Funkcja dopaminy, mechanizm działania, synteza

4400
Anthony Golden

Plik dopamina jest neuroprzekaźnikiem wytwarzanym przez wiele różnych zwierząt, w tym kręgowce i bezkręgowce. Jest najważniejszym neuroprzekaźnikiem w ośrodkowym układzie nerwowym ssaków i bierze udział w regulacji różnych funkcji, takich jak zachowania motoryczne, nastrój czy uczuciowość.

Powstaje w ośrodkowym układzie nerwowym, czyli w mózgu zwierząt, i wchodzi w skład substancji zwanych katecholaminami. Katecholaminy to grupa neuroprzekaźników, które są uwalniane do krwiobiegu i obejmują trzy główne substancje: adrenalinę, norepinefrynę i dopaminę..

Cząsteczka dopaminy 3D.

Te trzy substancje są syntetyzowane z aminokwasu tyrozyny i mogą być wytwarzane w nadnerczach (strukturach nerek) lub w zakończeniach nerwowych neuronów..

Dopamina jest wytwarzana w wielu częściach mózgu, zwłaszcza w istocie czarnej i pełni funkcje neuroprzekaźnicze w ośrodkowym układzie nerwowym, aktywując pięć typów receptorów dopaminy: D1, D2, D3, D4 i D5.

W każdym regionie mózgu dopamina jest odpowiedzialna za wykonywanie wielu różnych funkcji.

Do najważniejszych należą: ruchy motoryczne, regulacja wydzielania prolaktyny, aktywacja układu przyjemności, udział w regulacji snu i nastroju oraz aktywacja procesów poznawczych..

Indeks artykułów

  • 1 Układ dopaminergiczny
    • 1.1 Systemy ultrakrótkie
    • 1.2 System długości pośredniej
    • 1.3 Długie systemy
  • 2 Synteza dopaminy
  • 3 Mechanizm działania
  • 4 Rodzaje receptorów dopaminy
  • 5 Funkcje dopaminy
    • 5.1 Ruch silnika
    • 5.2 Pamięć, uwaga i uczenie się
    • 5.3 Uczucie nagrody
    • 5.4 Hamowanie produkcji prolaktyny
    • 5.5 Regulacja snu
    • 5.6 modulacja nastroju
  • 6 Patologie związane z dopaminą
    • 6.1 Choroba Parkinsona
    • 6.2 Schizofrenia
    • 6.3 Padaczka
    • 6.4 Uzależnienie
  • 7 Referencje

Układ dopaminergiczny

W mózgu znajdują się tysiące neuronów dopaminy, czyli substancji chemicznych dopaminy. Fakt, że ten neuroprzekaźnik występuje w tak dużej ilości i jest tak rozmieszczony w wielu regionach neuronalnych, spowodował pojawienie się układów dopaminergicznych.

Systemy te nadają nazwy różnym połączeniom dopaminy w różnych obszarach mózgu, a także czynnościom i funkcjom, które każdy z nich wykonuje..

Główne szlaki transportu dopaminy w synapsie dopaminergicznej. Źródło: Smedlib, Pancrat / domena publiczna

W ten sposób dopaminę i jej projekcje można podzielić na 3 główne systemy.

Systemy ultrakrótkie

Tworzy dwie grupy głównych neuronów dopaminergicznych: neuronów opuszki węchowej i splotowatych warstw siatkówki.

Funkcje tych dwóch pierwszych grup dopaminy są głównie odpowiedzialne za funkcje percepcyjne, zarówno wzrokowe, jak i węchowe.

System długości pośredniej

Obejmują komórki dopaminergiczne, które zaczynają się w podwzgórzu (wewnętrzny obszar mózgu), a kończą w jądrze pośrednim przysadki mózgowej (gruczoł dokrewny, który wydziela hormony odpowiedzialne za regulację homeostazy)..

Ta druga grupa dopaminy charakteryzuje się głównie regulacją mechanizmów motorycznych i procesów wewnętrznych organizmu, takich jak temperatura, sen i równowaga..

