Üldisus
Dopamiin on katehhoolamiinide perekonna oluline neurotransmitter, millel on kontrollfunktsioon: liikumine, nn töömälu, naudingu tunne, tasu, prolaktiini tootmine, une reguleerimise mehhanismid, mõned kognitiivsed võimed ja tähelepanuvõime.
Dopamiinergiline piirkond hõlmab mitmeid aju saite, sealhulgas pars compacta selle substantia nigra ja keskaju ventraalne tegmental.
Ebanormaalne dopamiini tase põhjustab mitmeid patoloogilisi seisundeid. Üks neist patoloogilistest seisunditest on tuntud Parkinsoni tõbi.
Mis on dopamiin?
Dopamiin on katehhoolamiinide perekonda kuuluv orgaaniline molekul, millel on inimeste ja teiste loomade ajus oluline neurotransmitter.
Dopamiin on ka eelkäija molekul, millest rakud saavad spetsiifiliste protsesside abil veel kaks katehhoolamiinide perekonna neurotransmitterit: norepinefriini (või noradrenaliini) ja epinefriini (või adrenaliini).
MIS ON NEUROTRANSMITTERID?
Neurotransmitterid on kemikaalid, mis võimaldavad närvisüsteemi rakkudel, nn neuronitel, omavahel suhelda.
Neuronites paiknevad neurotransmitterid väikeste vesiikulite sees; vesiikulid on võrreldavad kottidega, mis on piiratud kahekordse fosfolipiidikihiga, mis on väga sarnane geneetilise terve eukarüootse raku tsütoplasmaatilise membraaniga.
Vesiikulite sees jäävad neurotransmitterid justkui inertseks, kuni närviimpulss jõuab neuronitesse, milles nad asuvad.
Närviimpulsid stimuleerivad tegelikult vesiikulite vabanemist neid sisaldavate neuronite poolt.
Vesiikulite vabanemisega pääsevad neurotransmitterid närvirakkudest välja, hõivavad nn sünaptilise ruumi (mis on konkreetne ruum kahe väga lähedase neuroni vahel) ja suhtlevad naaberneuronitega, täpsemalt nende membraaniretseptoritega. eespool nimetatud neuronid. Neurotransmitterite koostoime vahetusse lähedusse paigutatud neuronitega muudab esialgse närviimpulsi väga spetsiifiliseks rakuliseks vastuseks, mis sõltub neurotransmitteri tüübist ja kaasatud neuronite retseptorite tüübist.
Lihtsamalt öeldes on neurotransmitterid keemilised sõnumitoojad, mis vabastavad närviimpulsid teatud rakulise mehhanismi esilekutsumiseks.
Lisaks dopamiinile ja selle derivaatidele, norepinefriinile ja adrenaliinile on teised olulised inimese neurotransmitterid: glütsiin, serotoniin, melatoniin, gamma-aminovõihape (GABA) ja vasopressiin.
DOPAMIINI KEEMILINE NIMETUS
Dopamiini keemiline nimetus on 4- (2-aminoetüül) benseen-1,2-diool.
DOPAMINA AJALUGU
Kummalisel kombel on dopamiin neurotransmitter, mille teadlased esmalt sünteesisid laboris ja leidsid seejärel inimese ajukoest.
Dopamiini laboratoorse sünteesi auhind 1910. aastal kuulub ettevõtte kahele inglise keemikule George Bargerile ja James Ewensile. Tere tulemast Londonist.
Inglise teadlane Kathleen Montagu avastas aga, et dopamiin on ajus looduslikult esinev molekul, 1957. aastal laboratooriumides. Runwelli haigla Londonist.
Aasta pärast dopamiini avastamist ajukudedes, seejärel 1958. aastal tuvastasid ja kirjeldasid esmakordselt Rootsi riikliku südameinstituudi keemilise farmakoloogia laborite töötajad Arvid Carlsson ja Nils-Ake Hillarp. neurotransmitter, kaetud dopamiiniga.
Selle olulise avastuse eest ja selle kinnitamiseks, et dopamiin ei ole ainult norepinefriini ja adrenaliini eelkäija, sai Carlsson ka Nobeli füsioloogia- või meditsiinipreemia.
KUST TULEB NIMI DOPAMINE?
Teadusringkond võttis kasutusele mõiste "dopamiin", kuna eelkäija molekul, millest George Barger ja James Ewens dopamiini sünteesisid, oli nn L-DOPA.
Keemiline struktuur
Nagu öeldud, on dopamiin katehhoolamiin.
