Загальність
Дофамін є важливим нейромедіатором сімейства катехоламінів, з контрольною функцією: руху, так званої робочої пам’яті, відчуття задоволення, винагороди, вироблення пролактину, механізмів регулювання сну, деяких когнітивних здібностей та тривалості уваги.
Дофамінергічна зона включає кілька ділянок мозку, включаючи pars compacta з чорна речовина і вентральна сегментарна область середнього мозку.
Аномальний рівень дофаміну є причиною кількох патологічних станів. Одним із таких патологічних станів є відома хвороба Паркінсона.
Що таке дофамін?
Дофамін - це органічна молекула, що належить до сімейства катехоламінів, яка відіграє важливу роль нейромедіатора в мозку людини та інших тварин.
Дофамін також є молекулою -попередником, з якої клітини за допомогою специфічних процесів виводять два інших нейромедіатори сімейства катехоламінів: норадреналін (або норадреналін) та адреналін (або адреналін).
ЩО ТАКЕ НЕЙРОТРАНСМІТЕРИ?
Нейромедіатори-це хімічні речовини, які дозволяють клітинам нервової системи, так званим нейронам, спілкуватися між собою.
У нейронах нейромедіатори знаходяться всередині невеликих бульбашок; везикули порівнянні з мішечками, розділеними подвійним шаром фосфоліпідів, дуже подібним до цитоплазматичної мембрани загальної здорової еукаріотичної клітини.
Усередині везикул нейротрансмітери залишаються як би інертними, поки в нейрони, в яких вони знаходяться, не надходить нервовий імпульс.
Нервові імпульси, по суті, стимулюють вивільнення везикул нейронами, які їх містять.
З вивільненням везикул нейротрансмітери виходять з нервових клітин, займають так званий синаптичний простір (який є особливим простором між двома дуже близькими нейронами) і взаємодіють з сусідніми нейронами, точніше з мембранними рецепторами вищезгадані нейрони. Взаємодія нейромедіаторів з нейронами, розташованими в безпосередній близькості, перетворює початковий нервовий імпульс у дуже специфічну клітинну відповідь, яка залежить від типу нейромедіатора та типу рецепторів, присутніх на залучених нейронах.
Простіше кажучи, нейромедіатори - це хімічні месенджери, які вивільняють нервові імпульси, щоб викликати певний клітинний механізм.
Крім дофаміну та його похідних, норадреналіну та адреналіну, іншими важливими нейромедіаторами людини є: гліцин, серотонін, мелатонін, гамма-аміномасляна кислота (ГАМК) та вазопресин.
ХІМІЧНА НАЗВА ДОПАМІНУ
Хімічна назва дофаміну-4- (2-аміноетил) бензол-1,2-діол.
ІСТОРІЯ ДОПАМІНИ
Цікаво, що дофамін - це нейромедіатор, який дослідники спочатку синтезували в лабораторії, а потім виявили в тканинах мозку людини.
Від 1910 року заслуга лабораторного синтезу дофаміну належить Джорджу Барджеру та Джеймсу Евенсу, двом англійським хімікам компанії. Ласкаво просимо з Лондона.
Однак, щоб виявити, що дофамін є молекулою, природно присутньою в мозку, англійська дослідниця Кетлін Монтегю в 1957 р. В лабораторіях Лікарня Ранвелла з Лондона.
Через рік після відкриття дофаміну в тканинах мозку, а потім у 1958 р. Вчені Арвід Карлссон та Нілс-Аке Гілларп, співробітники лабораторій хімічної фармакології Національного інституту серця Швеції, визначили та вперше описали роль нейромедіатор, покритий дофаміном.
За цю важливу знахідку та за те, що дофамін є не лише попередником норадреналіну та адреналіну, Карлссон також отримав Нобелівську премію з фізіології та медицини.
Звідки походить назва ДОПАМІН?
Наукове співтовариство прийняло термін "дофамін", оскільки молекула-попередник, з якої Джордж Баргер та Джеймс Евенс синтезували дофамін, була так званою L-DOPA.
Хімічна будова
Як зазначалося, дофамін є катехоламіном.