Długie systemy

Ta ostatnia grupa obejmuje neurony w brzusznej okolicy znacznika (region mózgu zlokalizowany w śródmózgowiu), które wysyłają projekcje do trzech głównych obszarów neuronalnych: neostriatum (jądra ogoniaste i skorupowe), kory limbicznej i innych struktur limbicznych..

Te komórki dopaminy są odpowiedzialne za wyższe procesy umysłowe, takie jak poznanie, pamięć, nagroda lub nastrój..

Jak widać, dopamina to substancja, którą można znaleźć praktycznie w każdym regionie mózgu i która wykonuje nieskończoną ilość czynności i funkcji umysłowych..

Z tego powodu prawidłowe funkcjonowanie dopaminy ma kluczowe znaczenie dla dobrego samopoczucia ludzi i istnieje wiele zmian, które są związane z tą substancją..

Zanim jednak przejdziemy do szczegółowego przeglądu działań i implikacji tej substancji, zamierzamy zagłębić się nieco więcej na temat jej działania i jej własnych cech..

Synteza dopaminy

Dopamina jest substancją endogenną dla mózgu i jako taka jest naturalnie wytwarzana przez organizm. Synteza tego neuroprzekaźnika zachodzi w dopaminergicznych zakończeniach nerwowych, w których występuje wysokie stężenie odpowiedzialnych enzymów.

Te enzymy, które promują produkcję serotoniny, to hydroksylaza tyrozyny (TH) i dekarboksylaza aminokwasów aromatycznych (L-DOPA). Zatem funkcjonowanie tych dwóch enzymów mózgowych jest głównym czynnikiem prognozującym produkcję dopaminy.

Hydroksylaza tyrozynowa. Źródło: Gla086 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Enzym L-DOPA wymaga obecności enzymu TH, aby rozwinąć się i dodać do tego ostatniego w celu wytworzenia dopaminy. Ponadto obecność żelaza jest również wymagana do prawidłowego rozwoju neuroprzekaźnika.

Struktura chemiczna lewodopy (L-DOPA, L-3,4-dihydroksyfenyloalanina). Źródło: NEUROtiker / domena publiczna

Zatem, aby dopamina mogła być wytwarzana i rozprowadzana normalnie przez różne regiony mózgu, niezbędny jest udział różnych substancji, enzymów i peptydów w organizmie..

Mechanizm akcji

Wytwarzanie dopaminy, które wyjaśniliśmy powyżej, nie wyjaśnia działania tej substancji, a po prostu jej wygląd.

Po wytworzeniu dopaminy w mózgu zaczynają pojawiać się neurony dopaminergiczne, ale muszą one zacząć funkcjonować, aby wykonywać swoje czynności.

Jak każda substancja chemiczna, aby dopamina działała, musi się ze sobą komunikować, to znaczy musi być transportowana z jednego neuronu do drugiego. W przeciwnym razie substancja zawsze pozostawałaby nieruchoma i nie wykonywałaby żadnej aktywności mózgu ani nie przeprowadzałaby niezbędnej stymulacji neuronalnej.

Aby dopamina mogła zostać przetransportowana z jednego neuronu do drugiego, konieczna jest obecność określonych receptorów, receptorów dopaminy..

Receptory definiuje się jako cząsteczki lub układy molekularne, które mogą selektywnie rozpoznawać ligand i być aktywowane przez sam ligand..

Receptory dopaminy są w stanie odróżnić dopaminę od innych typów neuroprzekaźników i tylko na nią odpowiadać.

Kiedy dopamina jest uwalniana przez jeden neuron, pozostaje w przestrzeni międzysynaptycznej (przestrzeni między neuronami), dopóki receptor dopaminy nie podniesie jej i nie wprowadzi do innego neuronu..

Rodzaje receptorów dopaminy

Istnieją różne typy receptorów dopaminy, każdy z nich ma charakterystykę i określoną funkcję.

