Splošnost
Dopamin je pomemben nevrotransmiter družine kateholaminov s kontrolno funkcijo: gibanja, tako imenovanega delovnega spomina, občutka užitka, nagrade, proizvodnje prolaktina, mehanizmov za uravnavanje spanja, nekaterih kognitivnih sposobnosti in razpona pozornosti.
Dopaminergično področje vključuje več možganskih mest, vključno z pars compacta od substantia nigra in ventralno tegmentalno področje srednjih možganov.
Nenormalne ravni dopamina so odgovorne za več patoloških stanj. Eno od teh patoloških stanj je dobro znana Parkinsonova bolezen.
Kaj je dopamin?
Dopamin je organska molekula, ki spada v družino kateholaminov in ima pomembno vlogo nevrotransmiterja v možganih ljudi in drugih živali.
Dopamin je tudi predhodna molekula, iz katere celice s pomočjo posebnih procesov izpeljejo še dva nevrotransmiterja iz družine kateholaminov: noradrenalin (ali noradrenalin) in epinefrin (ali adrenalin).
KAJ SO NEUROTRANSMITERJI?
Nevrotransmiterji so kemikalije, ki celicam v živčnem sistemu, tako imenovanim nevronom, omogočajo medsebojno komunikacijo.
V nevronih se nevrotransmiterji nahajajo v majhnih mehurčkih; vezikli so primerljivi z vrečkami, omejenimi z dvojno plastjo fosfolipidov, zelo podobno tisti v citoplazemski membrani generično zdrave evkariontske celice.
Znotraj veziklov nevrotransmiterji ostanejo inertni, dokler živčni impulz ne prispe v nevrone, v katerih prebivajo.
Živčni impulzi pravzaprav spodbujajo sproščanje veziklov s strani nevronov, ki jih vsebujejo.
S sproščanjem veziklov nevrotransmiterji pobegnejo iz živčnih celic, zasedejo tako imenovani sinaptični prostor (ki je poseben prostor med dvema zelo bližnjima nevronoma) in sodelujejo s sosednjimi nevroni, natančneje z membranskimi receptorji prej omenjeni nevroni. Interakcija nevrotransmiterjev z nevroni, nameščenimi v neposredni bližini, pretvori začetni živčni impulz v zelo specifičen celični odziv, ki je odvisen od vrste nevrotransmiterja in vrste receptorjev, ki so prisotni na vpletenih nevronih.
Preprosteje povedano, nevrotransmiterji so kemični posredniki, ki jih živčni impulzi sproščajo, da sprožijo določen celični mehanizem.
Poleg dopamina in njegovih derivatov, noradrenalina in epinefrina, so drugi pomembni človeški nevrotransmiterji: glicin, serotonin, melatonin, gama-aminomaslena kislina (GABA) in vazopresin.
KEMIJSKO IME DOPAMINA
Kemično ime dopamina je 4- (2-aminoetil) benzen-1,2-diol.
ZGODOVINA DOPAMINE
Zanimivo je, da je dopamin nevrotransmiter, ki so ga raziskovalci najprej sintetizirali v laboratoriju in nato našli v človeških možganskih tkivih.
Od leta 1910 sta zaslužna za laboratorijsko sintezo dopamina George Barger in James Ewens, dva angleška kemika podjetja. Dobrodošli iz Londona.
Da je dopamin molekula, ki je naravno prisotna v možganih, je odkrila angleška raziskovalka Kathleen Montagu leta 1957 v laboratorijih Bolnišnica Runwell iz Londona.
Leto po odkritju dopamina v možganskih tkivih, nato leta 1958, sta znanstvenika Arvid Carlsson in Nils-Ake Hillarp, zaposlena v laboratorijih za kemijsko farmakologijo Nacionalnega inštituta za srce Švedske, prvič opredelila in opisala vlogo nevrotransmiter, prekrit z dopaminom.
Za to pomembno ugotovitev in za ugotovitev, da dopamin ni le predhodnik norepinefrina in epinefrina, je Carlsson prejel tudi Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino.
Od kod prihaja ime DOPAMIN?
Znanstvena skupnost je sprejela izraz "dopamin", ker je bila molekula predhodnika, iz katere sta George Barger in James Ewens sintetizirala dopamin, tako imenovana L-DOPA.
