Dopamina: funkcje i mechanizm działania
Dopamina jest neuroprzekaźnikiem produkowanym przez wiele różnych zwierząt, w tym zarówno kręgowców, jak i bezkręgowców. Jest najważniejszym neuroprzekaźnikiem centralnego układu nerwowego ssaków i bierze udział w regulacji różnych funkcji, takich jak zachowanie motoryczne, nastrój lub afektywność.
Jest wytwarzany w ośrodkowym układzie nerwowym, to znaczy w mózgu zwierząt, i jest częścią substancji znanych jako katecholaminy. Katecholaminy to grupa neuroprzekaźników, które są uwalniane do krwiobiegu i obejmują trzy główne substancje: adrenalinę, noradrenalinę i dopaminę.
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 działa jako neurotransmisja w ośrodkowym układzie nerwowym, aktywując pięć typów receptorów dopaminergicznych: D1, D2, D3, D4 i D5.
W każdym regionie mózgu dopamina jest odpowiedzialna za realizację wielu różnych funkcji.
Najważniejsze z nich to: ruchy motoryczne, regulacja wydzielania prolaktyny, aktywacja systemu przyjemności, udział w regulacji snu i nastroju oraz aktywacja procesów poznawczych.
Układ dopaminergiczny
Tysiące neuronów dopaminergicznych jest obecnych w mózgu, czyli chemikaliach dopaminowych.
Fakt, że ten neuroprzekaźnik jest tak obfity i tak rozproszony wśród wielu regionów neuronalnych, spowodował pojawienie się układów dopaminergicznych.
Systemy te nadają nazwy różnym połączeniom dopaminy w różnych obszarach mózgu, a także czynnościom i funkcjom wykonywanym przez każdą z nich.
W ten sposób dopamina i jej projekcje mogą być zgrupowane w 3 główne systemy.
1- Ultra krótkie systemy
Tworzy dwie grupy głównych neuronów dopaminergicznych: te z opuszki węchowej i te z warstw splotowatych siatkówki.
Funkcje tych dwóch pierwszych grup dopaminy są głównie odpowiedzialne za funkcje percepcyjne, zarówno wzrokowe, jak i węchowe.
2- System o średniej długości
Obejmują one komórki dopaminergiczne, które zaczynają się w podwzgórzu (wewnętrzny obszar mózgu) i kończą się w pośrednim jądrze przysadki mózgowej (gruczoł dokrewny, który wydziela hormony odpowiedzialne za regulację homeostazy).
Ta druga grupa dopaminy charakteryzuje się głównie regulowaniem mechanizmów motorycznych i wewnętrznych procesów ciała, takich jak temperatura, sen i równowaga.
3- Długie systemy
Ta ostatnia grupa obejmuje neurony obszaru brzusznego (obszar mózgu umiejscowiony w śródmózgowiu), które wysyłają projekcje do trzech głównych regionów neuronalnych: neostriate (jądra ogoniastego i skorupy), kory limbicznej i innych struktur limbicznych.
Te komórki dopaminergiczne są odpowiedzialne za lepsze procesy umysłowe, takie jak poznanie, pamięć, nagroda lub nastrój.
Jak widzimy, dopamina jest substancją, którą można znaleźć praktycznie w każdym regionie mózgu i która odgrywa nieskończoną liczbę czynności i funkcji umysłowych.
Z tego powodu prawidłowe funkcjonowanie dopaminy ma zasadnicze znaczenie dla dobrobytu ludzi i istnieje wiele zmian związanych z tą substancją.
Zanim jednak przejdziemy do szczegółowego przeglądu działań i implikacji tej substancji, omówimy nieco więcej na temat jej działania i własnych cech.
Synteza dopaminy
Dopamina jest endogenną substancją mózgu i jako taka jest wytwarzana naturalnie przez organizm.
Synteza tego neuroprzekaźnika zachodzi w dopaminergicznych zakończeniach nerwowych, gdzie znajdują się w wysokim stężeniu odpowiedzialnych enzymów.
Te enzymy, które promują produkcję serotoniny, to hydroksylaza tyrozynowa (TH) i dekarboksylaza aminokwasów aromatycznych (L-DOPA).
