Allmänhet
Dopamin är en viktig signalsubstans i katekolaminfamiljen, med en kontrollfunktion på: rörelse, det så kallade arbetsminnet, känslan av njutning, belöning, prolaktinproduktion, sömnregleringsmekanismer, vissa kognitiva förmågor och uppmärksamhet.
Det dopaminerga området inkluderar flera platser i hjärnan, inklusive pars compacta av substantia nigra och det ventrala tegmentala området i mitthjärnan.
Onormala dopaminnivåer är ansvariga för flera patologiska tillstånd. En av dessa patologiska tillstånd är den välkända Parkinsons sjukdom.
Vad är dopamin?
Dopamin är en organisk molekyl som tillhör katekolaminfamiljen, som spelar neurotransmittorns viktiga roll i hjärnan hos människor och andra djur.
Dopamin är också föregångarmolekylen från vilken celler, med hjälp av specifika processer, härleder två andra signalsubstanser från katekolaminfamiljen: noradrenalin (eller noradrenalin) och adrenalin (eller adrenalin).
VAD ÄR NEUROTRANSMITTERAR?
Neurotransmittorer är kemikalier som gör att celler i nervsystemet, så kallade neuroner, kan kommunicera med varandra.
I neuroner bor neurotransmittorer inuti små vesiklar; vesiklarna är jämförbara med säckar, avgränsade av ett dubbelskikt av fosfolipider, mycket lik det i det cytoplasmatiska membranet hos en generisk frisk eukaryot cell.
Inuti vesiklarna förblir neurotransmittorerna som de var inerta tills en nervimpuls anländer till neuronerna där de bor.
Nervimpulserna stimulerar faktiskt frigörandet av vesiklarna av neuronerna som innehåller dem.
När blåsorna släpps flyr neurotransmittorerna från nervcellerna, upptar det så kallade synaptiska utrymmet (som är ett särskilt utrymme mellan två mycket nära neuroner) och interagerar med de närliggande neuronerna, för att vara exakt med membranreceptorerna i ovannämnda neuroner. Interaktionen mellan neurotransmittorerna och neuronerna placerade i omedelbar närhet omvandlar den initiala nervimpulsen till ett mycket specifikt cellulärt svar, som beror på typen av neurotransmittor och typen av receptorer som finns på de involverade neuronerna.
I enklare ord är neurotransmittorer kemiska budbärare, som nervimpulser frigör för att inducera en viss cellulär mekanism.
Förutom dopamin och dess derivat, noradrenalin och adrenalin, är andra viktiga humana signalsubstanser: glycin, serotonin, melatonin, gamma-aminosmörsyra (GABA) och vasopressin.
KEMISKT NAMN PÅ DOPAMIN
Det kemiska namnet på dopamin är 4- (2-aminoetyl) bensen-1,2-diol.
DOPAMINAENS HISTORIA
Märkligt nog är dopamin en signalsubstans som forskare först syntetiserade i laboratoriet och sedan hittade i mänskliga hjärnvävnader.
Daterat 1910 går krediten för laboratoriesyntesen av dopamin till George Barger och James Ewens, två engelska kemister i företaget. Välkommen från London.
Att dock upptäcka att dopamin är en molekyl som finns naturligt i hjärnan var den engelska forskaren Kathleen Montagu 1957 vid laboratorierna vid Runwell sjukhus från London.
Ett år efter upptäckten av dopamin i hjärnvävnader, sedan 1958, identifierade och beskrev forskarna Arvid Carlsson och Nils-Ake Hillarp, anställda vid Chemical Pharmacology Laboratories på National Heart Institute of Sweden, för första gången rollen som signalsubstans, täckt med dopamin.
För detta viktiga fynd och för att konstatera att dopamin inte bara är en föregångare till noradrenalin och adrenalin, fick Carlsson också Nobelpriset i fysiologi eller medicin.
VAR KOMMER NAMNEN DOPAMIN FRÅN?
Det vetenskapliga samfundet antog termen "dopamin" eftersom föregångarmolekylen, från vilken George Barger och James Ewens syntetiserade dopamin, var den så kallade L-DOPA.
Kemisk struktur
Som sagt är dopamin en katekolamin.