Kemična struktura
Kot je navedeno, je dopamin kateholamin.
Kateholamini so organske molekule, pri katerih je prisotnost benzenskega obroča, združenega v dve hidroksilni skupini OH, ponavljajoča. Ta benzenski obroč v kombinaciji z dvema OH hidroksilnima skupinama ima kemijsko formulo C6H3 (OH) 2.
V primeru dopamina je ta snov združena med benzenskim obročem z dvema hidroksilnima skupinama, značilnima za kateholamine, in etilaminom.
Etilamin skupina je organska spojina, v kateri sodelujeta dva ogljikova atoma in en dušik in ima naslednjo kemijsko formulo: CH2-CH2-NH2.
Glede na dve kemijski formuli, o kateri smo poročali zgoraj, in sicer skupino benzena z dvema skupinama OH in formulo skupine etilamina, je končna kemična formula dopamina: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
Spodnje številke prikazujejo kemijsko strukturo generičnega kateholamina, hidroksilne skupine, etilamin skupine, dopamina in L-DOPA.
Slika: za razliko od dopamina ima L -DOPA karboksilno skupino, vezano na enega od dveh ogljikovih atomov etilamin skupine.Karboksilna skupina - katere kemična formula je COOH - je rezultat združevanja ogljika z atomom kisika in hidroksilno skupino.
KEMIJSKE LASTNOSTI
Tako kot mnoge molekule, sestavljene iz skupine etilamina, je tudi 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 zgodi?
Pot naravne sinteze (ali biosinteze) dopamina vključuje štiri osnovne korake in se začne z aminokislino L-fenilalanin.
Na preprost in shematičen način lahko biosintezo dopamina povzamemo na naslednji način:
L-fenilalanin, L-tirozin, L-DOPA, dopamin
Pretvorba L-fenilalanina v L-tirozin in pretvorba L-tirozina v L-DOPA sta sestavljeni iz dveh reakcij hidroksilacije. V kemiji je reakcija hidroksilacije reakcija, na koncu katere molekula pridobi OH hidroksilno skupino.
Prva reakcija hidroksilacije, to je L-fenilalanin ⇒ L-tirozin, se pojavi zahvaljujoč delovanju encima, znanega kot fenilalanin hidroksilaza.
Reakcija L-tirozin in L-DOPA pa poteka po zaslugi delovanja encima, znanega kot tirozin hidroksilaza.
Zadnji korak, tisti, ki daje dopamin iz L-DOPA, je reakcija dekarboksilacije.
Na kemijskem področju reakcija dekarboksilacije ustreza procesu, na koncu katerega takšna molekula izgubi eno ali več COOH karboksilnih skupin.
Zagotavljanje reakcije dekarboksilacije, ki povzroči L-DOPA, je encim, imenovan L-aminokislinska dekarboksilaza (ali DOPA dekarboksilaza).
SEDEŽ SINTEZE DOPAMINA
V človeškem telesu biosintezo dopamina večinoma izvajajo tako imenovani nevroni dopaminergičnega območja in v manjši meri medularni del nadledvičnih (ali nadledvičnih) žlez.
Nevroni dopaminergičnega območja ali dopaminergični nevroni so živčne celice, ki se nahajajo v:
- Črna substanca, natančno v t.i Pars compacta od substantia nigra. Tam substantia nigra (ali črna snov) se nahaja v srednjem možganu, ki je eno od treh glavnih področij, ki sestavljajo možgansko deblo.
Čeprav je del možganskega debla, substantia nigra deluje pod vodstvom jeder osnove (ali bazalnih ganglij) telencefalona; telencefalon so možgani.
Po različnih znanstvenih študijah je pars compacta od substantia nigra je glavno mesto sinteze dopamina v človeškem telesu. - Ventralno tegmentalno območje. Tudi na ravni srednjih možganov ima ventralno tegmentalno območje dopaminergične nevrone, katerih razširitve dosežejo različna živčna področja, vključno z: nucleus accumbens, prefrontalno skorjo, amigdalo in hipokampus.
