Общность
Дофамин является важным нейротрансмиттером семейства катехоламинов, контролирующим движение, так называемую рабочую память, ощущение удовольствия, вознаграждение, выработку пролактина, механизмы регуляции сна, некоторые когнитивные способности и концентрацию внимания.
Дофаминергическая область включает несколько участков головного мозга, в том числе pars compacta принадлежащий черная субстанция и вентральная тегментальная область среднего мозга.
Аномальный уровень дофамина является причиной нескольких патологических состояний. Одно из таких патологических состояний - всем известная болезнь Паркинсона.
Что такое дофамин?
Дофамин - это органическая молекула, принадлежащая к семейству катехоламинов, которая играет важную роль нейромедиатора в головном мозге человека и других животных.
Дофамин также является молекулой-предшественником, из которой клетки посредством определенных процессов получают два других нейромедиатора семейства катехоламинов: норадреналин (или норадреналин) и адреналин (или адреналин).
ЧТО ТАКОЕ НЕЙРОТРАНСМИТТЕРЫ?
Нейротрансмиттеры - это химические вещества, которые позволяют клеткам нервной системы, так называемым нейронам, общаться друг с другом.
В нейронах нейротрансмиттеры находятся внутри небольших пузырьков; пузырьки сравнимы с мешочками, ограниченными двойным слоем фосфолипидов, очень похожими на цитоплазматическую мембрану типичной здоровой эукариотической клетки.
Внутри пузырьков нейротрансмиттеры остаются как бы инертными, пока нервный импульс не поступит в нейроны, в которых они находятся.
Фактически, нервные импульсы стимулируют высвобождение пузырьков нейронами, которые их содержат.
При высвобождении везикул нейромедиаторы покидают нервные клетки, занимают так называемое синаптическое пространство (которое представляет собой определенное пространство между двумя очень близкими нейронами) и взаимодействуют с соседними нейронами, а именно с мембранными рецепторами вышеупомянутые нейроны. Взаимодействие нейромедиаторов с нейронами, расположенными в непосредственной близости, преобразует начальный нервный импульс в очень специфический клеточный ответ, который зависит от типа нейромедиатора и типа рецепторов, присутствующих на задействованных нейронах.
Проще говоря, нейротрансмиттеры - это химические посланники, которые высвобождают нервные импульсы, чтобы вызвать определенный клеточный механизм.
Помимо дофамина и его производных, норэпинефрина и адреналина, другими важными нейротрансмиттерами человека являются: глицин, серотонин, мелатонин, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) и вазопрессин.
ХИМИЧЕСКОЕ НАЗВАНИЕ ДОФАМИНА
Химическое название дофамина - 4- (2-аминоэтил) бензол-1,2-диол.
ИСТОРИЯ ДОПАМИНЫ
Любопытно, что дофамин - это нейромедиатор, который исследователи сначала синтезировали в лаборатории, а затем обнаружили в тканях мозга человека.
Датированный 1910 годом лабораторный синтез дофамина принадлежит Джорджу Баргеру и Джеймсу Эвенсу, двум английским химикам компании. Добро пожаловать из Лондона.
Однако открывать, что дофамин является молекулой, естественно присутствующей в мозге, была английская исследовательница Кэтлин Монтегю в 1957 году в лабораториях Больница Ранвелл из Лондона.
Через год после открытия дофамина в тканях мозга, а затем в 1958 году ученые Арвид Карлссон и Нильс-Аке Хилларп, сотрудники Лаборатории химической фармакологии Национального института сердца Швеции, впервые определили и описали роль нейромедиатор, покрытый дофамином.
За это важное открытие и за установление того, что дофамин является не только предшественником норадреналина и адреналина, Карлссон также получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
ОТКУДА НАЗВАНИЕ ДОПАМИН?
Научное сообщество приняло термин «дофамин», потому что молекулой-предшественником, из которой Джордж Баргер и Джеймс Юенс синтезировали дофамин, была так называемая L-ДОФА.
Химическая структура
Как уже говорилось, дофамин является катехоламином.
