Допамин

Общност

Допаминът е важен невротрансмитер от семейството на катехоламините, с контролна функция за: движение, така наречената работна памет, усещане за удоволствие, награда, производство на пролактин, механизми за регулиране на съня, някои когнитивни способности и обхват на внимание.

В човешкото тяло производството на допамин се дължи главно на т. Нар. Неврони на допаминергичната област и в по-малка степен на медуларната част на надбъбречните (или надбъбречните) жлези.
Допаминергичната област включва няколко места на мозъка, включително pars compacta от substantia nigra и вентралната тегментална област на средния мозък.
Анормалните нива на допамин са отговорни за няколко патологични състояния. Едно от тези патологични състояния е добре известната болест на Паркинсон.

Какво е допамин?

Допаминът е органична молекула, принадлежаща към семейството на катехоламините, която играе важната роля на невротрансмитер в мозъка на хора и други животни.
Допаминът също е молекулата -предшественик, от която клетките, посредством специфични процеси, извличат два други невротрансмитери от семейството на катехоламините: норепинефрин (или норадреналин) и епинефрин (или адреналин).

КАКВИ СА НЕЙРОТРАНСМИТОРИТЕ?

Невротрансмитерите са химикали, които позволяват на клетките в нервната система, така наречените неврони, да комуникират помежду си.
В невроните невротрансмитерите се намират вътре в малки везикули; везикулите са сравними с торбички, ограничени от двоен слой фосфолипиди, много подобни на този на цитоплазмената мембрана на обща здрава еукариотна клетка.
Вътре в мехурчетата невротрансмитерите остават като инертни, докато нервният импулс пристигне в невроните, в които се намират.
Нервните импулси всъщност стимулират освобождаването на везикулите от невроните, които ги съдържат.
С освобождаването на везикулите, невротрансмитерите избягат от нервните клетки, заемат така нареченото синаптично пространство (което е определено пространство между два много близки неврона) и взаимодействат със съседните неврони, за да бъдем точни с мембранните рецептори на гореспоменатите неврони. Взаимодействието на невротрансмитерите с невроните, разположени в непосредствена близост, трансформира първоначалния нервен импулс в много специфичен клетъчен отговор, който зависи от вида на невротрансмитера и от типа рецептори, присъстващи на засегнатите неврони.
С по -прости думи, невротрансмитерите са химически пратеници, които нервните импулси освобождават, за да предизвикат определен клетъчен механизъм.
В допълнение към допамина и неговите производни, норепинефрин и епинефрин, други важни човешки невротрансмитери са: глицин, серотонин, мелатонин, гама-аминомаслена киселина (GABA) и вазопресин.

ХИМИЧНО ИМЕ НА ДОПАМИН

Химичното наименование на допамин е 4- (2-аминоетил) бензен-1,2-диол.

ИСТОРИЯ НА ДОПАМИНАТА

Любопитното е, че допаминът е невротрансмитер, който изследователите първо синтезираха в лабораторията и след това откриха в тъканите на човешкия мозък.
От 1910 г. заслугата за лабораторния синтез на допамин е на Джордж Баргер и Джеймс Юенс, двама английски химици на компанията. Добре дошли от Лондон.
За да открие обаче, че допаминът е молекула, присъстваща естествено в мозъка, е английската изследователка Катлийн Монтагю през 1957 г. в лабораториите на Болница Runwell от Лондон.
Година след откриването на допамин в мозъчните тъкани, а след това през 1958 г. учените Арвид Карлсон и Нилс-Аке Хиларп, служители на лабораториите по химическа фармакология на Националния сърдечен институт на Швеция, идентифицират и описват за първи път ролята на невротрансмитер, покрит с допамин.
За тази важна находка и за установяване, че допаминът не е само предшественик на норепинефрин и епинефрин, Карлсон също получава Нобелова награда за физиология или медицина.

ОТКЪДЕ ИМЕТО ДОПАМИН?

Научната общност възприе термина "допамин", тъй като молекулата предшественик, от която Джордж Баргер и Джеймс Юенс синтезираха допамин, беше така наречената L-DOPA.