Katehhoolamiinid on orgaanilised molekulid, milles kahe hüdroksüülrühmaga OH ühendatud benseenitsükli esinemine on korduv. Selle benseenitsükli ja kahe OH hüdroksüülrühma keemiline valem on C6H3 (OH) 2.
Dopamiini puhul koosneb see aine benseenitsükli ühendamisest kahe hüdroksüülrühmaga, mis on tüüpiline katehhoolamiinidele, ja etüülamiinrühma vahel.
Etüülamiinrühm on orgaaniline ühend, milles osaleb kaks süsinikuaatomit ja üks lämmastik ning mille keemiline valem on järgmine: CH2-CH2-NH2.
Arvestades kahte ülaltoodud keemilist valemit, nimelt benseenirühma koos kahe OH rühmaga ja etüülamiinirühma, on dopamiini lõplik keemiline valem järgmine: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
Allolevad joonised näitavad geneerilise katehhoolamiini, hüdroksüülrühma, etüülamiinirühma, dopamiini ja L-DOPA keemilist struktuuri.
Joonis: erinevalt dopamiinist on L -DOPA -l karboksüülrühm, mis on seotud ühega kahest etüülamiinirühma süsinikuaatomist. Karboksüülrühm - mille keemiline valem on COOH - on süsiniku ja hapniku aatomi ühendamise tulemus. hüdroksüülrühm.
KEEMILISED OMADUSED
Nagu paljud molekulid, mis koosnevad etüülamiinirühmast, on dopamiin orgaaniline alus.
See tähendab, et happelises keskkonnas on see tavaliselt protoneeritud kujul; samas kui põhikeskkonnas on see tavaliselt protoneerimata kujul.
Kokkuvõte: kuidas ja kus see juhtub?
Dopamiini loomulik sünteesi (või biosünteesi) rada hõlmab nelja põhietappi ja algab aminohappe L-fenüülalaniiniga.
Lihtsal ja skemaatilisel viisil võib dopamiini biosünteesi kokku võtta järgmiselt:
L-fenüülalaniin, L-türosiin, L-DOPA, dopamiin
L-fenüülalaniini muundamine L-türosiiniks ja L-türosiini muundamine L-DOPA-ks koosneb kahest hüdroksüülimisreaktsioonist. Keemias on hüdroksüülimisreaktsioon reaktsioon, mille lõpus molekul omandab OH hüdroksüülrühma.
Esimene hüdroksüülimisreaktsioon, st L-fenüülalaniin ⇒ L-türosiin, toimub tänu ensüümi fenüülalaniinhüdroksülaasiks sekkumisele.
L-türosiini ja L-DOPA reaktsioon seevastu toimub tänu türosiinhüdroksülaasina tuntud ensüümi sekkumisele.
Viimane etapp, see, mis annab dopamiini L-DOPA-st, on dekarboksüülimisreaktsioon.
Keemilises valdkonnas vastab dekarboksüülimisreaktsioon protsessile, mille lõpus selline molekul kaotab ühe või mitu COOH karboksüülrühma.
L-DOPA tekitavat dekarboksüülimisreaktsiooni pakub ensüüm, mida nimetatakse L-aminohappe dekarboksülaasiks (või DOPA dekarboksülaasiks).
DOPAMIINI SÜNTEESI ISTUMINE
Inimese kehas teevad dopamiini biosünteesi peamiselt dopamiinergilise piirkonna nn neuronid ja vähemal määral neerupealiste (või neerupealiste) medullaarne osa.
Dopamiinergilise piirkonna neuronid või dopamiinergilised neuronid on närvirakud, mis asuvad:
- Substantia nigra, just nn Pars compacta selle substantia nigra. Seal substantia nigra (või must aine) toimub keskajus, mis on üks kolmest peamisest ajutüve piirkonnast.
Kuigi ajutüve osa, tegutseb substantia nigra telencephaloni aluse (või basaalganglionide) tuumade juhtimisel; telencephalon on aju.
Erinevate teaduslike uuringute kohaselt on pars compacta selle substantia nigra see on dopamiini sünteesi peamine koht, mis esineb inimkehas. - Ventraalne tegmentaalne piirkond. Samuti paikneb keskaju tasemel ventraalses tegmentaalses piirkonnas dopamiinergilised neuronid, mille pikendused ulatuvad erinevatesse närvipiirkondadesse, sealhulgas: tuum accumbens, prefrontaalne ajukoor, mandelkeha ja hipokampus.
- Tagumine hüpotalamus. Tagumise hüpotalamuse dopamiinergiliste neuronite pikendused ulatuvad seljaaju.
