Všeobecnosť
Dopamín je dôležitý neurotransmiter z rodiny katecholamínov, ktorý kontroluje: pohyb, takzvanú pracovnú pamäť, pocit potešenia, odmeny, produkciu prolaktínu, mechanizmy regulácie spánku, niektoré kognitívne schopnosti a rozsah pozornosti.
Dopaminergická oblasť zahŕňa niekoľko miest mozgu, vrátane pars compacta z substantia nigra a ventrálna tegmentálna oblasť stredného mozgu.
Abnormálne hladiny dopamínu sú zodpovedné za niekoľko patologických stavov. Jedným z týchto patologických stavov je dobre známa Parkinsonova choroba.
Čo je dopamín?
Dopamín je organická molekula patriaca do rodiny katecholamínov, ktorá hrá dôležitú úlohu neurotransmitera v mozgu ľudí a iných zvierat.
Dopamín je tiež prekurzorovou molekulou, z ktorej bunky špecifickými procesmi získavajú ďalšie dva neurotransmitery z rodiny katecholamínov: norepinefrín (alebo noradrenalín) a epinefrín (alebo adrenalín).
ČO SÚ NEUROTRANSMITTERI?
Neurotransmitery sú chemikálie, ktoré umožňujú vzájomnú komunikáciu buniek nervového systému, takzvaných neurónov.
V neurónoch sa neurotransmitery nachádzajú vo vnútri malých vezikúl; vezikuly sú porovnateľné s vakmi, ohraničenými dvojitou vrstvou fosfolipidov, veľmi podobnými cytoplazmatickej membráne generickej zdravej eukaryotickej bunky.
Vo vnútri vezikúl zostávajú neurotransmitery inertné, kým nervový impulz nepríde do neurónov, v ktorých sídlia.
Nervové impulzy v skutočnosti stimulujú uvoľnenie vezikúl neurónmi, ktoré ich obsahujú.
Po uvoľnení vezikúl uniknú neurotransmitery z nervových buniek, zaberajú takzvaný synaptický priestor (čo je konkrétny priestor medzi dvoma veľmi blízkymi neurónmi) a interagujú so susednými neurónmi, presnejšie s membránovými receptormi vyššie uvedené neuróny. Interakcia neurotransmiterov s neurónmi umiestnenými v bezprostrednej blízkosti transformuje počiatočný nervový impulz na veľmi špecifickú bunkovú odpoveď, ktorá závisí od typu neurotransmitera a typu receptorov prítomných na príslušných neurónoch.
Jednoducho povedané, neurotransmitery sú chemické posly, ktoré nervové impulzy uvoľňujú na vyvolanie určitého bunkového mechanizmu.
Okrem dopamínu a jeho derivátov, norepinefrínu a epinefrínu sú ďalšími dôležitými ľudskými neurotransmitermi: glycín, serotonín, melatonín, kyselina gama-aminomaslová (GABA) a vazopresín.
CHEMICKÝ NÁZOV DOPAMINE
Chemický názov dopamínu je 4- (2-aminoetyl) benzén-1,2-diol.
HISTÓRIA DOPAMINY
Je zvláštne, že dopamín je neurotransmiter, ktorý vedci najskôr syntetizovali v laboratóriu a potom ho našli v tkanivách ľudského mozgu.
Z roku 1910 sú zásluhy o laboratórnu syntézu dopamínu George Barger a James Ewens, dvaja anglickí chemici spoločnosti. Vitaj z Londýna.
Avšak aby zistil, že dopamín je molekula prirodzene prítomná v mozgu, bol anglický výskumník Kathleen Montagu, v roku 1957, v laboratóriách Runwellova nemocnica z Londýna.
Rok po objavení dopamínu v mozgových tkanivách, potom v roku 1958, vedci Arvid Carlsson a Nils-Ake Hillarp, zamestnanci laboratórií chemickej farmakológie Národného srdcového ústavu vo Švédsku, prvýkrát identifikovali a popísali úlohu neurotransmiter, pokrytý dopamínom.
Za toto dôležité zistenie a zistenie, že dopamín nie je len prekurzorom norepinefrínu a epinefrínu, získal Carlsson aj Nobelovu cenu za fyziológiu alebo medicínu.
Odkiaľ pochádza názov DOPAMINE?
Vedecká komunita prijala termín „dopamín“, pretože prekurzorová molekula, z ktorej George Barger a James Ewens syntetizovali dopamín, bola takzvaná L-DOPA.
Chemická štruktúra
Ako je uvedené, dopamín je katecholamín.