Katekolaminer är organiska molekyler, i vilka närvaron av en bensenring förenad med två hydroxylgrupper OH är återkommande. Denna bensenring i kombination med två OH -hydroxylgrupper har den kemiska formeln C6H3 (OH) 2.
När det gäller dopamin består detta ämne i föreningen mellan bensenringen med de två hydroxylgrupperna, typiska för katekolaminer, och en etylamengrupp.
En etylamengrupp är en organisk förening i vilken två kolatomer och ett kväve deltar, och som har följande kemiska formel: CH2-CH2-NH2.
Mot bakgrund av de två kemiska formler som rapporterats ovan, nämligen den för bensengruppen med de två OH-grupperna och för etylamingruppen, är den slutliga kemiska formeln för dopamin: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
Figurerna nedan visar den kemiska strukturen för en generisk katekolamin, en hydroxylgrupp, en etylamengrupp, dopamin och L-DOPA.
Figur: till skillnad från dopamin har L -DOPA en karboxylgrupp, bunden till en av etylamengruppens två kolatomer. En karboxylgrupp - vars kemiska formel är COOH - är resultatet av föreningen av ett kol med en syreatom och en hydroxylgrupp.
KEMISKA EGENSKAPER
Liksom många molekyler som består av en etylamengrupp är dopamin en organisk bas.
Detta innebär att det i en sur miljö i allmänhet är i en protonerad form; medan det i en grundmiljö vanligtvis är i en icke-protonerad form.
Sammanfattning: hur och var händer det?
Den naturliga syntesvägen (eller biosyntesen) för dopamin inkluderar fyra grundläggande steg och börjar med aminosyran L-fenylalanin.
På ett enkelt och schematiskt sätt kan biosyntesen av dopamin sammanfattas enligt följande:
L-fenylalanin, L-tyrosin, L-DOPA, dopamin
Omvandlingen av L-fenylalanin till L-tyrosin och omvandlingen av L-tyrosin till L-DOPA består av två hydroxyleringsreaktioner. Inom kemi är en hydroxyleringsreaktion en reaktion i slutet av vilken en molekyl förvärvar en OH -hydroxylgrupp.
Den första hydroxyleringsreaktionen, dvs L-fenylalanin ⇒ L-tyrosin, sker tack vare intervention av ett enzym som kallas fenylalaninhydroxylas.
L-tyrosin ⇒ L-DOPA-reaktionen sker däremot tack vare ingrepp av ett enzym som kallas tyrosinhydroxylas.
Det sista steget, det som ger dopamin från L-DOPA, är en dekarboxyleringsreaktion.
På det kemiska området motsvarar en dekarboxyleringsreaktion en process vid vilken en sådan molekyl förlorar en eller flera COOH -karboxylgrupper.
Att tillhandahålla dekarboxyleringsreaktionen som ger upphov till L-DOPA är ett enzym som kallas L-aminosyra-dekarboxylas (eller DOPA-dekarboxylas).
SITT AV DOPAMINENS SYNTES
I människokroppen sker biosyntesen av dopamin huvudsakligen av de så kallade neuronerna i det dopaminerga området och, i mindre utsträckning, av den medullära delen av binjurarna (eller binjurarna).
Neuroner i det dopaminerga området, eller dopaminerga neuroner, är nervceller som finns i:
- Substantia nigra, just i den sk Pars compacta av substantia nigra. där substantia nigra (eller svart substans) äger rum i mitthjärnan, som är en av de tre huvudregionerna som utgör hjärnstammen.
Även om en del av hjärnstammen verkar substantia nigra under ledning av kärnorna i basen (eller basala ganglier) i telencephalon; telencephalon är hjärnan.
Enligt olika vetenskapliga studier har pars compacta av substantia nigra det är den viktigaste platsen för dopaminsyntes, som finns i människokroppen. - Ventralt tegmentalt område. Det ventrala tegmentala området ligger också på mitten av hjärnan och har dopaminerga neuroner, vars förlängningar når olika nervområden, inklusive: nucleus accumbens, prefrontal cortex, amygdala och hippocampus.
- Posterior hypothalamus. Förlängningarna av de dopaminerga neuronerna i den bakre hypothalamus når ryggmärgen.