W ten sposób funkcjonowanie tych dwóch enzymów w mózgu jest głównym czynnikiem przewidującym produkcję dopaminy.
Enzym L-DOPA wymaga obecności enzymu TH do rozwoju i dodania go do niego w celu wytworzenia dopaminy.
Ponadto obecność żelaza jest również wymagana do prawidłowego rozwoju neuroprzekaźnika.
Zatem, aby dopamina mogła być generowana i rozprowadzana normalnie przez różne obszary mózgu, konieczne jest uczestnictwo różnych substancji, enzymów i peptydów organizmu.
Jak działa dopamina?
Wytwarzanie dopaminy, które wyjaśniliśmy powyżej, nie wyjaśnia funkcjonowania tej substancji, a jedynie jej wygląd.
W ten sposób, po wytworzeniu dopaminy, neurony dopaminergiczne zaczynają pojawiać się w mózgu, ale muszą one zacząć działać, aby wykonywać swoje czynności.
Podobnie jak wszystkie substancje chemiczne, aby działać, dopamina musi komunikować się ze sobą, to znaczy musi być transportowana z jednego neuronu do drugiego.
W przeciwnym razie substancja pozostanie zawsze cicha i nie będzie wykonywać żadnej aktywności mózgu ani nie będzie przeprowadzać niezbędnej stymulacji neuronalnej.
Aby dopamina mogła być transportowana z jednego neuronu do drugiego, konieczna jest obecność specyficznych receptorów, receptorów dopaminergicznych.
Receptory są zdefiniowane jako cząsteczki lub macierze molekularne, które mogą selektywnie rozpoznawać ligand i być aktywowane przez sam ligat.
W ten sposób receptory dopaminergiczne są w stanie odróżnić dopaminę od innych typów neuroprzekaźników i reagować tylko na nią.
Gdy dopamina jest uwalniana przez neuron, pozostaje w przestrzeni międzysynaptycznej (przestrzeń między neuronami), dopóki receptor dopaminergiczny nie podniesie jej i nie wprowadzi do innego neuronu.
Rodzaje receptorów dopaminy
Istnieją różne typy receptorów dopaminergicznych, z których każdy ma pewne cechy i funkcjonowanie.
W szczególności można wyróżnić 5 głównych typów: receptory D1, receptory D5, receptory D2, receptory D3 i receptory D4.
Receptory D1 są najbardziej rozpowszechnione w ośrodkowym układzie nerwowym i występują głównie w guzku węchowym, w neostriacie, w jądrze półleżącym, w ciele migdałowatym, w jądrze podwzgórza i w istocie czarnej.
Wykazują one stosunkowo niskie powinowactwo do dopaminy, a aktywacja tych receptorów prowadzi do aktywacji białek i stymulacji różnych enzymów.
Odbiorniki D5 są znacznie rzadsze niż odbiorniki D1 i mają bardzo podobną wydajność.
Receptory D2 są obecne głównie w hipokampie, w jądrze półleżącym i w neostriacie, 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
Jak zauważyliśmy, dopamina jest jedną z najważniejszych substancji chemicznych w mózgu i dlatego spełnia wiele funkcji.
Fakt, że jest on szeroko rozpowszechniony w regionach mózgu, oznacza, że ten neuroprzekaźnik nie ogranicza się do wykonywania pojedynczej aktywności lub funkcji o podobnych cechach.
W rzeczywistości dopamina uczestniczy w wielu procesach mózgu i umożliwia wykonywanie bardzo różnorodnych i bardzo różnych czynności.
Główne funkcje realizowane przez dopaminę to:
Ruch silnika
Neurony dopaminergiczne umiejscowione w najgłębszych obszarach mózgu, to znaczy w zwojach podstawnych, umożliwiają wytwarzanie ruchów motorycznych ludzi.
W tej aktywności receptory D5 wydają się być szczególnie zaangażowane, a dopamina jest kluczowym elementem dla osiągnięcia optymalnej wydajności silnika.
Fakt, że ta funkcja dopaminy jest bardziej widoczna, jest chorobą Parkinsona, patologią, w której brak dopaminy w zwojach podstawnych pogarsza obfitość zdolności poruszania się jednostki.