- Hüpotalamuse kaarjas tuum ja hüpotalamuse paraventrikulaarne tuum. Nende kahe piirkonna dopamiinergilistel neuronitel on pikendused, mis ulatuvad ajuripatsini.Siin on nende ülesandeks mõjutada prolaktiini tootmist.
- Subtalamuse ebakindel piirkond.
DEGRADATSIOON
Dopamiini loomulik lagunemine mitteaktiivseteks metaboliitideks võib toimuda kahel erineval viisil ja see hõlmab kolme ensüümi:
- monoamiini oksüdaas (või MAO),
- katehhool-O-metüültransferaas (COMT)
- aldehüüddehüdrogenaas.
Mõlemad looduslikud dopamiini lagundamise viisid põhjustavad homovanüülhappeks (HVA) tuntud aine moodustumist.
Joonis: kaks võimalikku dopamiini biolagundamise viisi. Siit: wikipedia.org
Funktsioonid
Dopamiin täidab mitmeid funktsioone nii kesknärvisüsteemi kui ka perifeerse närvisüsteemi tasandil.
Kesknärvisüsteemi osas on dopamiin neurotransmitter, mis osaleb:
- Liikumise juhtimine
- Hormooni prolaktiini sekretsiooni mehhanism
- Mälumahu kontrollimine
- Tasustamise ja naudingu mehhanismid
- Tähelepanuoskuse kontroll
- Mõnede käitumisaspektide ja kognitiivsete funktsioonide kontroll
- Une mehhanism
- Meeleolu kontroll
- Õppimise aluseks olevad mehhanismid
Mis puutub perifeersesse närvisüsteemi, siis dopamiin toimib:
- Vasodilataatorina
- Naatriumi eritumise stimulaatorina uriini kaudu
- Soole motoorikat soodustava tegurina
- Lümfotsüütide aktiivsust vähendava tegurina
- Insuliini sekretsiooni Langerhansi saarte (pankrease beetarakud) vähendava tegurina
DOPAMINERGILISED RECEPTORID
Pärast vabanemist sünaptilisse ruumi avaldab dopamiin oma toimet, suheldes niinimetatud dopamiinergiliste retseptoritega, mis esinevad erinevate närvirakkude membraanil.
Imetajatel - seega ka inimestel - on dopamiinergiliste retseptorite 5 erinevat alatüüpi Nende viie retseptori alatüübi nimed on väga lihtsad: D1, D2, D3, D4 ja D5.
Dopamiini tekitatud reaktsioon sõltub dopamiini retseptori alatüübist, millega dopamiin ise interakteerub.
Teisisõnu, dopamiini rakulised toimed varieeruvad sõltuvalt interaktsioonis osalevast dopamiini retseptorist.
Ajus on dopamiinergiliste retseptorite jaotustihedus erinevates ajupiirkondades erinev. Teisisõnu, igal ajupiirkonnal on oma kogus dopamiinergilisi retseptoreid.
Bioloogid usuvad, et see retseptori jaotuse erinev tihedus sõltub funktsioonidest, mida ajupiirkonnad peavad katma.
DOPAMINA JA LIIKUMINE
Inimese motoorsed oskused (liigutuste õigsus, liigutuste kiirus jne) sõltuvad dopamiinist, mis substantia nigra vabaneb basaalganglionide toimel.
Tegelikult, kui dopamiin vabaneb substantia nigra on tavalisest väiksem, liigutused muutuvad aeglasemaks ja koordineerimata. Ja vastupidi, kui dopamiin on normist kvantitatiivselt kõrgem, hakkab inimkeha tegema tarbetuid liigutusi, mis on väga sarnased tiksidega.
Seega on dopamiini vabanemise peenreguleerimine substantia nigra, on oluline, et inimene liiguks õigesti, tehes koordineeritud žeste ja õigel kiirusel.
DOPAMIINI JA PROLAKTIINI VABASTAMINE
Kaarekujulise tuuma ja paraventrikulaarse tuuma dopamiinergilistest neuronitest pärinev dopamiin pärsib hormooni prolaktiini sekretsiooni hüpofüüsi laktotrooprakkude poolt.
Nagu on lihtne mõista, eeldab ülalnimetatud piirkondadest pärineva dopamiini puudumine või vähenenud olemasolu hüpofüüsi laktotroopsete rakkude suuremat aktiivsust, seega suuremat prolaktiini tootmist.
Dopamiin, mis pärsib prolaktiini sekretsiooni, kannab alternatiivset nimetust "prolaktiini inhibeeriv faktor" (PIF).
Et teada saada, milline on prolaktiini toime, saavad lugejad siin klõpsata.
DOPAMIIN JA MÄLU
Mitmed teadusuuringud on näidanud, et piisav dopamiini tase prefrontaalses ajukoores parandab nn töömälu.