- Zadnji hipotalamus. Razširitve dopaminergičnih nevronov zadnjega hipotalamusa dosežejo hrbtenjačo.
- Arkadno jedro hipotalamusa in paraventrikularno jedro hipotalamusa. Dopaminergični nevroni teh dveh področij imajo razširitve, ki segajo do hipofize in imajo nalogo vplivati na proizvodnjo prolaktina.
- Negotovo območje subtalamusa.
DEGRADACIJA
Naravna razgradnja dopamina v neaktivne presnovke se lahko pojavi na dva različna načina in vključuje tri encime:
- monoaminooksidaza (ali MAO),
- katehol-O-metiltransferaza (COMT)
- aldehid dehidrogenaza.
Oba načina naravne razgradnje dopamina vodijo v nastanek snovi, znane kot homovanilna kislina (HVA).
Slika: dva možna načina biorazgradnje dopamina. Iz: wikipedia.org
Funkcije
Dopamin opravlja številne funkcije, tako na ravni centralnega živčnega sistema kot na ravni perifernega živčnega sistema.
Kar zadeva centralni živčni sistem, je dopamin nevrotransmiter, ki sodeluje pri:
- Nadzor gibanja
- Mehanizem izločanja hormona prolaktina
- Preverjanje zmogljivosti pomnilnika
- Mehanizmi nagrade in užitka
- Nadzor spretnosti pozornosti
- Nadzor nekaterih vidikov vedenja in nekaterih kognitivnih funkcij
- Mehanizem spanja
- Nadzor razpoloženja
- Mehanizmi, na katerih temelji učenje
Kar zadeva periferni živčni sistem, dopamin deluje:
- Kot vazodilatator
- Kot stimulans izločanja natrija skozi urin
- Kot dejavnik, ki spodbuja črevesno gibljivost
- Kot dejavnik, ki zmanjšuje aktivnost limfocitov
- Kot dejavnik, ki zmanjšuje izločanje insulina pri Langerhansovih otočkih (celice trebušne slinavke)
DOPAMINERGIČNI RECEPTORJI
Po sproščanju v sinaptični prostor dopamin učinkuje 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 proizvaja dopamin, je odvisen od podtipa dopaminskih receptorjev, s katerim sam dopamin medsebojno deluje.
Z drugimi besedami, celični učinki dopamina se razlikujejo glede na dopaminski receptor, vključen v interakcijo.
V možganih se gostota porazdelitve dopaminergičnih receptorjev razlikuje od možganskega področja do možganskega področja.Z drugimi besedami, vsako področje možganov ima svojo količino dopaminergičnih receptorjev.
Biologi menijo, da je ta drugačna gostota porazdelitve receptorjev odvisna od funkcij, ki jih morajo pokrivati področja možganov.
DOPAMINA IN GIBANJE
Motorne sposobnosti človeka (pravilnost gibov, hitrost gibov itd.) So odvisne od dopamina, ki substantia nigra sproščanja pod delovanjem bazalnih ganglijev.
Pravzaprav, če se dopamin sprosti iz substantia nigra je manj kot običajno, gibi postanejo počasnejši in neusklajeni. Nasprotno, če je dopamin količinsko višji od običajnega, začne človeško telo izvajati nepotrebna gibanja, zelo podobna tikom.
Zato je natančna regulacija sproščanja dopamina s strani substantia nigra, bistveno je, da se človek pravilno premika, izvaja usklajene kretnje in s pravo hitrostjo.
IZPUST DOPAMINA IN PROLAKTINA
Dopamin, ki izvira iz dopaminergičnih nevronov obokanega jedra in paraventrikularnega jedra, zavira izločanje hormona prolaktina v laktotropnih celicah hipofize.
Kot je enostavno razumeti, odsotnost ali zmanjšana prisotnost dopamina, ki prihaja iz zgoraj omenjenih okrožij, pomeni večjo aktivnost laktotropnih celic hipofize, torej večjo proizvodnjo prolaktina.
Dopamin, ki zavira izločanje prolaktina, ima alternativno ime "faktor zaviranja prolaktina" (PIF).
Če želite izvedeti, kakšni so učinki prolaktina, lahko bralci kliknejo tukaj.