Katecholamíny sú organické molekuly, v ktorých sa opakuje prítomnosť benzénového kruhu spojeného s dvoma hydroxylovými skupinami OH. Tento benzénový kruh kombinovaný s dvoma hydroxylovými skupinami OH má chemický vzorec C6H3 (OH) 2.
V prípade dopamínu táto látka spočíva v spojení benzénového kruhu s dvoma hydroxylovými skupinami, typickými pre katecholamíny, a etylamínovou skupinou.
Etylamínová skupina je organická zlúčenina, v ktorej sa zúčastňujú dva atómy uhlíka a jeden dusík, a ktorá má nasledujúci chemický vzorec: CH2-CH2-NH2.
Vo svetle dvoch vyššie uvedených chemických vzorcov, a to benzénovej skupiny s dvoma OH skupinami a etylamínovej skupiny, je konečný chemický vzorec dopamínu: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
Nasledujúce obrázky znázorňujú chemickú štruktúru generického katecholamínu, hydroxylovej skupiny, etylamínovej skupiny, dopamínu a L-DOPA.
Obrázok: Na rozdiel od dopamínu má L -DOPA karboxylovú skupinu viazanú na jeden z dvoch atómov uhlíka etylamínovej skupiny. Karboxylová skupina, ktorej chemický vzorec je COOH, je výsledkom spojenia uhlíka s atómom kyslíka a hydroxylová skupina.
CHEMICKÉ VLASTNOSTI
Ako mnoho molekúl tvorených etylamínovou skupinou je dopamín organickou zásadou.
To znamená, že v kyslom prostredí je spravidla v protonizovanej forme; zatiaľ čo v základnom prostredí je zvyčajne v neprotonizovanej forme.
Zhrnutie: Ako a kde sa to deje?
Prirodzená cesta syntézy (alebo biosyntézy) dopamínu zahŕňa štyri základné kroky a začína aminokyselinou L-fenylalanín.
Biosyntézu dopamínu je možné jednoducho a schematicky zhrnúť takto:
L-fenylalanín ⇒ L-tyrozín ⇒ L-DOPA ⇒ dopamín
Konverzia L-fenylalanínu na L-tyrozín a konverzia L-tyrozínu na L-DOPA pozostávajú z dvoch hydroxylačných reakcií. V chémii je hydroxylačná reakcia reakcia, na konci ktorej molekula získa hydroxylovú skupinu OH.
Prvá hydroxylačná reakcia, tj. L-fenylalanín ⇒ L-tyrozín, nastáva vďaka zásahu enzýmu známeho ako fenylalanínhydroxyláza.
Reakcia L-tyrozín ⇒ L-DOPA na druhej strane prebieha vďaka zásahu enzýmu známeho ako tyrozínhydroxyláza.
Posledným krokom, ktorý poskytuje dopamín z L-DOPA, je dekarboxylačná reakcia.
V chemickom poli dekarboxylačná reakcia zodpovedá procesu, na konci ktorého takáto molekula stráca jednu alebo viac karboxylových skupín COOH.
Dekarboxylačnou reakciou, ktorá vedie k vzniku L-DOPA, je enzým nazývaný L-aminokyselinová dekarboxyláza (alebo DOPA dekarboxyláza).
SEDAČKA SYNTÉZY DOPAMÍNU
V ľudskom tele biosyntézu dopamínu vykonávajú hlavne takzvané neuróny dopaminergnej oblasti a v menšej miere dreňová časť nadobličiek (alebo nadobličiek).
Neuróny dopaminergnej oblasti alebo dopaminergné neuróny sú nervové bunky umiestnené v:
- Substantia nigra, presne v tzv Pars compacta z substantia nigra. Tam substantia nigra (alebo čierna látka) sa odohráva v strednom mozgu, ktorý je jednou z troch hlavných oblastí, ktoré tvoria mozgový kmeň.
Hoci je substantia nigra súčasťou mozgového kmeňa, pôsobí pod vedením jadier bázy (alebo bazálnych ganglií) telencefalonu; telencephalon je mozog.
Podľa rôznych vedeckých štúdií, pars compacta z substantia nigra je to hlavné miesto syntézy dopamínu, prítomné v ľudskom tele. - Ventrálna tegmentálna oblasť. Tiež na úrovni stredného mozgu má ventrálna tegmentálna oblasť dopaminergické neuróny, ktorých rozšírenia zasahujú rôzne nervové oblasti vrátane: nucleus accumbens, prefrontálnej kôry, amygdaly a hippocampu.
- Zadný hypotalamus. Rozšírenia dopaminergných neurónov zadného hypotalamu sa dostávajú do miechy.