Химическа структура

Както бе посочено, допаминът е катехоламин.
Катехоламините са органични молекули, в които присъствието на бензенов пръстен, свързан с две хидроксилни групи ОН, е повтарящо се. Този бензенов пръстен, комбиниран с две OH хидроксилни групи, има химическата формула C6H3 (OH) 2.
В случая на допамин, това вещество се състои в обединението между бензеновия пръстен с двете хидроксилни групи, характерни за катехоламините, и етиламинова група.
Етиламиновата група е органично съединение, в което участват два въглеродни атома и един азот и което има следната химична формула: CH2-CH2-NH2.
В светлината на двете химични формули, докладвани по-горе, а именно тази на бензолната група с двете ОН групи и тази на етиламиновата група, крайната химична формула на допамина е: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
Фигурите по-долу показват химичната структура на генеричен катехоламин, хидроксилна група, етиламинова група, допамин и L-DOPA.

Фигура: за разлика от допамина, L -DOPA има карбоксилна група, свързана с един от двата въглеродни атома на етиламиновата група.Карбоксилна група - чиято химична формула е COOH - е резултат от обединението на въглерод с кислороден атом и хидроксилна група.

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА

Подобно на много молекули, съставени от етиламинова група, допаминът е органична основа.
Това означава, че в кисела среда той обикновено е в протонирана форма; докато в основна среда обикновено е в непротонирана форма.

Резюме: как и къде се случва?

Пътят на естествения синтез (или биосинтеза) на допамина включва четири основни етапа и започва с аминокиселината L-фенилаланин.
По прост и схематичен начин биосинтезата на допамин може да бъде обобщена, както следва:

L-фенилаланин, L-тирозин, L-DOPA, допамин

Превръщането на L-фенилаланин в L-тирозин и превръщането на L-тирозин в L-DOPA се състоят от две реакции на хидроксилиране. В химията реакцията на хидроксилиране е реакция, в края на която молекулата придобива ОН хидроксилна група.
Първата реакция на хидроксилиране, т.е. L-фенилаланин ⇒ L-тирозин, се случва благодарение на намесата на ензим, известен като фенилаланин хидроксилаза.
Реакцията на L-тирозин ⇒ L-DOPA, от друга страна, се осъществява благодарение на намесата на ензим, известен като тирозин хидроксилаза.
Последната стъпка, тази, която дава допамин от L-DOPA, е реакция на декарбоксилиране.
В химичното поле реакцията на декарбоксилиране съответства на процес, в края на който такава молекула губи една или повече COOH карбоксилни групи.
Осигуряването на реакцията на декарбоксилиране, която поражда L-DOPA, е ензим, наречен L-аминокиселина декарбоксилаза (или DOPA декарбоксилаза).

МЕСТО НА СИНТЕЗА НА ДОПАМИНА

В човешкото тяло биосинтезата на допамин се осъществява главно от така наречените неврони на допаминергичната област и в по-малка степен от медуларната част на надбъбречните (или надбъбречните) жлези.
Невроните на допаминергичната област или допаминергичните неврони са нервни клетки, разположени в:

• Черна субстанция, именно в т.нар Pars compacta от substantia nigra. Там substantia nigra (или черно вещество) се намира в средния мозък, който е един от трите основни региона, които изграждат мозъчния ствол.
  Въпреки че е част от мозъчния ствол, субстанцията нигра действа под ръководството на ядрата на основата (или базалните ганглии) на телененцефалона; телененцефалонът е мозъкът.
  Според различни научни изследвания, pars compacta от substantia nigra това е основното място за синтез на допамин, присъстващо в човешкото тяло.
• Вентрална тегментална област. Разположена също на нивото на средния мозък, вентралната тегментална област има допаминергични неврони, чиито разширения достигат до различни нервни зони, включително: nucleus accumbens, префронталната кора, амигдалата и хипокампуса.
• Заден хипоталамус. Разширенията на допаминергичните неврони на задния хипоталамус достигат до гръбначния мозък.
• Дъговидно ядро ​​на хипоталамуса и паравентрикуларно ядро ​​на хипоталамуса. Допаминергичните неврони на тези две области имат разширения, които достигат до хипофизната жлеза.Тук те имат задачата да повлияят на производството на пролактин.
• Несигурна област на субталамуса.

