Općenitost
Dopamin je važan neurotransmiter obitelji katekolamina, s kontrolnom funkcijom: kretanja, takozvane radne memorije, osjećaja zadovoljstva, nagrade, proizvodnje prolaktina, mehanizama regulacije sna, nekih kognitivnih sposobnosti i raspona pažnje.
Dopaminergičko područje uključuje nekoliko dijelova mozga, uključujući pars compacta od substantia nigra i ventralno tegmentalno područje srednjeg mozga.
Nenormalne razine dopamina odgovorne su za nekoliko patoloških stanja. Jedno od tih patoloških stanja je dobro poznata Parkinsonova bolest.
Što je dopamin?
Dopamin je organska molekula, koja pripada obitelji katekolamina, koja igra važnu ulogu neurotransmitera u mozgu ljudi i drugih životinja.
Dopamin je također molekula prethodnica iz koje stanice, pomoću specifičnih procesa, izvode dva druga neurotransmitera iz obitelji katekolamina: norepinefrin (ili noradrenalin) i epinefrin (ili adrenalin).
ŠTO SU NEUROTRANSMITERI?
Neurotransmiteri su kemikalije koje omogućuju stanicama u živčanom sustavu, takozvanim neuronima, međusobnu komunikaciju.
U neuronima se neurotransmiteri nalaze unutar malih mjehurića; mjehurići su usporedivi s vrećicama, omeđeni dvostrukim slojem fosfolipida, vrlo sličnim onom citoplazmatske membrane generički zdrave eukariotske stanice.
Unutar mjehurića neurotransmiteri ostaju inertni, sve dok živčani impuls ne stigne u neurone u kojima se nalaze.
Živčani impulsi, naime, potiču oslobađanje vezikula od strane neurona koji ih sadrže.
S oslobađanjem vezikula, neurotransmiteri bježe iz živčanih stanica, zauzimaju takozvani sinaptički prostor (koji je poseban prostor između dva vrlo bliska neurona) i stupaju u interakciju sa susjednim neuronima, točnije s membranskim receptorima gore spomenuti neuroni. Interakcija neurotransmitera s neuronima smještenim u neposrednoj blizini pretvara početni živčani impuls u vrlo specifičan stanični odgovor, koji ovisi o vrsti neurotransmitera i vrsti receptora prisutnih na uključenim neuronima.
Jednostavnije rečeno, neurotransmiteri su kemijski glasnici, koje živčani impulsi oslobađaju kako bi izazvali određeni stanični mehanizam.
Osim dopamina i njegovih derivata, norepinefrina i epinefrina, drugi važni ljudski neurotransmiteri su: glicin, serotonin, melatonin, gama-aminomaslačna kiselina (GABA) i vazopresin.
KEMIJSKI NAZIV DOPAMINA
Kemijski naziv dopamina je 4- (2-aminoetil) benzen-1,2-diol.
POVIJEST DOPAMINE
Zanimljivo je da je dopamin neurotransmiter koji su istraživači prvo sintetizirali u laboratoriju, a zatim pronašli u tkivima ljudskog mozga.
Od 1910. godine zasluge za laboratorijsku sintezu dopamina imaju George Barger i James Ewens, dva engleska kemičara tvrtke. dobro došli iz Londona.
Međutim, da bi otkrila da je dopamin molekula prirodno prisutna u mozgu, engleska je istraživačica Kathleen Montagu 1957. godine u laboratorijima Bolnica Runwell iz Londona.
Godinu dana nakon otkrića dopamina u tkivima mozga, zatim 1958. godine, znanstvenici Arvid Carlsson i Nils-Ake Hillarp, zaposlenici kemijskih farmakoloških laboratorija Nacionalnog instituta za srce Švedske, identificirali su i po prvi put opisali ulogu neurotransmiter, prekriven dopaminom.
Za ovaj važan nalaz i za utvrđivanje da dopamin nije samo prekursor norepinefrina i epinefrina, Carlsson je također dobio Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu.
ODAKLE IME DOPAMIN?
Znanstvena zajednica usvojila je izraz "dopamin" jer je molekula prekursora, iz koje su George Barger i James Ewens sintetizirali dopamin, bila takozvana L-DOPA.
Kemijska struktura
Kao što je navedeno, dopamin je kateholamin.