- Oblúkové jadro hypotalamu a paraventrikulárne jadro hypotalamu. Dopaminergické neuróny týchto dvoch oblastí majú rozšírenia, ktoré sa dostávajú do hypofýzy. Tu majú za úlohu ovplyvniť produkciu prolaktínu.
- Neistá oblasť subthalamu.
DEGRADÁCIA
Prirodzený rozklad dopamínu na neaktívne metabolity môže nastať dvoma odlišnými spôsobmi a zahŕňa tri enzýmy:
- monoaminooxidáza (alebo MAO),
- katechol-O-metyltransferáza (COMT)
- aldehyddehydrogenázu.
Oba spôsoby prirodzeného rozkladu dopamínu vedú k tvorbe látky známej ako kyselina homovanylová (HVA).
Obrázok: dva možné spôsoby biodegradácie dopamínu. Od: wikipedia.org
Funkcie
Dopamín plní množstvo funkcií, a to ako na úrovni centrálneho nervového systému, tak aj na úrovni periférneho nervového systému.
Pokiaľ ide o centrálny nervový systém, dopamín je neurotransmiter, ktorý sa podieľa na:
- Pohybové ovládanie
- Mechanizmus vylučovania hormónu prolaktínu
- Kontrola kapacity pamäte
- Mechanizmy odmeny a potešenia
- Ovládanie pozornosti
- Kontrola niektorých aspektov správania a niektorých kognitívnych funkcií
- Mechanizmus spánku
- Kontrola nálady
- Mechanizmy, ktoré sú základom učenia
Pokiaľ ide o periférny nervový systém, dopamín pôsobí:
- Ako vazodilatátor
- Ako stimulant vylučovania sodíka močom
- Ako faktor podporujúci črevnú motilitu
- Ako faktor, ktorý znižuje aktivitu lymfocytov
- Ako faktor, ktorý znižuje sekréciu inzulínu Langerhansovými ostrovčekmi (beta bunky pankreasu)
DOPAMINERGICKÉ RECEPTORY
Po uvoľnení do synaptického priestoru dopamín uplatňuje svoje účinky interakciou s takzvanými dopaminergnými receptormi, prítomnými na membráne rôznych nervových buniek.
U cicavcov - teda aj u ľudí - existuje 5 rôznych podtypov dopaminergných receptorov. Názvy týchto 5 receptorových podtypov sú veľmi jednoduché: D1, D2, D3, D4 a D5.
Odozva vyvolaná dopamínom závisí od podtypu dopamínového receptora, s ktorým interaguje samotný dopamín.
Inými slovami, bunkové účinky dopamínu sa líšia v závislosti od dopamínového receptora zapojeného do interakcie.
V mozgu sa hustota distribúcie dopaminergných receptorov líši od oblasti mozgu k oblasti mozgu. Inými slovami, každá oblasť mozgu má svoje vlastné množstvo dopaminergných receptorov.
Biológovia sa domnievajú, že táto rôzna hustota distribúcie receptorov závisí od funkcií, ktoré musia oblasti mozgu pokrývať.
DOPAMINA A POHYB
Motorické schopnosti človeka (správnosť pohybov, rýchlosť pohybov atď.) Závisia od dopamínu, ktorý substantia nigra uvoľňuje sa pôsobením bazálnych ganglií.
V skutočnosti, ak sa dopamín uvoľní z substantia nigra je menej ako normálne, pohyby sú pomalšie a nekoordinované. Naopak, ak je dopamín kvantitatívne vyšší ako normálne, ľudské telo začne vykonávať nepotrebné pohyby, veľmi podobné tikám.
Preto je jemná regulácia uvoľňovania dopamínu pomocou substantia nigra„Je nevyhnutné, aby sa ľudská bytosť pohybovala správne, koordinovane gestami a správnou rýchlosťou.
DOPAMÍN A PROLAKTÍN UVOĽŇUJE
Dopamín pochádzajúci z dopaminergných neurónov oblúkového jadra a paraventrikulárneho jadra inhibuje sekréciu hormónu prolaktínu laktotropickými bunkami hypofýzy.
Ako je ľahké pochopiť, neprítomnosť alebo znížená prítomnosť dopamínu pochádzajúceho z vyššie uvedených oblastí znamená väčšiu aktivitu laktotropných buniek hypofýzy, a teda väčšiu produkciu prolaktínu.
Dopamín, ktorý inhibuje sekréciu prolaktínu, má alternatívny názov „faktor inhibujúci prolaktín“ (PIF).
Ak sa chcú čitatelia dozvedieť, aké účinky má prolaktín, môžu kliknúť sem.
DOPAMÍN A PAMÄŤ
Niekoľko vedeckých výskumov ukázalo, že adekvátne hladiny dopamínu v prefrontálnej kôre zlepšujú takzvanú pracovnú pamäť.