W szczególności można wyróżnić 5 głównych typów: receptory D1, receptory D5, receptory D2, receptory D3 i receptory D4..

Receptory D1 występują najczęściej w ośrodkowym układzie nerwowym i występują głównie w guzku węchowym, w neostriatum, w jądrze półleżącym, w ciele migdałowatym, w jądrze podwzgórza i istocie czarnej.

Wykazują stosunkowo niskie powinowactwo do dopaminy, a aktywacja tych receptorów prowadzi do aktywacji białek i pobudzenia różnych enzymów..

Receptory D5 są znacznie rzadsze niż D1 i mają bardzo podobne działanie.

Receptory D2 występują głównie w hipokampie, jądrze półleżącym i neostriatum i są sprzężone z białkami G..

Wreszcie receptory D3 i D4 znajdują się głównie w korze mózgowej i byłyby zaangażowane w procesy poznawcze, takie jak pamięć lub uwaga..

Funkcje dopaminy

Struktura 2D dopaminy

Dopamina jest jedną z najważniejszych substancji chemicznych w mózgu i dlatego pełni wiele funkcji.

Fakt, że jest szeroko rozpowszechniony w regionach mózgu, oznacza, że ​​ten neuroprzekaźnik nie ogranicza się do wykonywania pojedynczej czynności lub funkcji o podobnych cechach.

W rzeczywistości dopamina uczestniczy w wielu procesach mózgowych i umożliwia wykonywanie bardzo różnorodnych i bardzo różnych czynności. Główne funkcje, które spełnia dopamina to:

Ruch motoryczny

Neurony dopaminergiczne zlokalizowane w najbardziej wewnętrznych obszarach mózgu, czyli w zwojach podstawy mózgu, umożliwiają wytwarzanie ruchów motorycznych u ludzi.

Wydaje się, że receptory D5 są szczególnie zaangażowane w tę aktywność, a dopamina jest kluczowym elementem w osiąganiu optymalnej funkcji motorycznej.

Fakt, że większość z nich ujawnia tę rolę dopaminy to choroba Parkinsona, patologia, w której brak dopaminy w zwojach podstawy mózgu znacznie upośledza zdolność poruszania się..

Pamięć, uwaga i uczenie się

Dopamina jest również rozprowadzana w regionach neuronalnych, które umożliwiają uczenie się i zapamiętywanie, takich jak hipokamp i kora mózgowa..

Kiedy w tych obszarach wydzielana jest niewystarczająca ilość dopaminy, mogą wystąpić problemy z pamięcią, niezdolność do utrzymania uwagi i trudności w nauce..

Uczucie nagrody

To chyba główna funkcja tej substancji, gdyż wydzielana w układzie limbicznym dopamina pozwala na odczuwanie przyjemności i nagrody.

W ten sposób, wykonując przyjemną dla nas czynność, nasz mózg automatycznie uwalnia dopaminę, co pozwala nam odczuwać przyjemność..

Hamowanie produkcji prolaktyny

Dopamina jest odpowiedzialna za hamowanie wydzielania prolaktyny, hormonu peptydowego, który stymuluje produkcję mleka w gruczołach sutkowych oraz syntezę progesteronu w ciałku żółtym..

Funkcja ta jest wykonywana głównie w łukowatym jądrze podwzgórza oraz w przednim przysadce mózgowej..

Regulacja snu

Funkcjonowanie dopaminy w szyszynce pozwala jej dyktować rytm dobowy u ludzi, ponieważ pozwala ona na uwalnianie melatoniny i wywołuje uczucie snu, gdy nie spałeś przez długi czas..

Ponadto dopamina odgrywa ważną rolę w przetwarzaniu bólu (niski poziom dopaminy wiąże się z bolesnymi objawami) i bierze udział w samo-odruchowych aktach nudności..

Modulacja nastroju

Wreszcie dopamina odgrywa ważną rolę w regulacji nastroju, dlatego niski poziom tej substancji wiąże się ze złym nastrojem i depresją.