- Böjda kärnan i hypothalamus och paraventrikulära kärnan i hypothalamus. De dopaminerga neuronerna i dessa två områden har förlängningar som når hypofysen, här har de till uppgift att påverka produktionen av prolaktin.
- Osäkert område av subthalamus.
DEGRADERING
Den naturliga nedbrytningen av dopamin till inaktiva metaboliter kan ske på två olika sätt och involverar tre enzymer:
- monoaminoxidas (eller MAO),
- katekol-O-metyltransferas (COMT)
- aldehyddehydrogenaset.
Båda sätten för naturlig nedbrytning av dopamin leder till bildandet av ett ämne som kallas homovanylsyra (HVA).
Figur: de två möjliga sätten för biologisk nedbrytning av dopamin. Från: wikipedia.org
Funktioner
Dopamin utför många funktioner, både på nivån i det centrala nervsystemet och på det perifera nervsystemet.
När det gäller centrala nervsystemet är dopamin en signalsubstans som deltar i:
- Rörelsekontroll
- Sekretionsmekanismen för hormonet prolaktin
- Kontrollera minneskapaciteten
- Mekanismerna för belöning och nöje
- Kontroll av uppmärksamhetskunskaper
- Kontroll av vissa aspekter av beteende och vissa kognitiva funktioner
- Sömnens mekanism
- Stämningskontroll
- Mekanismerna bakom lärande
När det gäller det perifera nervsystemet verkar dopamin:
- Som vasodilatator
- Som en stimulant för natriumutsöndring genom urinen
- Som en faktor som främjar tarmmotilitet
- Som en faktor som minskar lymfocytaktivitet
- Som en faktor som minskar insulinsekretion från Langerhans öar (betaceller i bukspottkörteln)
DOPAMINERGISKA MOTTAGARE
Efter dess frigörelse i det synaptiska utrymmet utövar dopamin sina effekter genom att interagera med de så kallade dopaminerga receptorerna, som finns på membranet i olika nervceller.
Hos däggdjur - därför även hos människor - finns det 5 olika subtyper av dopaminerga receptorer Namnen på dessa 5 receptorsubtyper är mycket enkla: D1, D2, D3, D4 och D5.
Svaret som produceras av dopamin beror på dopaminreceptorsubtypen, med vilken dopaminen själv interagerar.
Med andra ord varierar dopaminens cellulära effekter beroende på dopaminreceptorn som är involverad i interaktionen.
I hjärnan varierar distributionstätheten av dopaminerga receptorer från hjärnområde till hjärnområde. Med andra ord har varje hjärnområde en egen mängd dopaminerga receptorer.
Biologer tror att denna olika densitet av receptordistribution beror på de funktioner som hjärnområdena måste täcka.
DOPAMINA OCH RÖRELSE
Människans motoriska färdigheter (rörelsens korrekthet, snabbhet i rörelser etc.) beror på dopamin som substantia nigra släpper ut under verkan av de basala ganglierna.
Faktum är att om dopamin släpps från substantia nigra är mindre än normalt blir rörelserna långsammare och okoordinerade. Omvänt, om dopamin är kvantitativt högre än normalt, börjar människokroppen utföra onödiga rörelser, mycket lik tics.
Därför är den fina regleringen av dopaminfrisättning genom substantia nigra, är det viktigt för människan att röra sig korrekt, utföra samordnade gester och i rätt hastighet.
DOPAMIN OCH PROLACTIN RELEASE
Dopamin med ursprung i de dopaminerga neuronerna i den bågformade kärnan och den paraventrikulära kärnan hämmar utsöndringen av hormonet prolaktin av laktotropcellerna i hypofysen.
Eftersom det är lätt att förstå, innebär frånvaro eller minskad närvaro av dopamin från de ovannämnda distrikten en större aktivitet av hypofyslaktotropa celler, därför en större produktion av prolaktin.
Dopamin som hämmar prolaktinsekretion tar det alternativa namnet "prolaktinhämmande faktor" (PIF).
För att ta reda på vilka effekter prolaktin har kan läsarna klicka här.
DOPAMIN OCH MINNE
Flera vetenskapliga undersökningar har visat att tillräckliga nivåer av dopamin i prefrontala cortex förbättrar det så kallade arbetsminnet.