Катехоламины - это органические молекулы, в которых присутствие бензольного кольца, присоединенного к двум гидроксильным группам ОН, является повторяющимся. Это бензольное кольцо в сочетании с двумя гидроксильными группами ОН имеет химическую формулу C6H3 (OH) 2.
В случае дофамина это вещество представляет собой соединение бензольного кольца с двумя гидроксильными группами, типичными для катехоламинов, и этиламиновой группой.
Этиламинная группа - это органическое соединение, в котором участвуют два атома углерода и один азот, и имеющее следующую химическую формулу: CH2-CH2-NH2.
В свете двух приведенных выше химических формул, а именно бензольной группы с двумя группами ОН и формулы этиламинной группы, окончательная химическая формула дофамина выглядит так: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
На рисунках ниже показана химическая структура общего катехоламина, гидроксильная группа, этиламинная группа, дофамин и L-ДОФА.
Рисунок: в отличие от дофамина, L-ДОПА имеет карбоксильную группу, связанную с одним из двух атомов углерода этиламинной группы. Карбоксильная группа, химическая формула которой - COOH, является результатом объединения углерода с атомом кислорода и гидроксильная группа.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Как и многие молекулы, состоящие из группы этиламина, дофамин является органическим основанием.
Это означает, что в кислой среде он обычно находится в протонированной форме; в то время как в основной среде он обычно находится в непротонированной форме.
Резюме: как и где это происходит?
Путь естественного синтеза (или биосинтеза) дофамина включает четыре основных этапа и начинается с аминокислоты L-фенилаланина.
Простым и схематичным образом биосинтез дофамина можно резюмировать следующим образом:
L-фенилаланин ⇒ L-тирозин ⇒ L-ДОФА ⇒ дофамин.
Превращение L-фенилаланина в L-тирозин и превращение L-тирозина в L-DOPA состоит из двух реакций гидроксилирования. В химии реакция гидроксилирования - это реакция, в конце которой молекула приобретает гидроксильную группу ОН.
Первая реакция гидроксилирования, то есть L-фенилаланин ⇒ L-тирозин, происходит благодаря вмешательству фермента, известного как фенилаланингидроксилаза.
С другой стороны, реакция L-тирозина ⇒ L-ДОФА происходит благодаря вмешательству фермента, известного как тирозингидроксилаза.
Последним этапом, который дает дофамин из L-DOPA, является реакция декарбоксилирования.
В химической области реакция декарбоксилирования соответствует процессу, в конце которого такая молекула теряет одну или несколько карбоксильных групп COOH.
Обеспечивает реакцию декарбоксилирования, которая приводит к образованию L-DOPA, является фермент, называемый декарбоксилазой L-аминокислоты (или декарбоксилазой DOPA).
МЕСТО СИНТЕЗА ДОФАМИНА
В организме человека биосинтез дофамина в основном осуществляется так называемыми нейронами дофаминергической области и, в меньшей степени, медуллярной частью надпочечников (или надпочечников).
Нейроны дофаминергической области или дофаминергические нейроны представляют собой нервные клетки, расположенные в:
- Черная субстанция, именно в так называемом Pars compacta принадлежащий черная субстанция. Там черная субстанция (или черное вещество) происходит в среднем мозге, который является одной из трех основных областей, составляющих ствол мозга.
Хотя черная субстанция является частью ствола головного мозга, она действует под руководством ядер основания (или базальных ганглиев) конечного мозга; конечный мозг - это мозг.
Согласно различным научным исследованиям, pars compacta принадлежащий черная субстанция это основное место синтеза дофамина, присутствующего в организме человека. - Вентральная тегментальная область. Также расположенная на уровне среднего мозга вентральная тегментальная область содержит дофаминергические нейроны, расширения которых достигают различных нервных областей, включая прилежащее ядро, префронтальную кору, миндалевидное тело и гиппокамп.
- Задний гипоталамус. Отростки дофаминергических нейронов заднего гипоталамуса достигают спинного мозга.