Pamięć, uwaga i nauka
Dopamina jest również dystrybuowana w regionach neuronalnych, które umożliwiają uczenie się i pamięć, takich jak hipokamp i kora mózgowa.
Gdy w tych obszarach nie jest wydzielana wystarczająca ilość dopaminy, mogą wystąpić problemy z pamięcią, niemożność utrzymania uwagi i trudności w nauce.
Uczucie nagrody
Prawdopodobnie jest to główna funkcja tej substancji, ponieważ wydzielana dopamina w układzie limbicznym pozwala doświadczać odczuć przyjemności i nagrody.
W ten sposób, gdy wykonujemy przyjemną dla nas czynność, nasz mózg automatycznie uwalnia dopaminę, co pozwala na eksperymentowanie z odczuciem przyjemności.
Hamowanie wytwarzania prolaktyny
Dopamina jest odpowiedzialna za hamowanie wydzielania prolaktyny, hormonu peptydowego, który stymuluje produkcję mleka w gruczołach mlekowych i syntezę progesteronu w ciałku żółtym.
Ta funkcja jest wykonywana głównie w łukowatym jądrze podwzgórza i przednim przysadce mózgowej.
Regulacja snu
Funkcjonowanie dopaminy w szyszynce umożliwia dyktowanie rytmu dobowego u ludzi, ponieważ pozwala uwolnić melatoninę i wywołać uczucie snu, gdy wymaga czasu bez snu.
Ponadto dopamina odgrywa ważną rolę w przetwarzaniu bólu (niskie poziomy dopaminy są związane z bolesnymi objawami) i bierze udział w samo-odruchowych mdłościach.
Modulacja humoru
Wreszcie, dopamina odgrywa ważną rolę w regulacji nastroju, więc niskie poziomy tej substancji są związane z nastrojem i depresją.
Patologie związane z dopaminą
Dopamina jest substancją, która wykonuje wiele czynności mózgu, więc jej nieprawidłowe działanie może prowadzić do wielu chorób. Najważniejsze są.
Choroba Parkinsona
To patologia ma bardziej bezpośredni związek z funkcjonowaniem dopaminy w regionach mózgu.
W rzeczywistości choroba ta jest wytwarzana głównie przez degeneracyjną utratę dopaminergicznych neuroprzekaźników w zwojach podstawy mózgu.
Zmniejszenie dopaminy powoduje typowe objawy ruchowe choroby, ale może również powodować inne objawy związane z funkcjonowaniem neuroprzekaźnika, takie jak problemy z pamięcią, uwaga lub depresja.
Główne leczenie farmakologiczne choroby Parkinsona opiera się na wykorzystaniu prekursora dopaminy (L-DOPA), który pozwala na nieznaczne zwiększenie ilości dopaminy w mózgu i złagodzenie objawów.
Schizofrenia
Główna hipoteza etiologii schizofrenii opiera się na teorii dopaminergicznej, która stwierdza, że choroba ta jest spowodowana nadmierną aktywnością neuroprzekaźnika dopaminy.
Hipotezę tę potwierdza skuteczność leków przeciwpsychotycznych w tej chorobie (które hamują receptory D2) oraz zdolność leków zwiększających aktywność dopaminergiczną, takich jak kokaina lub amfetamina, do wywoływania psychozy.
Padaczka
W oparciu o różne obserwacje kliniczne postulowano, że padaczka może być zespołem niedoczynności dopaminergicznej, więc niedobór produkcji dopaminy w obszarach mezolimbicznych może prowadzić do tej choroby.
Dane te nie zostały w pełni przeciwdziałane, ale poparte są skutecznością leków skutecznych w leczeniu padaczki (leki przeciwdrgawkowe), które zwiększają aktywność receptorów D2.
Uzależnienie
W tym samym mechanizmie dopaminy, który umożliwia eksperymentowanie z przyjemnością, gratyfikacją i motywacją, podtrzymywane są również podstawy uzależnienia.
Leki, które zapewniają większe uwalnianie dopaminy, takie jak tytoń, kokaina, amfetamina i morfina, to te, które mają większą moc uzależniającą dzięki wzrostowi dopaminergicznemu, który wytwarzają w obszarach przyjemności i nagrody w mózgu.