Per definition är arbetsminnet "ett system för tillfälligt underhåll och manipulation av information under utförandet av olika kognitiva uppgifter, såsom förståelse," lärande och resonemang ".
Om dopaminnivåer med ursprung i prefrontal cortex minskar eller ökar börjar arbetsminnet lida.
DOPAMIN, NÖJD OCH BELÖNNING
Dopamin är en nöjes- och belöningsförmedlare.
Faktum är att enligt tillförlitliga studier släpper människans hjärna dopamin när den "upplever" omständigheter eller angenäm aktiviteter, till exempel en måltid baserad på god mat eller en tillfredsställande sexuell aktivitet.
Neuronerna i det dopaminerga området som är mest involverade i belönings- och nöjesmekanismer är de från nucleus accumbens och prefrontal cortex.
DOPAMIN OCH OBS!
Dopamin med ursprung i prefrontal cortex stöder uppmärksamhetskunskaper.
Intressant forskning har visat att låga dopaminkoncentrationer i prefrontal cortex ofta är associerade med ett tillstånd som kallas uppmärksamhet underskott hyperaktivitetsstörning.
DOPAMIN OCH KOGNITIVA FUNKTIONER
Kopplingen mellan dopamin och kognitiva förmågor är uppenbar i alla sjukliga tillstånd som kännetecknas av en "förändring av de dopaminerga neuronerna i prefrontal cortex.
Faktum är att i de ovannämnda sjukliga förhållandena, förutom de ovannämnda förmågorna för uppmärksamhet och arbetsminne - även de neurokognitiva funktionerna, förmågan att problemlösning etc.
Patologier
Dopamin spelar en central roll vid flera medicinska tillstånd, inklusive: Parkinsons sjukdom, hyperaktivitetsstörning (ADHD), schizofreni / psykos och beroende av vissa droger och mediciner.
Enligt vissa vetenskapliga studier skulle det dessutom vara ansvarigt för de smärtsamma känslor som kännetecknar vissa sjukliga tillstånd (fibromyalgi, rastlösa bensyndrom, brännande munsyndrom) och illamående i samband med kräkningar.
Läkemedel
Mediciner
- Kokain
- Amfetamin
- Metamfetamin
- Ecstasy (MDMA)
- Ritalin
- Psykostimulanter
Att veta mer:
- Parkinsons sjukdom
- ADHD
- Schizofreni
Kuriosa och annan information
För att komplettera det som har sagts hittills, här är ytterligare information om dopamin:
- Omvandlingen av dopamin till noradrenalin är en hydroxyleringsreaktion, som utförs av enzymet som kallas dopamin beta-hydroxylas.
Omvandling av dopamin till adrenalin, å andra sidan, är en reaktion som sker på grund av intervention av enzymet som kallas fenyletanolamin N-metyltransferas. - Nyligen genomförda studier har visat att okulär näthinnan också är värd för några dopaminerga neuroner.
Dessa nervceller har särdrag att de är aktiva under ljusets timmar och att tystas under mörkret. - De dopaminerga receptorer som är mest närvarande i det mänskliga nervsystemet är D1 -receptorerna, följt strax därefter av D2 -receptorerna.
Jämfört med D1- och D2 -undertyperna finns D3-, D4- och D5 -receptorerna på betydligt lägre nivåer. - Enligt experter är drogmissbruk bland omständigheterna som gynnar frigörandet av dopamin av njutning och belöning.
I själva verket verkar det som att ta droger, som kokain, leder till en ökning av dopaminnivåer, precis som god mat eller tillfredsställande sexuell aktivitet. - Läkare planerar en behandling baserad på dopamininjektioner, i närvaro av: hypotoni, bradykardi, hjärtsvikt, hjärtinfarkt, hjärtstopp och njursvikt.
- Det fysiologiska åldrandet som varje människa utsätts för sammanfaller med en minskning av dopaminnivåerna i nervsystemet.
Enligt vissa vetenskapliga studier beror den åldersrelaterade nedgången i hjärnans funktion delvis på denna minskning av dopaminnivåerna i nervsystemet.
Se även: Dopamin -agonistläkemedel