Patologie związane z dopaminą

Dopamina to substancja, która wykonuje wiele czynności mózgu, więc jej nieprawidłowe działanie może prowadzić do wielu chorób. Najważniejsze z nich to.

Choroba Parkinsona

Jest to patologia najbardziej bezpośrednio związana z funkcjonowaniem dopaminy w obszarach mózgu. W rzeczywistości choroba ta jest głównie spowodowana degeneracyjną utratą neuroprzekaźników dopaminergicznych w zwojach podstawy mózgu..

Spadek dopaminy przekłada się na typowe objawy motoryczne choroby, ale może też powodować inne objawy związane z funkcjonowaniem neuroprzekaźnika, takie jak problemy z pamięcią, uwagą czy depresją.

Główne leczenie farmakologiczne choroby Parkinsona opiera się na zastosowaniu prekursora dopaminy (L-DOPA), który pozwala na nieznaczne zwiększenie ilości dopaminy w mózgu i łagodzenie objawów..

Schizofrenia

Główna hipoteza etiologii schizofrenii opiera się na teorii dopaminergicznej, która stwierdza, że ​​choroba ta jest spowodowana nadaktywnością neuroprzekaźnika dopaminy..

Potwierdzeniem tej hipotezy jest skuteczność leków przeciwpsychotycznych na tę chorobę (hamujących receptory D2) oraz zdolność leków zwiększających aktywność dopaminergiczną, takich jak kokaina czy amfetamina, do generowania psychozy..

Padaczka

Na podstawie różnych obserwacji klinicznych postulowano, że padaczka może być zespołem hipoaktywności dopaminergicznej, tak więc deficyt produkcji dopaminy w obszarach mezolimbicznych może prowadzić do tej choroby..

Dane te nie zostały całkowicie zneutralizowane, ale są poparte skutecznością leków wykazujących skuteczne działanie w leczeniu padaczki (leki przeciwdrgawkowe), które zwiększają aktywność receptorów D2..

Uzależnienie

W tym samym mechanizmie dopaminy, który pozwala na eksperymentowanie przyjemności, gratyfikacji i motywacji, podtrzymywane są również podstawy uzależnienia.

Leki, które zapewniają większe uwalnianie dopaminy, takie jak tytoń, kokaina, amfetamina i morfina, to te, które mają większą siłę uzależniającą ze względu na wzrost dopaminergiczny, który wytwarzają w obszarach mózgu przyjemności i nagrody.

Bibliografia

  1. Arias-Montaño JA. Modulacja syntezy dopaminy przez receptory presynaptyczne. Praca doktorska, Katedra Fizjologii, Biofizyki i Neuronauki, CINVESTAV, 1990.
  2. Feldman RS, Meyer JS, Quenzer LF. Zasady neuropsychofarmakologii. Sunderland, Sinauer, 1997: 277-344.
  3. Gobert A, Lejeune F, Rivet J-M, Cistarelli L, Millan MJ. Receptory dopaminy D3 (auto) hamują uwalnianie dopaminy w korze czołowej swobodnie poruszających się szczurów in vivo. J Neurochem 1996; 66: 2209-12.
  4. Hetey L, Kudrin V, Shemanov A, Rayevsky K, Delssner V. Presynaptic dopaminowe i serotoninowe receptory modulujące aktywność hydroksylazy tyrozyny w synaptosomach jądra półleżącego szczurów. Eur J Pharmacol 1985; 43: 327-30.
  5. O'Dowd BF. Struktura receptorów dopaminy. J Neurochem 1993; 60: 804-16.
  6. Poewe W. Czy leczenie choroby Parkinsona należy rozpoczynać od agonisty dopaminy? Neurol 1998; 50 (supl 6): S19-22.
  7. Starr MS. Rola dopaminy w padaczce. Synapse 1996; 22: 159-94.

Jeszcze bez komentarzy