Kateholamini su organske molekule u kojima se ponavlja prisutnost benzenskog prstena spojenog na dvije hidroksilne skupine OH. Ovaj benzenski prsten u kombinaciji s dvije OH hidroksilne skupine ima kemijsku formulu C6H3 (OH) 2.
U slučaju dopamina, ova tvar se sastoji u sjedinjenju benzenskog prstena s dvije hidroksilne skupine, tipične za kateholamine, i s etilaminom.
Etilamin skupina je organski spoj u kojem sudjeluju dva atoma ugljika i jedan dušik, a koji ima sljedeću kemijsku formulu: CH2-CH2-NH2.
U svjetlu dviju gore navedenih kemijskih formula, naime one benzenske skupine s dvije OH skupine i one iz etilamin skupine, konačna kemijska formula dopamina je: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
Slike u nastavku prikazuju kemijsku strukturu generičkog kateholamina, hidroksilne skupine, etilamin grupe, dopamina i L-DOPA-e.
Slika: za razliku od dopamina, L -DOPA ima karboksilnu skupinu, vezanu za jedan od dva ugljikova atoma etilamin grupe.Karboksilna skupina - čija je kemijska formula COOH - rezultat je sjedinjenja ugljika s atomom kisika i hidroksilna skupina.
KEMIJSKA SVOJSTVA
Kao i mnoge molekule sastavljene od etilamin skupine, dopamin je organska baza.
To znači da je u kiselom okruženju općenito u protoniziranom obliku; dok je u osnovnom okruženju obično u neprotoniziranom obliku.
Sažetak: kako i gdje se to događa?
Put prirodne sinteze (ili biosinteze) dopamina uključuje četiri osnovna koraka i počinje s aminokiselinom L-fenilalanin.
Na jednostavan i shematski način, biosinteza dopamina može se sažeti na sljedeći način:
L-fenilalanin, L-tirozin, L-DOPA, dopamin
Pretvorba L-fenilalanina u L-tirozin i pretvorba L-tirozina u L-DOPA sastoje se od dvije reakcije hidroksilacije. U kemiji je reakcija hidroksilacije reakcija na kraju koje molekula dobije OH hidroksilnu skupinu.
Prva reakcija hidroksilacije, tj. L-fenilalanin ⇒ L-tirozin, događa se zahvaljujući intervenciji enzima poznatog kao fenilalanin hidroksilaza.
S druge strane, reakcija L-tirozin ⇒ L-DOPA odvija se zahvaljujući intervenciji enzima poznatog kao tirozin hidroksilaza.
Posljednji korak, onaj koji daje dopamin iz L-DOPA-e, je reakcija dekarboksilacije.
U kemijskom polju reakcija dekarboksilacije odgovara procesu na kraju kojega takva molekula izgubi jednu ili više COOH karboksilnih skupina.
Omogućavanje reakcije dekarboksilacije koja dovodi do nastanka L-DOPA je enzim zvan L-aminokiselina dekarboksilaza (ili DOPA dekarboksilaza).
SJEDIŠTE SINTEZE DOPAMINA
U ljudskom tijelu biosintezu dopamina uglavnom obavljaju takozvani neuroni dopaminergičkog područja i, u manjoj mjeri, medularni dio nadbubrežnih (ili nadbubrežnih) žlijezda.
Neuroni dopaminergičkog područja ili dopaminergični neuroni su živčane stanice koje se nalaze u:
- Substantia nigra, upravo u tzv Pars compacta od substantia nigra. Tamo substantia nigra (ili crna tvar) nalazi se u srednjem mozgu, koji je jedno od tri glavna područja koja čine moždano deblo.
Iako je dio moždanog debla, substantia nigra djeluje pod vodstvom jezgri baze (ili bazalnih ganglija) telencefalona; telencefalon je mozak.
Prema različitim znanstvenim istraživanjima, pars compacta od substantia nigra to je glavno mjesto sinteze dopamina, prisutno u ljudskom tijelu. - Ventralno tegmentalno područje. Također smješteno na razini srednjeg mozga, ventralno tegmentalno područje ima dopaminergične neurone, čiji nastavci dopiru do različitih živčanih područja, uključujući: nucleus accumbens, prefrontalni korteks, amigdalu i hipokampus.
- Stražnji hipotalamus. Produžeci dopaminergičkih neurona stražnjeg hipotalamusa dopiru do leđne moždine.