Катехоламіни - це органічні молекули, у яких присутність бензольного кільця, з'єднаного з двома гідроксильними групами ОН, повторюється. Це бензольне кільце в поєднанні з двома гідроксильними групами OH має хімічну формулу C6H3 (OH) 2.
У випадку дофаміну ця речовина складається з об’єднання бензольного кільця з двома гідроксильними групами, типовими для катехоламінів, та етиламіновою групою.
Етиламінова група-це органічна сполука, в якій беруть участь два атоми вуглецю та один азот, і яка має таку хімічну формулу: CH2-CH2-NH2.
У світлі двох хімічних формул, про які повідомлялося вище, а саме групи бензолу з двома групами ОН та формули групи етиламіну, остаточна хімічна формула дофаміну: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
Наведені нижче малюнки показують хімічну структуру загального катехоламіну, гідроксильної групи, етиламінової групи, дофаміну та L-DOPA.
Малюнок: на відміну від дофаміну, L -DOPA має карбоксильну групу, зв’язану з одним із двох атомів вуглецю етиламінової групи.Карбоксильна група - хімічна формула якої COOH - є результатом об’єднання вуглецю з атомом кисню та гідроксильна група.
ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
Як і багато молекул, що складаються з групи етиламіну, дофамін є органічною основою.
Це означає, що в кислому середовищі воно, як правило, знаходиться у протонізованій формі; в той час як у базовому середовищі він зазвичай знаходиться у непротонізованій формі.
Короткий зміст: як і де це відбувається?
Шлях природного синтезу (або біосинтезу) дофаміну включає чотири основні стадії і починається з амінокислоти L-фенілаланіну.
Простим і схематичним чином біосинтез дофаміну можна узагальнити таким чином:
L-фенілаланін, L-тирозин, L-DOPA, дофамін
Перетворення L-фенілаланіну в L-тирозин і перетворення L-тирозину в L-DOPA складаються з двох реакцій гідроксилювання. У хімії реакція гідроксилювання - це реакція, в кінці якої молекула набуває гідроксильну групу ОН.
Перша реакція гідроксилювання, тобто L-фенілаланін ⇒ L-тирозин, відбувається завдяки втручанню ферменту, відомого як фенілаланінгідроксилаза.
Реакція L-тирозин ⇒ L-DOPA, з іншого боку, відбувається завдяки втручанню ферменту, відомого як тирозингідроксилаза.
Останній етап, той, який дає дофамін з L-DOPA,-це реакція декарбоксилювання.
У хімічному полі реакція декарбоксилювання відповідає процесу, в кінці якого така молекула втрачає одну або кілька карбонових груп COOH.
Реакція декарбоксилювання, що викликає L-DOPA,-це фермент, який називається L-амінокислотою декарбоксилаза (або DOPA декарбоксилаза).
СИНТЕЗ ДОПАМІНУ
В організмі людини біосинтез дофаміну в основному здійснюється так званими нейронами дофамінергічної зони і, меншою мірою, медулярною частиною надниркових (або надниркових) залоз.
Нейрони дофамінергічної області або дофамінергічні нейрони - це нервові клітини, розташовані в:
- Чорна субстанція, саме в т. зв Pars compacta з чорна речовина. Там чорна речовина (або чорна речовина) знаходиться в середньому мозку, який є однією з трьох основних областей, які складають стовбур мозку.
Хоч і є частиною стовбура мозку, чорна речовина діє під керівництвом ядер основи (або базальних гангліїв) телецефалону; телеенцефалон - це мозок.
Згідно з різними науковими дослідженнями, pars compacta з чорна речовина це основне місце синтезу дофаміну, присутній в організмі людини. - Вентральна тегментарна область. Також розташована на рівні середнього мозку, вентральна тегментальна область має дофамінергічні нейрони, розширення яких досягають різних нервових областей, у тому числі: ядра акумбенса, префронтальної кори, мигдалини та гіпокампа.
- Задній гіпоталамус. Розширення дофамінергічних нейронів заднього гіпоталамуса досягають спинного мозку.