- Дугообразное ядро гипоталамуса и паравентрикулярное ядро гипоталамуса. Дофаминергические нейроны этих двух областей имеют отростки, которые достигают гипофиза, и здесь их задача - влиять на выработку пролактина.
- Неуверенная область подталамуса.
ДЕГРАДАЦИЯ
Естественный распад дофамина на неактивные метаболиты может происходить двумя разными способами и с участием трех ферментов:
- моноаминоксидаза (или МАО),
- катехол-O-метилтрансфераза (COMT)
- альдегиддегидрогеназа.
Оба пути естественного расщепления дофамина приводят к образованию вещества, известного как гомованиловая кислота (HVA).
Рисунок: два возможных пути биодеградации дофамина. Источник: wikipedia.org
Функции
Дофамин выполняет множество функций как на уровне центральной нервной системы, так и на уровне периферической нервной системы.
Что касается центральной нервной системы, то дофамин является нейромедиатором, который участвует в:
- Управления движением
- Механизм секреции гормона пролактина
- Проверка объема памяти
- Механизмы вознаграждения и удовольствия
- Контроль навыков внимания
- Контроль некоторых аспектов поведения и некоторых когнитивных функций
- Механизм сна
- Контроль настроения
- Механизмы, лежащие в основе обучения
Что касается периферической нервной системы, то дофамин действует:
- Как сосудорасширяющее средство
- Как стимулятор выведения натрия с мочой
- Как фактор, способствующий перистальтике кишечника
- Как фактор, снижающий активность лимфоцитов
- Как фактор, снижающий секрецию инсулина островками Лангерганса (бета-клетки поджелудочной железы)
ДОПАМИНЕРГИЧЕСКИЕ РЕЦЕПТОРЫ
После попадания в синаптическое пространство дофамин проявляет свое действие, взаимодействуя с так называемыми дофаминергическими рецепторами, присутствующими на мембранах различных нервных клеток.
У млекопитающих - а значит, и у людей - существует 5 различных подтипов дофаминергических рецепторов. Названия этих 5 подтипов рецепторов очень просты: D1, D2, D3, D4 и D5.
Ответ, производимый дофамином, зависит от подтипа дофаминового рецептора, с которым взаимодействует сам дофамин.
Другими словами, клеточные эффекты дофамина варьируются в зависимости от рецептора дофамина, участвующего во взаимодействии.
В головном мозге плотность распределения дофаминергических рецепторов варьируется от области мозга к области мозга. Другими словами, каждая область мозга имеет свое собственное количество дофаминергических рецепторов.
Биологи считают, что эта различная плотность распределения рецепторов зависит от функций, которые должны выполнять области мозга.
ДОПАМИНА И ДВИЖЕНИЕ
Двигательные навыки человека (правильность движений, быстрота движений и т. Д.) Зависят от дофамина, который черная субстанция освобождается под действием базальных ганглиев.
Фактически, если дофамин высвобождается из черная субстанция меньше нормы, движения становятся медленнее и несогласованными. И наоборот, если дофамин количественно выше нормы, человеческое тело начинает совершать ненужные движения, очень похожие на тики.
Следовательно, тонкая регуляция высвобождения дофамина черная субстанция, человеку необходимо правильно двигаться, совершать скоординированные жесты и с нужной скоростью.
ВЫБРОС ДОФАМИНА И ПРОЛАКТИНА
Дофамин, образующийся в дофаминергических нейронах дугообразного ядра и паравентрикулярного ядра, подавляет секрецию гормона пролактина лактотропными клетками гипофиза.
Как легко понять, отсутствие или пониженное присутствие дофамина, поступающего из вышеупомянутых областей, подразумевает большую активность лактотропных клеток гипофиза, следовательно, большую выработку пролактина.
Допамин, который ингибирует секрецию пролактина, получил альтернативное название «фактор ингибирования пролактина» (PIF).
Чтобы узнать, как действует пролактин, читатели могут щелкнуть здесь.