- Lučna jezgra hipotalamusa i paraventrikularna jezgra hipotalamusa. Dopaminergički neuroni ova dva područja imaju nastavke koji dopiru do hipofize i ovdje imaju zadatak utjecati na proizvodnju prolaktina.
- Neizvjesno područje subtalamusa.
DEGRADACIJA
Prirodni razgradnju dopamina u neaktivne metabolite može se dogoditi na dva različita načina i uključuje tri enzima:
- monoaminooksidaza (ili MAO),
- katehol-O-metiltransferaza (COMT)
- aldehid dehidrogenaza.
Oba načina prirodnog razgradnje dopamina dovode do stvaranja tvari poznate kao homovanilna kiselina (HVA).
Slika: dva moguća načina biorazgradnje dopamina. S: wikipedia.org
Funkcije
Dopamin obavlja brojne funkcije, kako na razini središnjeg živčanog sustava, tako i na razini perifernog živčanog sustava.
Što se tiče središnjeg živčanog sustava, dopamin je neurotransmiter koji sudjeluje u:
- Kontrola pokreta
- Mehanizam lučenja hormona prolaktina
- Provjera kapaciteta memorije
- Mehanizmi nagrade i zadovoljstva
- Kontrola vještina pažnje
- Kontrola nekih aspekata ponašanja i nekih kognitivnih funkcija
- Mehanizam spavanja
- Kontrola raspoloženja
- Mehanizmi na kojima se temelji učenje
Što se tiče perifernog živčanog sustava, dopamin djeluje:
- Kao vazodilatator
- Kao stimulans izlučivanja natrija, putem urina
- Kao faktor koji potiče pokretljivost crijeva
- Kao faktor koji smanjuje aktivnost limfocita
- Kao faktor koji smanjuje lučenje inzulina Langerhansovim otočićima (beta stanice gušterače)
DOPAMINERGIJSKI RECEPTORI
Nakon otpuštanja u sinaptički prostor, dopamin ostvaruje svoje učinke interakcijom s takozvanim dopaminergičkim receptorima, prisutnim na membrani različitih živčanih stanica.
U sisavaca - dakle i u ljudi - postoji 5 različitih podtipova dopaminergičkih receptora.Imena ovih 5 podtipova receptora vrlo su jednostavna: D1, D2, D3, D4 i D5.
Odgovor koji proizvodi dopamin ovisi o podtipu receptora dopamina, s kojim sam dopamin stupa u interakciju.
Drugim riječima, stanični učinci dopamina variraju ovisno o dopaminskom receptoru uključenom u interakciju.
U mozgu gustoća distribucije dopaminergičkih receptora varira od područja mozga do područja mozga. Drugim riječima, svako područje mozga ima svoju količinu dopaminergičkih receptora.
Biolozi vjeruju da ova različita gustoća distribucije receptora ovisi o funkcijama koje područja mozga moraju pokriti.
DOPAMINA I POKRET
Motorika ljudskog bića (ispravnost pokreta, brzina kretanja itd.) Ovisi o dopaminu koji substantia nigra oslobađanja pod djelovanjem bazalnih ganglija.
Zapravo, ako se dopamin oslobađa iz substantia nigra je manje od normalnog, pokreti postaju sporiji i nekoordinirani. Nasuprot tome, ako je dopamin količinski viši od normalnog, ljudsko tijelo počinje izvoditi nepotrebne pokrete, vrlo slične tikovima.
Stoga, fina regulacija oslobađanja dopamina od strane substantia nigra, bitno je da se ljudsko biće pravilno kreće, izvodeći koordinirane geste i pravom brzinom.
OSLOBAĐANJE DOPAMINA I PROLAKTINA
Dopamin podrijetlom iz dopaminergičkih neurona lučne jezgre i paraventrikularne jezgre inhibira lučenje hormona prolaktina pomoću stanica laktotropa hipofize.
Kao što je lako razumjeti, odsutnost ili smanjena prisutnost dopamina koji dolazi iz gore navedenih okruga implicira veću aktivnost laktotropnih stanica hipofize, dakle i veću proizvodnju prolaktina.
Dopamin koji inhibira lučenje prolaktina uzima alternativni naziv "faktor probiranja prolaktina" (PIF).
Čitatelji mogu saznati koji su učinci prolaktina ovdje.
DOPAMIN I SJEĆANJE
Nekoliko je znanstvenih istraživanja pokazalo da odgovarajuće razine dopamina u prefrontalnom korteksu poboljšavaju takozvanu radnu memoriju.
