulo C6H3 (OH) 2 .

V primeru dopamina je ta snov sestavljena iz zveze med benzenskim obročem in dvema hidroksilnima skupinama, značilnima za kateholamine, in etilaminsko skupino .

Etilaminska skupina je organska spojina z dvema ogljikovima atomoma in enim dušikom, ki ima naslednjo kemijsko formulo: CH2-CH2-NH2.

Glede na obe zgoraj navedeni kemijski formuli, in sicer benzensko skupino z dvema OH skupinama in etilensko skupino, je končna kemijska formula dopamina: C6H3 (OH) 2- CH2-CH2-NH2 .

Spodnje slike prikazujejo kemijsko strukturo generičnega kateholamina, hidroksilne skupine, etilaminske skupine, dopamina in L-DOPA.

KEMIJSKE LASTNOSTI

Kot mnoge molekule iz skupine etilamina, je dopamin organska baza .

To pomeni, da je v kislem okolju na splošno v protonirani obliki; medtem ko je v osnovnem okolju običajno v neprotonirani obliki.

Povzetek: kako in kje se to dogaja?

Naravna pot sinteze (ali biosinteza ) dopamina vključuje štiri osnovne korake in se začne z aminokislino L-fenilalanin .

Na enostaven in shematičen način lahko biosintezo dopamina povzamemo, kot sledi:

L-fenilalanin-L-tirozin-L-DOPA amine dopamin

Pretvorba L-fenilalanina v L-tirozin in pretvorba L-tirozina v L-DOPA sestavljata dve reakciji hidroksilacije . V kemiji je reakcija hidroksilacije reakcija, na koncu katere molekula pridobi OH hidroksilno skupino.

Prva reakcija hidroksilacije, in sicer L-fenilalanin L-tirozin, poteka zaradi intervencije encima, znanega kot fenilalanin hidroksilaza .

Reakcija L-DOPA L-tirozina se po drugi strani odvija zahvaljujoč intervenciji encima, znanega kot tirozinska hidroksilaza .

Zadnji korak, ki iz L-DOPA izvira iz dopamina, je dekarboksilacijska reakcija.

Na kemičnem področju dekarboksilacijska reakcija ustreza postopku, na koncu katerega taka molekula izgubi eno ali več COOH karboksilnih skupin.

Za zagotovitev dekarboksilacijske reakcije, ki povzroči L-DOPA, je encim, imenovan dekarboksilaza L-amino kisline (ali DOPA dekarboksilaza ).

POVZETEK DOPAMINA

V človeškem telesu je biosinteza dopamina predvsem posledica tako imenovanih nevronov dopaminergičnega območja in v manjši meri medularnega dela nadledvičnih žlez (ali nadledvičnih žlez ).

Nevroni z dopaminergičnimi območji ali dopaminergični nevroni so živčne celice, ki se nahajajo v:

  • Substantia nigra , natanko v tako imenovani Pars kompaktni materiala nigra . Materia nigra (ali črna snov) poteka v srednjem mozgu, ki je ena od treh glavnih regij, ki tvorijo možgansko deblo.

    Čeprav je črna snov del možganskega stebla, deluje pod vodstvom jedra baze (ali bazalnih ganglij ) telencefalona; telencefalon je možgani.

    Po različnih znanstvenih študijah je pars compacta materiala nigra glavno mesto sinteze dopamina, ki je prisoten v človeškem telesu.

  • Ventralna tegmentalna površina . Tudi na ravni srednjega možganskega predela ima ventralno tegmentalno območje dopaminergične nevrone, katerih razširitve dosežejo različna živčna področja, vključno z: nucleus accumbens, prefrontalni korteks, amigdalo in hipokampus.
  • Zadnji hipotalamus . Podaljšanje dopaminergičnih nevronov v zadnjem hipotalamusu doseže hrbtenjačo.
  • Arcuate jedro hipotalamusa in paraventricularno jedro hipotalamusa . Dopaminergični nevroni teh dveh področij imajo razširitve, ki dosežejo hipofizo. Tu so odgovorni za vplivanje na proizvodnjo prolaktina.
  • Negotov prostor subtalamusa .

DEGRADACIJE

Naravna razgradnja dopamina v neaktivnih presnovkih se lahko pojavi na dva različna načina in vključuje tri encime:

  • monoamin oksidaza (ali MAO),
  • katehol-O-metiltransferaza (COMT)
  • aldehid dehidrogenaze.