Podľa definície je pracovná pamäť „systémom dočasnej údržby a manipulácie s informáciami počas vykonávania rôznych kognitívnych úloh, ako je porozumenie,„ učenie a zdôvodnenie “.
Ak sa hladina dopamínu pochádzajúceho z prefrontálnej kôry zníži alebo zvýši, pracovná pamäť začne trpieť.
DOPAMÍN, POTEŠENIE A ODMENA
Dopamín je mediátorom potešenia a odmien.
Podľa spoľahlivých štúdií mozog ľudskej bytosti uvoľňuje dopamín, keď „zažije“ okolnosti alebo príjemné činnosti, ako je jedlo na základe dobrého jedla alebo uspokojujúca sexuálna aktivita.
Neuróny dopaminergickej oblasti, ktoré sú najviac zapojené do mechanizmov odmeňovania a potešenia, sú neuróny jadra accumbens a prefrontálnej kôry.
DOPAMÍN A POZOR
Dopamín pochádzajúci z prefrontálnej kôry podporuje pozornosť.
Zaujímavý výskum ukázal, že nízke koncentrácie dopamínu v prefrontálnej kôre sú často spojené so stavom známym ako porucha pozornosti s hyperaktivitou.
DOPAMÍN A KOGNITÍVNE FUNKCIE
Súvislosť medzi dopamínom a kognitívnymi schopnosťami je evidentná vo všetkých chorobných stavoch charakterizovaných „zmenou dopaminergných neurónov prefrontálnej kôry.
V uvedených chorobných podmienkach totiž okrem spomínaných schopností pozornosti a pracovnej pamäte - aj neurokognitívnych funkcií, schopnosti riešenie problémov atď.
Patológie
Dopamín hrá ústrednú úlohu v niekoľkých zdravotných stavoch, vrátane: Parkinsonovej choroby, poruchy pozornosti s hyperaktivitou (ADHD), schizofrénie / psychózy a závislosti na určitých liekoch a liekoch.
Okrem toho by podľa niektorých vedeckých štúdií zodpovedal za bolestivé pocity, ktoré charakterizujú niektoré chorobné stavy (fibromyalgia, syndróm nepokojných nôh, syndróm pálenia v ústach) a za nevoľnosť spojenú s vracaním.
Drogy
Lieky
- Kokaín
- Amfetamíny
- Metamfetamín
- Extáza (MDMA)
- Ritalin
- Psychostimulanciá
Ak chcete vedieť viac:
- Parkinsonova choroba
- ADHD
- Schizofrénia
Kuriozity a ďalšie informácie
Na doplnenie toho, čo bolo doteraz povedané, uvádzame niekoľko ďalších informácií týkajúcich sa dopamínu:
- Konverzia dopamínu na norepinefrín je hydroxylačná reakcia, ktorú vykonáva enzým známy ako dopamín beta-hydroxyláza.
Konverzia dopamínu na adrenalín je na druhej strane reakciou, ktorá prebieha v dôsledku zásahu enzýmu známeho ako fenyletanolamín N-metyltransferáza. - Nedávne štúdie ukázali, že očná sietnica tiež hostí niektoré dopaminergné neuróny.
Tieto nervové bunky sa vyznačujú predovšetkým aktivitou počas hodín svetla a tým, že sú počas hodín tmy umlčané. - Dopaminergné receptory, ktoré sú v ľudskom nervovom systéme prítomné najviac, sú receptory D1, za ktorými nasledujú receptory D2.
V porovnaní s podtypmi D1 a D2 sú receptory D3, D4 a D5 prítomné vo výrazne nižších hladinách. - Podľa odborníkov je zneužívanie drog jednou z okolností, ktoré uprednostňujú uvoľnenie dopamínu v potešení a odmene.
V skutočnosti sa zdá, že užívanie drog, ako je kokaín, vedie k zvýšeniu hladiny dopamínu, rovnako ako dobré jedlo alebo uspokojovanie sexuálnych aktivít. - Lekári plánujú liečbu na základe injekcií dopamínu v prítomnosti: hypotenzie, bradykardie, srdcového zlyhania, srdcového infarktu, zástavy srdca a zlyhania obličiek.
- Psychologické starnutie, ktorému je každý človek vystavený, sa zhoduje s poklesom hladín dopamínu v nervovom systéme.
Podľa niektorých vedeckých štúdií je vekom podmienený pokles funkcie mozgu čiastočne spôsobený týmto poklesom hladín dopamínu v nervovom systéme.
Pozri tiež: Dopamínové agonistické lieky