Po definiciji, radna memorija je "sustav za privremeno održavanje i manipulaciju informacijama tijekom izvršavanja različitih kognitivnih zadataka, poput razumijevanja," učenja i zaključivanja ".
Ako se razine dopamina podrijetlom iz prefrontalnog korteksa smanje ili povećaju, radna memorija počinje patiti.
DOPAMIN, ZADOVOLJSTVO I NAGRADA
Dopamin je posrednik zadovoljstva i nagrade.
Zapravo, prema pouzdanim studijama, mozak ljudskog bića oslobađa dopamin kada "doživi" okolnosti ili ugodne aktivnosti, poput obroka temeljenog na dobroj hrani ili zadovoljavajuće seksualne aktivnosti.
Neuroni dopaminergičkog područja koji su najviše uključeni u mehanizme nagrađivanja i zadovoljstva su oni jezgre akumbensa i prefrontalnog korteksa.
DOPAMIN I PAŽNJA
Dopamin podrijetlom iz prefrontalnog korteksa podržava vještine pažnje.
Zanimljiva istraživanja pokazala su da su niske koncentracije dopamina u prefrontalnom korteksu često povezane sa stanjem poznatim kao poremećaj hiperaktivnosti s deficitom pažnje.
DOPAMIN I KOGNITIVNE FUNKCIJE
Veza između dopamina i kognitivnih sposobnosti očita je u svim morbidnim stanjima karakteriziranim "promjenom dopaminergičkih neurona prefrontalnog korteksa.
Zapravo, u gore spomenutim morbidnim stanjima, uz prethodno spomenute sposobnosti pažnje i radne memorije - i neurokognitivne funkcije, sposobnost rješavanje problema itd.
Patologije
Dopamin ima središnju ulogu u nekoliko medicinskih stanja, uključujući: Parkinsonovu bolest, poremećaj hiperaktivnosti s nedostatkom pažnje (ADHD), shizofreniju / psihozu i ovisnost o određenim lijekovima i lijekovima.
Nadalje, prema nekim znanstvenim studijama, bila bi odgovorna za bolne senzacije koje karakteriziraju neka morbidna stanja (fibromijalgiju, sindrom nemirnih nogu, sindrom peckanja usta) i mučninu povezanu s povraćanjem.
Droga
Lijekovi
- Kokain
- Amfetamini
- Metamfetamin
- Ekstazi (MDMA)
- Ritalin
- Psihostimulansi
Da biste saznali više:
- Parkinsonova bolest
- ADHD
- Shizofrenija
Zanimljivosti i ostale informacije
Kako bismo nadopunili dosad rečeno, evo nekoliko dodatnih informacija u vezi s dopaminom:
- Pretvorba dopamina u norepinefrin reakcija je hidroksilacije koju provodi enzim poznat kao dopamin beta-hidroksilaza.
Pretvorba dopamina u adrenalin, s druge strane, reakcija je koja nastaje uslijed djelovanja enzima poznatog kao feniletanolamin N-metiltransferaza. - Nedavna istraživanja pokazala su da očna mrežnica također sadrži neke dopaminergične neurone.
Ove živčane stanice imaju posebnost da su aktivne tijekom sati svjetlosti i da su ušutkane tijekom sati mraka. - Najviše prisutni dopaminergički receptori u ljudskom živčanom sustavu su receptori D1, a ubrzo zatim slijede receptori D2.
U usporedbi s podtipovima D1 i D2, receptori D3, D4 i D5 prisutni su na znatno nižim razinama. - Prema stručnjacima, zlouporaba droga jedna je od okolnosti koje pogoduju oslobađanju dopamina užitka i nagrade.
Zapravo, čini se da uzimanje droga, poput kokaina, dovodi do povećanja razine dopamina, baš poput dobre hrane ili zadovoljavanja spolne aktivnosti. - Liječnici planiraju liječenje na temelju injekcija dopamina, u prisutnosti: hipotenzije, bradikardije, zatajenja srca, srčanog udara, zastoja srca i zatajenja bubrega.
- Fiziološko starenje kojem je podložno svako ljudsko biće podudara se sa padom razine dopamina u živčanom sustavu.
Prema nekim znanstvenim studijama, pad funkcije mozga povezan s dobi djelomično je posljedica tog pada razine dopamina u živčanom sustavu.
Vidi također: Lijekovi protiv dopamina