ДЕГРАДАЦИЯ

Естественото разграждане на допамина до неактивни метаболити може да се случи по два различни начина и включва три ензима:

• моноаминооксидаза (или МАО),
• катехол-О-метилтрансфераза (COMT)
• алдехид дехидрогеназа.
  

И двата начина на естествено разграждане на допамина водят до образуването на вещество, известно като хомованилова киселина (HVA).

Фигура: двата възможни начина за биоразграждане на допамин. От: wikipedia.org

Функции

Допаминът изпълнява множество функции, както на нивото на централната нервна система, така и на нивото на периферната нервна система.
Що се отнася до централната нервна система, допаминът е невротрансмитер, който участва в:

• Контрол на движенията
• Механизмът на секреция на хормона пролактин
• Проверка на капацитета на паметта
• Механизмите на възнаграждение и удоволствие
• Контрол на уменията за внимание
• Контрол на някои аспекти на поведението и някои когнитивни функции
• Механизмът на съня
• Контрол на настроението
• Механизмите, които стоят в основата на обучението

Що се отнася до периферната нервна система, допаминът действа:

• Като вазодилататор
• Като стимулант на екскрецията на натрий, чрез урината
• Като фактор, стимулиращ чревната подвижност
• Като фактор, който намалява активността на лимфоцитите
• Като фактор, който намалява секрецията на инсулин от островчетата на Лангерханс (бета -клетки на панкреаса)

ДОПАМИНЕРГИЧНИ РЕЦЕПТОРИ

След освобождаването си в синаптичното пространство, допаминът проявява своите ефекти, като взаимодейства с така наречените допаминергични рецептори, присъстващи върху мембраната на различни нервни клетки.
При бозайниците - следователно и при хората - има 5 различни подтипа допаминергични рецептори.Имената на тези 5 рецепторни подтипа са много прости: D1, D2, D3, D4 и D5.
Отговорът, произведен от допамин, зависи от подтипа на допаминовия рецептор, с който самият допамин взаимодейства.
С други думи, клетъчните ефекти на допамина варират в зависимост от допаминовия рецептор, участващ във взаимодействието.

В мозъка плътността на разпределение на допаминергичните рецептори варира в различните области на мозъка.С други думи, всяка област на мозъка има свое собствено количество допаминергични рецептори.
Биолозите смятат, че тази различна плътност на рецепторно разпределение зависи от функциите, които мозъчните зони трябва да покриват.

ДОПАМИНА И ДВИЖЕНИЕ

Моторните умения на човека (коректност на движенията, бързина на движенията и т.н.) зависят от допамина, който substantia nigra освобождавания под действието на базалните ганглии.
Всъщност, ако допаминът се освобождава от substantia nigra е по -малко от нормалното, движенията стават по -бавни и некоординирани. И обратно, ако допаминът е количествено по -висок от нормалното, човешкото тяло започва да извършва ненужни движения, много подобни на тиковете.
Следователно, финото регулиране на освобождаването на допамин от substantia nigra, от съществено значение е човешкото същество да се движи правилно, да извършва координирани жестове и с правилната скорост.

ИЗДАВАНЕ НА ДОПАМИН И ПРОЛАКТИН

Допаминът, произхождащ от допаминергичните неврони на дъгообразното ядро ​​и паравентрикуларното ядро, инхибира секрецията на хормона пролактин от лактотропните клетки на хипофизната жлеза.
Както е лесно да се разбере, отсъствието или намаленото присъствие на допамин, идващ от гореспоменатите области, предполага по -голяма активност на лактотропните клетки на хипофизата, следователно по -голямо производство на пролактин.
Допаминът, който инхибира секрецията на пролактин, приема алтернативното име на "пролактин инхибиращ фактор" (PIF).
За да разберете какви са ефектите на пролактина, читателите могат да кликнат тук.