Oba načina naravne razgradnje dopamina vodita v tvorbo snovi, znane kot homovanilna kislina (HVA).

funkcije

Dopamin opravlja številne funkcije, tako v osrednjem živčevju kot v perifernem živčnem sistemu .

Kar zadeva centralni živčni sistem, je dopamin nevrotransmiter, ki sodeluje pri:

  • Nadzor gibanja
  • Mehanizem izločanja hormona prolaktina
  • Nadzor pomnilnika
  • Mehanizmi nagrajevanja in užitka
  • Kontrola pozornosti sega
  • Nadzor nekaterih vidikov vedenja in nekaterih kognitivnih funkcij
  • Mehanizem spanja
  • Nadzor razpoloženja
  • Mehanizmi, na katerih temelji učenje

Kar zadeva periferni živčni sistem, dopamin deluje: \ t

  • Kot vazodilatator
  • Kot stimulans izločanja natrija skozi urin
  • Kot dejavnik, ki spodbuja črevesno gibljivost
  • Kot dejavnik, ki zmanjšuje aktivnost limfocitov
  • Kot faktor, ki zmanjša izločanje insulina s strani Langerhansovih otočkov (beta celice trebušne slinavke)

DOPAMINERGIČNI RECEPTORJI

Po sprostitvi v sinaptični prostor dopamin deluje z interakcijo s tako imenovanimi dopaminergičnimi receptorji, ki so prisotni na membrani različnih živčnih celic.

Pri sesalcih - torej tudi pri ljudeh - obstaja 5 različnih podtipov dopaminergičnih receptorjev. Imena teh 5 podtipov receptorjev so zelo preprosta: D1, D2, D3, D4 in D5.

Odziv, ki ga povzroča dopamin, je odvisen od podtipa dopaminergičnih receptorjev, s katerim sam dopamin medsebojno deluje.

Z drugimi besedami, celični učinki dopamina se razlikujejo glede na dopaminergični receptor, ki je vključen v interakcijo.

V encefalonu je porazdelitvena gostota dopaminergičnih receptorjev odvisna od možganskega področja do področja možganov. Na drug način je vsako področje možganov lastno količino dopaminergičnih receptorjev.

Biologi verjamejo, da je ta drugačna gostota receptorske porazdelitve odvisna od funkcij, ki jih morajo pokriti področja možganov.

DOPAMIN IN GIBANJE

Motorične sposobnosti človeka (pravilna gibanja, hitrost gibanja itd.) So odvisne od dopamina, ki ga sprosti substrat nigra pod delovanjem bazalnih ganglij.

Če je dopamin, ki ga sprosti supstanca nigra, nižji od običajnega, postanejo gibanja počasnejša in neusklajena. Nasprotno pa, če je dopamin kvantitativno višji od normalnega, človeško telo začne izvajati nepotrebna gibanja, zelo podobna tikam.

Tako je fino uravnavanje sproščanja dopamina s supstanco nigra bistveno za pravilno premikanje človeka, izvajanje usklajenih kretenj in pravo hitrost.

DOPAMINA IN SPROSTITEV PROLAKTA

Dopamin, ki izvira iz dopaminergičnih nevronov luknjastega jedra in paraventricularnega jedra, zavira izločanje hormona prolaktina s strani laktotropnih celic hipofize .

Kot je lahko razumljivo, odsotnost ali zmanjšana prisotnost dopamina iz prej omenjenih okrožij pomeni večjo aktivnost laktotropnih celic hipofize, torej večjo produkcijo prolaktina.

Dopamin, ki zavira izločanje prolaktina, se imenuje "inhibitorni faktor prolaktina" (PIF).

Če želite vedeti, kakšni so učinki prolaktina, lahko bralci kliknejo tukaj.

DOPAMIN IN SPOMIN

Več znanstvenih študij je pokazalo, da ustrezne ravni dopamina v prefrontalnem korteksu izboljšajo tako imenovani delovni spomin .

Delovni spomin je po definiciji "sistem za začasno vzdrževanje in manipulacijo informacij med izvajanjem različnih kognitivnih nalog, kot so razumevanje, učenje in sklepanje".