- Дугоподібне ядро гіпоталамуса та паравентрикулярне ядро гіпоталамуса. Дофамінергічні нейрони цих двох областей мають розширення, які досягають гіпофіза, і тут вони мають завдання впливати на вироблення пролактину.
- Невизначена область підталамуса.
ДЕГРАДАЦІЯ
Природний розпад дофаміну на неактивні метаболіти може відбуватися двома різними способами і включає три ферменти:
- моноаміноксидаза (або МАО),
- катехол-О-метилтрансфераза (COMT)
- альдегіддегідрогенази.
Обидва шляхи природного розщеплення дофаміну призводять до утворення речовини, відомої як гомованілова кислота (HVA).
Малюнок: два можливих шляхи біодеградації дофаміну. З: wikipedia.org
Функції
Дофамін виконує численні функції, як на рівні центральної нервової системи, так і на рівні периферичної нервової системи.
Щодо центральної нервової системи, дофамін є нейромедіатором, який бере участь у:
- Управління рухом
- Механізм секреції гормону пролактину
- Перевірка ємності пам'яті
- Механізми винагороди та задоволення
- Контроль умінь уваги
- Контроль деяких аспектів поведінки та деяких когнітивних функцій
- Механізм сну
- Контроль настрою
- Механізми, що лежать в основі навчання
Що стосується периферичної нервової системи, то дофамін діє:
- Як судинорозширювальний засіб
- Як стимулятор виведення натрію через сечу
- Як фактор, що сприяє перистальтиці кишечника
- Як фактор, що знижує активність лімфоцитів
- Як фактор, що знижує секрецію інсуліну острівцями Лангерганса (бета -клітини підшлункової залози)
ДОПАМІНЕРГІЧНІ РЕЦЕПТОРИ
Після вивільнення в синаптичний простір дофамін проявляє свою дію, взаємодіючи з так званими дофамінергічними рецепторами, наявними на мембрані різних нервових клітин.
У ссавців - отже, і у людини - існує 5 різних підтипів дофамінергічних рецепторів, імена цих 5 підтипів рецепторів дуже прості: D1, D2, D3, D4 та D5.
Відповідь, що виробляється дофаміном, залежить від підтипу рецептора дофаміну, з яким взаємодіє сам дофамін.
Іншими словами, клітинні ефекти дофаміну змінюються залежно від дофамінових рецепторів, які беруть участь у взаємодії.
У мозку щільність розподілу дофамінергічних рецепторів змінюється в залежності від області мозку. Іншими словами, у кожній зоні мозку є своя кількість дофамінергічних рецепторів.
Біологи вважають, що така різна щільність розподілу рецепторів залежить від функцій, які повинні покривати ділянки мозку.
ДОПАМІНА І РУХ
Рухові навички людини (правильність рухів, швидкість рухів тощо) залежать від дофаміну, який чорна речовина викиди під дією базальних гангліїв.
Фактично, якщо дофамін вивільняється з чорна речовина менше норми, рухи стають повільнішими та некоординованими. І навпаки, якщо дофамін кількісно вищий за нормальний, людський організм починає здійснювати непотрібні рухи, дуже схожі на тики.
Отже, точне регулювання вивільнення дофаміну чорна речовина, важливо, щоб людина рухалася правильно, виконуючи скоординовані жести та з потрібною швидкістю.
ВИПУСК ДОПАМІНУ І ПРОЛАКТИНУ
Дофамін, що походить з дофамінергічних нейронів дугоподібного ядра та паравентрикулярного ядра, пригнічує секрецію гормону пролактину лактотропними клітинами гіпофіза.
Як легко зрозуміти, відсутність або зниження присутності дофаміну, що надходить із вищезгаданих районів, означає більшу активність лактотропних клітин гіпофіза, отже, і більшу вироблення пролактину.
Дофамін, який пригнічує секрецію пролактину, має альтернативну назву "фактор, що інгібує пролактин" (PIF).
Щоб дізнатися, які ефекти пролактину, читачі можуть натиснути тут.