ДОФАМИН И ПАМЯТЬ
Несколько научных исследований показали, что адекватный уровень дофамина в префронтальной коре улучшает так называемую рабочую память.
По определению, рабочая память - это «система для временного сохранения и манипулирования информацией во время выполнения различных когнитивных задач, таких как понимание,« обучение и рассуждение ».
Если уровень дофамина, происходящий из префронтальной коры, снижается или увеличивается, рабочая память начинает страдать.
ДОФАМИН, УДОВОЛЬСТВИЕ И НАГРАДА
Дофамин - это посредник удовольствия и награды.
Фактически, согласно надежным исследованиям, мозг человека выделяет дофамин, когда он «переживает» обстоятельства или приятные действия, такие как прием пищи, основанный на хорошей еде, или удовлетворительная сексуальная активность.
Нейроны дофаминергической области, наиболее вовлеченные в механизмы вознаграждения и удовольствия, - это нейроны прилежащего ядра и префронтальной коры.
ДОФАМИН И ВНИМАНИЕ
Дофамин, образующийся в префронтальной коре, поддерживает навыки внимания.
Интересные исследования показали, что низкие концентрации дофамина в префронтальной коре часто связаны с состоянием, известным как синдром дефицита внимания с гиперактивностью.
ДОФАМИН И КОГНИТИВНЫЕ ФУНКЦИИ
Связь между дофамином и когнитивными способностями очевидна при всех патологических состояниях, характеризующихся «изменением дофаминергических нейронов префронтальной коры».
Фактически, в вышеупомянутых болезненных состояниях, помимо вышеупомянутых способностей внимания и рабочей памяти, также нейрокогнитивные функции, способность к решение проблем и т.п.
Патологии
Дофамин играет центральную роль в нескольких медицинских состояниях, в том числе: болезнь Паркинсона, синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), шизофрения / психоз и зависимость от определенных лекарств и медикаментов.
Кроме того, согласно некоторым научным исследованиям, он отвечает за болезненные ощущения, характерные для некоторых болезненных состояний (фибромиалгия, синдром беспокойных ног, синдром жжения во рту) и тошноту, связанную с рвотой.
Наркотики
Лекарства
- Кокаин
- Амфетамины
- Метамфетамин
- Экстази (МДМА)
- Риталин
- Психостимуляторы
Знать больше:
- болезнь Паркинсона
- СДВГ
- Шизофрения
Любопытные факты и другая информация
В дополнение к тому, что было сказано до сих пор, вот некоторая дополнительная информация о дофамине:
- Превращение дофамина в норэпинефрин - это реакция гидроксилирования, которая осуществляется ферментом, известным как дофамин-бета-гидроксилаза.
С другой стороны, превращение дофамина в адреналин - это реакция, которая происходит из-за вмешательства фермента, известного как фенилэтаноламин N-метилтрансфераза. - Недавние исследования показали, что сетчатка глаза также содержит некоторые дофаминергические нейроны.
Эти нервные клетки активны в светлое время суток и не работают в темное время суток. - Наиболее присутствующими в нервной системе человека дофаминергическими рецепторами являются рецепторы D1, за которыми вскоре следуют рецепторы D2.
По сравнению с подтипами D1 и D2 рецепторы D3, D4 и D5 присутствуют на значительно более низких уровнях. - По мнению экспертов, злоупотребление наркотиками входит в число обстоятельств, способствующих высвобождению дофамина удовольствия и вознаграждения.
На самом деле кажется, что прием наркотиков, таких как кокаин, приводит к повышению уровня дофамина, так же как хорошая еда или удовлетворительная сексуальная активность. - Врачи планируют лечение на основе инъекций дофамина при наличии: гипотензии, брадикардии, сердечной недостаточности, сердечного приступа, остановки сердца и почечной недостаточности.
- Физиологическое старение, которому подвержен каждый человек, совпадает с падением уровня дофамина в нервной системе.
Согласно некоторым научным исследованиям, возрастное снижение функции мозга частично связано с падением уровня дофамина в нервной системе.
См. Также: Препараты-агонисты дофамина
.jpg)