Če se koncentracija dopamina, ki izvira iz prefrontalnega korteksa, zmanjša ali poveča, delovni spomin začne trpeti.

DOPAMIN, UŽITEK IN NAGRADA

Dopamin je posrednik užitkov in nagrad .

V resnici, glede na zanesljive študije, bi možgani človeškega bitja sproščali dopamin, ko "živi" prijetne okoliščine ali dejavnosti, kot je obrok, ki temelji na dobri hrani ali zadovoljivi spolni aktivnosti.

Nevroni dopaminergičnega območja, ki so najpogosteje vključeni v mehanizme nagrajevanja in užitka, so tisti iz nucleus accumbens in prefrontalnega korteksa.

DOPAMIN IN POZORNOST

Dopamin, ki izvira iz prefrontalnega korteksa, podpira razpon pozornosti .

Zanimive raziskave so pokazale, da so zmanjšane koncentracije dopamina v prefrontalnem korteksu pogosto povezane s stanjem, ki je znano kot motnja pomanjkanja pozornosti .

DOPAMINSKE IN KOGNITIVNE FUNKCIJE

Povezava med dopaminskimi in kognitivnimi sposobnostmi je očitna v vseh morbidnih stanjih, za katere je značilna sprememba dopaminergičnih nevronov prefrontalnega korteksa.

Pravzaprav je v prej omenjenih bolezenskih pogojih lahko poleg že omenjenih sposobnosti pozornosti in delovnega spomina prizadeta tudi nevrokognitivne funkcije, spretnosti reševanja problemov itd.

bolezni

Dopamin igra osrednjo vlogo pri različnih zdravstvenih stanjih, vključno s: Parkinsonovo boleznijo, motnjo pomanjkanja pozornosti s hiperaktivnostjo (ADHD), shizofrenijo / psihozo in odvisnostjo od nekaterih zdravil in nekaterih zdravil .

Poleg tega bi bila po nekaterih znanstvenih študijah odgovorna za boleče občutke, ki so značilni za nekatera morbidna stanja (fibromialgija, sindrom nemirnih nog, sindrom pekočih ust) in slabost, povezana z bruhanjem .

Dopamin in zasvojenost

droge

droge

  • kokain
  • amfetaminov
  • metamfetamin
  • Ekstazi (MDMA)
  • Ritalin
  • psihostimulansi

Če želite izvedeti več:

  • Parkinsonova bolezen
  • ADHD
  • shizofrenija

Radovednost in druge informacije

Za dopolnitev doslej omenjenega je nekaj dodatnih informacij o dopaminu:

  • Pretvorba dopamina v noradrenalin je reakcija hidroksilacije, ki jo zagotavlja encim, znan kot dopamin beta-hidroksilaza .

    Po drugi strani pa je pretvorba dopamina v adrenalin reakcija, ki nastane zaradi intervencije encima, znanega kot feniletanolamin N-metiltransferaza .

  • Nedavne študije so pokazale, da bi celo očesna mrežnica gostila nekaj dopaminergičnih nevronov.

    Te živčne celice imajo posebnost, da so aktivne v dnevnih urah in utišane v času teme.

  • Najpogostejši dopaminergični receptorji v človeškem živčnem sistemu so D1 receptorji, ki jim takoj sledijo receptorji D2.

    V primerjavi s podtipoma D1 in D2 so receptorji D3, D4 in D5 prisotni na veliko nižjih ravneh.

  • Po mnenju strokovnjakov bi zloraba dopamina užitkov in plačila vključevala tudi zlorabo drog.

    Dejansko se zdi, da jemanje drog, kot je kokain, povzroča povečanje ravni dopamina, tako kot dobra hrana ali zadovoljiva spolna aktivnost.

  • Zdravniki načrtujejo zdravljenje, ki temelji na injekcijah dopamina, v prisotnosti: hipotenzije, bradikardije, srčnega popuščanja, srčnega napada, srčnega zastoja in odpovedi ledvic.
  • Fiziološko staranje, ki je predmet vsakega človeškega bitja, sovpada z upadom ravni dopamina v živčnem sistemu.

    Po nekaterih znanstvenih študijah bi bil upad, povezan z napredovanjem delovanja možganov, deloma posledica tega zmanjšanja ravni dopamina v živčnem sistemu.

Glej tudi: Dopamin agonist drog