ДОПАМИН И ПАМЕТ

Няколко научни изследвания показват, че адекватните нива на допамин в префронталната кора подобряват така наречената работна памет.
По дефиниция работната памет е „система за временно поддържане и манипулиране на информация по време на изпълнение на различни когнитивни задачи, като разбиране,„ учене и разсъждение “.
Ако нивата на допамин, произхождащи от префронталната кора, намаляват или се увеличават, работната памет започва да страда.

ДОПАМИН, УДОВОЛСТВИЕ И НАГРАДА

Допаминът е медиатор за удоволствие и възнаграждение.
Всъщност, според надеждни проучвания, мозъкът на човешкото същество освобождава допамин, когато „преживее“ обстоятелства или приятни дейности, като например храна, базирана на добра храна или задоволителна сексуална активност.
Невроните на допаминергичната област, които най -много участват в механизмите за възнаграждение и удоволствие, са тези на nucleus accumbens и префронталната кора.

ДОПАМИН И ВНИМАНИЕ

Допаминът, произхождащ от префронталната кора, поддържа уменията за внимание.
Интересни изследвания показват, че ниските концентрации на допамин в префронталната кора често са свързани със състояние, известно като разстройство на хиперактивност с дефицит на внимание.

ДОПАМИН И КОГНИТИВНИ ФУНКЦИИ

Връзката между допамина и когнитивните способности е очевидна при всички болестни състояния, характеризиращи се с „промяна на допаминергичните неврони на префронталната кора.
Всъщност, при гореспоменатите болестни състояния, в допълнение към гореспоменатите способности на вниманието и работната памет - също и неврокогнитивните функции, способността разрешаване на проблем и т.н.

Патологии

Допаминът играе централна роля при няколко медицински състояния, включително: болест на Паркинсон, разстройство на хиперактивност с дефицит на внимание (ADHD), шизофрения / психоза и пристрастяване към някои лекарства и медикаменти.
Освен това, според някои научни изследвания, той би бил отговорен за болезнените усещания, които характеризират някои болестни състояния (фибромиалгия, синдром на неспокойните крака, синдром на парене в устата) и гаденето, свързано с повръщане.

Допамин и пристрастяване

Наркотици

Лекарства

• Кокаин
• Амфетамини
• Метамфетамин
• Екстази (MDMA)

• Риталин
• Психостимулатори

За да научите повече:

• болестта на Паркинсон
• СДВХ
• Шизофрения

Любопитства и друга информация

За да допълним казаното дотук, ето малко допълнителна информация относно допамина:

• Превръщането на допамин в норепинефрин е реакция на хидроксилиране, която се осъществява от ензима, известен като допамин бета-хидроксилаза.
  Превръщането на допамин в адреналин, от друга страна, е реакция, която се осъществява поради намесата на ензима, известен като фенилетаноламин N-метилтрансфераза.
• Последните проучвания показват, че очната ретина също е домакин на някои допаминергични неврони.
  Тези нервни клетки имат особеността да бъдат активни през часовете на светлината и да бъдат заглушени по време на часовете на тъмнина.
• Допаминергичните рецептори, които най -много присъстват в човешката нервна система, са D1 рецепторите, последвани скоро след това от D2 рецепторите.
  В сравнение с подтиповете D1 и D2, рецепторите D3, D4 и D5 присъстват на значително по -ниски нива.
• Според експерти злоупотребата с наркотици е сред обстоятелствата, благоприятстващи освобождаването на допамина на удоволствие и награда.
  Всъщност изглежда, че приемането на наркотици, като кокаин, води до повишаване на нивата на допамин, също като добрата храна или задоволяване на сексуалната активност.
• Лекарите планират лечение, основано на инжекции с допамин, при наличие на: хипотония, брадикардия, сърдечна недостатъчност, инфаркт, сърдечен арест и бъбречна недостатъчност.
• Физиологичното стареене, на което е подложено всяко човешко същество, съвпада с спадане на нивата на допамин в нервната система.
  Според някои научни изследвания свързаният с възрастта спад в мозъчната функция се дължи отчасти на този спад в нивата на допамин в нервната система.

Вижте също: Допаминови агонистични лекарства