ДОПАМІН І ПАМ’ЯТЬ
Кілька наукових досліджень показали, що адекватний рівень дофаміну в префронтальній корі покращує так звану робочу пам’ять.
За визначенням, робоча пам'ять - це "система тимчасового утримання та маніпулювання інформацією під час виконання різних когнітивних завдань, таких як розуміння," навчання та міркування ".
Якщо рівень дофаміну, що походить від префронтальної кори, знижується або збільшується, робоча пам’ять починає страждати.
ДОПАМІН, ЗАДОВОЛЕННЯ І НАГОРОДЖЕННЯ
Дофамін - це посередник із задоволенням і винагородою.
Насправді, згідно з достовірними дослідженнями, мозок людини вивільняє дофамін, коли він “переживає” обставини чи приємні заняття, такі як їжа на основі смачної їжі або ситна сексуальна активність.
Нейрони дофамінергічної області, найбільш залучені до механізмів винагороди та задоволення, - це ядра звичного ядра та префронтальна кора.
ДОПАМІН І УВАГА
Дофамін, що походить з префронтальної кори, підтримує вміння уваги.
Цікаве дослідження показало, що низькі концентрації дофаміну в префронтальній корі часто асоціюються із станом, відомим як синдром дефіциту уваги та гіперактивності.
ДОПАМІН І ПІзнавальні функції
Зв’язок між дофаміном і когнітивними здібностями очевидний у всіх патологічних станах, що характеризуються «зміною дофамінергічних нейронів префронтальної кори.
Насправді, у вищезгаданих хворобливих станах, крім вищезгаданих здібностей уваги та робочої пам’яті, - також нейрокогнітивні функції, здатність вирішення проблеми тощо.
Патології
Дофамін відіграє центральну роль у кількох захворюваннях, включаючи хворобу Паркінсона, синдром дефіциту уваги та гіперактивність (СДУГ), шизофренію / психоз та залежність від деяких ліків та медикаментів.
Крім того, згідно з деякими науковими дослідженнями, це буде відповідальним за хворобливі відчуття, які характеризують деякі хворобливі стани (фіброміалгію, синдром неспокійних ніг, синдром печіння в роті) та нудоту, пов'язану з блювотою.
Наркотики
Препарати
- Кокаїну
- Амфетаміни
- Метамфетамін
- Екстазі (MDMA)
- Риталін
- Психостимулятори
Щоб дізнатися більше:
- хвороба Паркінсона
- СДУГ
- Шизофренія
Цікавинки та інша інформація
На додаток до сказаного, наведемо додаткову інформацію щодо дофаміну:
- Перетворення допаміну в норадреналін є реакцією гідроксилювання, яка здійснюється ферментом, відомим як бета-гідроксилаза дофаміну.
З іншого боку, перетворення дофаміну в адреналін-це реакція, яка відбувається за рахунок втручання ферменту, відомого як фенілетаноламін N-метилтрансферази. - Останні дослідження показали, що очна сітківка також містить деякі дофамінергічні нейрони.
Ці нервові клітини мають особливість бути активними в години світла і замовчуватися в години темряви. - Найбільш присутніми в нервовій системі людини дофамінергічні рецептори - це рецептори D1, за якими незабаром слідують рецептори D2.
У порівнянні з підтипами D1 і D2, рецептори D3, D4 і D5 присутні на значно нижчих рівнях. - На думку експертів, зловживання наркотиками є однією з обставин, які сприяють вивільненню дофаміну задоволення та винагороди.
Насправді, здається, що вживання наркотиків, таких як кокаїн, призводить до збільшення рівня дофаміну, так само, як хороша їжа або задоволення сексуальної активності. - Лікарі планують лікування на основі ін’єкцій дофаміну за наявності: гіпотензії, брадикардії, серцевої недостатності, інфаркту, зупинки серця та ниркової недостатності.
- Фізіологічне старіння, якому піддається кожна людина, збігається зі зниженням рівня дофаміну в нервовій системі.
Згідно з деякими науковими дослідженнями, вікове зниження функцій мозку частково пояснюється цим падінням рівня дофаміну в нервовій системі.
Дивіться також: Препарати -агоністи дофаміну