DOPAMIN IN SPOMIN
Več znanstvenih raziskav je pokazalo, da ustrezne ravni dopamina v prefrontalni skorji 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 ravni dopamina, ki izvirajo iz prefrontalne skorje, zmanjšajo ali povečajo, začne delovati spomin.
DOPAMIN, UGODNOST IN NAGRADA
Dopamin je posrednik v veselje in nagrajevanje.
Dejansko po zanesljivih študijah možgani človeka sproščajo dopamin, ko »doživijo« okoliščine ali prijetne dejavnosti, na primer obrok na osnovi dobre hrane ali zadovoljivo spolno aktivnost.
Nevroni dopaminergičnega območja, ki so najbolj vključeni v mehanizme nagrajevanja in užitka, so jezgra navadnega in prefrontalna skorja.
DOPAMIN IN POZOR
Dopamin s poreklom iz prefrontalne skorje podpira sposobnosti pozornosti.
Zanimiva raziskava je pokazala, da so nizke koncentracije dopamina v prefrontalni skorji pogosto povezane s stanjem, znanim kot motnja pozornosti in hiperaktivnost.
DOPAMIN IN KOGNITIVNE FUNKCIJE
Povezava med dopaminom in kognitivnimi sposobnostmi je očitna pri vseh morbidnih stanjih, za katera je značilna "sprememba dopaminergičnih nevronov prefrontalne skorje.
Pravzaprav so v prej omenjenih morbidnih stanjih poleg zgoraj omenjenih sposobnosti pozornosti in delovnega spomina - tudi nevrokognitivne funkcije, sposobnost reševanje problema itd.
Patologije
Dopamin ima osrednjo vlogo pri številnih zdravstvenih stanjih, vključno s: Parkinsonovo boleznijo, motnjo pozornosti s hiperaktivnostjo (ADHD), shizofrenijo / psihozo in odvisnostjo od nekaterih zdravil in zdravil.
Poleg tega bi bil po nekaterih znanstvenih študijah odgovoren za boleče občutke, ki so značilni za nekatera morbidna stanja (fibromialgija, sindrom nemirnih nog, sindrom pekočih ust) in slabost, povezano z bruhanjem.
Droge
Zdravila
- Kokain
- Amfetamini
- Metamfetamin
- Ekstazi (MDMA)
- Ritalin
- Psihostimulansi
Če želite izvedeti več:
- Parkinsonova bolezen
- ADHD
- Shizofrenija
Zanimivosti in druge informacije
Za dopolnitev doslej povedanega je nekaj dodatnih informacij o dopaminu:
- Pretvorba dopamina v norepinefrin je reakcija hidroksilacije, ki jo izvede encim, znan kot dopamin beta-hidroksilaza.
Pretvorba dopamina v adrenalin pa je reakcija, ki nastane zaradi posega v encim, znan kot feniletanolamin N-metiltransferaza. - Nedavne študije so pokazale, da očesna mrežnica gosti tudi nekatere dopaminergične nevrone.
Te živčne celice imajo posebnost, da so aktivne v urah svetlobe in da so utišane v urah teme. - Dopaminergični receptorji, ki so najbolj prisotni v človeškem živčnem sistemu, so receptorji D1, ki jim kmalu sledijo receptorji D2.
V primerjavi s podtipi D1 in D2 so receptorji D3, D4 in D5 prisotni na bistveno nižjih ravneh. - Po mnenju strokovnjakov je zloraba drog med okoliščinami, ki spodbujajo sproščanje dopamina užitka in nagrade.
Pravzaprav se zdi, da jemanje drog, kot je kokain, povečuje raven dopamina, tako kot dobra hrana ali zadovoljuje spolno aktivnost. - Zdravniki načrtujejo zdravljenje na podlagi injekcij dopamina v prisotnosti: hipotenzije, bradikardije, srčnega popuščanja, srčnega napada, srčnega zastoja in odpovedi ledvic.
- Fiziološko staranje, ki mu je podvržen vsak človek, sovpada s padcem ravni dopamina v živčnem sistemu.
Po nekaterih znanstvenih študijah je starostno zmanjšanje delovanja možganov deloma posledica tega padca ravni dopamina v živčnem sistemu.
Glej tudi: Dopamin agonisti