Määratluse kohaselt on töömälu "süsteem ajutiseks teabe säilitamiseks ja manipuleerimiseks erinevate kognitiivsete ülesannete täitmisel, nagu mõistmine," õppimine ja arutlus ".
Kui prefrontaalsest ajukoorest pärinev dopamiini tase väheneb või suureneb, hakkab töömälu kannatama.
DOPAMIIN, RÕÕM JA TASU
Dopamiin on naudingu ja tasu vahendaja.
Tõepoolest, usaldusväärsete uuringute kohaselt vabastab inimese aju dopamiini, kui ta „kogeb” olusid või meelepäraseid tegevusi, nagu näiteks heal toidul põhinev eine või rahuldav seksuaalne tegevus.
Dopamiinergilise piirkonna neuronid, mis on enim seotud tasustamise ja naudingu mehhanismidega, on tuumakütuse ja prefrontaalse ajukoore neuronid.
DOPAMIIN JA TÄHELEPANU
Prefrontaalsest ajukoorest pärinev dopamiin toetab tähelepanuoskusi.
Huvitavad uuringud on näidanud, et madal dopamiini kontsentratsioon prefrontaalses ajukoores on sageli seotud tähelepanupuudulikkusega hüperaktiivsuse häirega.
DOPAMIIN JA KOGNITIIVSED FUNKTSIOONID
Seos dopamiini ja kognitiivsete võimete vahel on ilmne kõigis haiguslikes tingimustes, mida iseloomustab "prefrontaalse ajukoore dopamiinergiliste neuronite muutumine".
Tegelikult on eelnimetatud haiguslikes tingimustes lisaks eelnimetatud tähelepanu- ja töömälu võimele ka neurokognitiivsed funktsioonid, võime probleemi lahendamine jne.
Patoloogiad
Dopamiin mängib keskset rolli mitmetes meditsiinilistes seisundites, sealhulgas: Parkinsoni tõbi, tähelepanupuudulikkuse ja hüperaktiivsuse häire (ADHD), skisofreenia / psühhoos ning sõltuvus teatud ravimitest ja ravimitest.
Veelgi enam, mõnede teaduslike uuringute kohaselt vastutaks ta valulike aistingute eest, mis iseloomustavad mõnda haiguslikku seisundit (fibromüalgia, rahutute jalgade sündroom, suupõletussündroom) ja oksendamisega kaasnevat iiveldust.
Narkootikumid
Ravimid
- Kokaiin
- Amfetamiinid
- Metamfetamiin
- Ekstaas (MDMA)
- Ritaliin
- Psühhostimulandid
Lisateabe saamiseks:
- Parkinsoni tõbi
- ADHD
- Skisofreenia
Uudishimud ja muu teave
Siiani öeldu täienduseks on siin dopamiini kohta lisateavet:
- Dopamiini muundamine norepinefriiniks on hüdroksüülimisreaktsioon, mida teostab ensüüm, mida tuntakse dopamiini beeta-hüdroksülaasina.
Teisest küljest on dopamiini muundamine adrenaliiniks reaktsioon, mis toimub ensüümi fenüületanoolamiin-N-metüültransferaasi sekkumise tõttu. - Hiljutised uuringud on näidanud, et silma võrkkestas on ka mõned dopamiinergilised neuronid.
Nendel närvirakkudel on eripära, et nad on aktiivsed valgustundidel ja vaigistatakse pimedal ajal. - Inimese närvisüsteemis kõige enam esinevad dopamiinergilised retseptorid on D1 -retseptorid, millele järgnevad varsti D2 -retseptorid.
Võrreldes alatüüpidega D1 ja D2, on D3, D4 ja D5 retseptorid oluliselt madalamal tasemel. - Ekspertide sõnul on narkootikumide kuritarvitamine üks asjaoludest, mis soosivad naudingu ja tasu dopamiini vabastamist.
Tegelikult tundub, et narkootikumide, näiteks kokaiini tarvitamine viib dopamiini taseme tõusuni, nagu hea toit või rahuldav seksuaalne tegevus. - Arstid kavandavad ravi, mis põhineb dopamiini süstidel, hüpotensiooni, bradükardia, südamepuudulikkuse, südameataki, südame seiskumise ja neerupuudulikkuse korral.
- Iga inimese füsioloogiline vananemine langeb kokku dopamiini taseme langusega närvisüsteemis.
Mõnede teaduslike uuringute kohaselt on ajutegevuse vananemisega seotud langus osaliselt tingitud dopamiini taseme langusest närvisüsteemis.
Vaata ka: Dopamiini agonistid
