Algemeenheid
Dopamine is een belangrijke neurotransmitter van de catecholaminefamilie, met een controlefunctie op: beweging, het zogenaamde werkgeheugen, het genotsgevoel, beloning, prolactineproductie, slaapregulatiemechanismen, sommige cognitieve vermogens en aandachtsspanne.
Het dopaminerge gebied omvat verschillende plaatsen van de hersenen, waaronder de pars compacta van de zwarte kern en het ventrale tegmentale gebied van de middenhersenen.
Abnormale dopaminegehalten zijn verantwoordelijk voor verschillende pathologische aandoeningen. Een van deze pathologische aandoeningen is de bekende ziekte van Parkinson.
Wat is dopamine?
Dopamine is een organisch molecuul, behorend tot de catecholaminefamilie, dat de belangrijke rol speelt van neurotransmitter in de hersenen van mensen en andere dieren.
Dopamine is ook het voorlopermolecuul waaruit cellen door middel van specifieke processen twee andere neurotransmitters van de catecholaminefamilie ontlenen: noradrenaline (of noradrenaline) en epinefrine (of adrenaline).
WAT ZIJN NEUROTRANSMITTERS?
Neurotransmitters zijn chemicaliën die ervoor zorgen dat cellen in het zenuwstelsel, zogenaamde neuronen, met elkaar kunnen communiceren.
In neuronen bevinden neurotransmitters zich in kleine blaasjes; de blaasjes zijn vergelijkbaar met zakjes, begrensd door een dubbele laag fosfolipiden, zeer vergelijkbaar met die van het cytoplasmatische membraan van een generieke gezonde eukaryote cel.
In de blaasjes blijven de neurotransmitters als het ware inert, totdat er een zenuwimpuls aankomt in de neuronen waarin ze zich bevinden.
De zenuwimpulsen stimuleren in feite de afgifte van de blaasjes door de neuronen die ze bevatten.
Met het vrijkomen van de blaasjes ontsnappen de neurotransmitters uit de zenuwcellen, bezetten de zogenaamde synaptische ruimte (een bepaalde ruimte tussen twee zeer nabije neuronen) en interageren met de naburige neuronen, om precies te zijn met de membraanreceptoren van de bovengenoemde neuronen. De interactie van de neurotransmitters met de neuronen die in de directe omgeving zijn geplaatst, transformeert de initiële zenuwimpuls in een zeer specifieke cellulaire respons, die afhangt van het type neurotransmitter en het type receptoren dat aanwezig is op de betrokken neuronen.
In eenvoudiger woorden, neurotransmitters zijn chemische boodschappers, die zenuwimpulsen vrijgeven om een bepaald cellulair mechanisme te induceren.
Naast dopamine en zijn derivaten, noradrenaline en epinefrine, zijn andere belangrijke menselijke neurotransmitters: glycine, serotonine, melatonine, gamma-aminoboterzuur (GABA) en vasopressine.
CHEMISCHE NAAM VAN DOPAMINE
De chemische naam van dopamine is 4-(2-aminoethyl)benzeen-1,2-diol.
GESCHIEDENIS VAN DE DOPAMINA
Vreemd genoeg is dopamine een neurotransmitter die onderzoekers eerst in het laboratorium hebben gesynthetiseerd en vervolgens in menselijke hersenweefsels hebben gevonden.
Gedateerd 1910, de eer voor de laboratoriumsynthese van dopamine gaat naar George Barger en James Ewens, twee Engelse chemici van het bedrijf. welkom uit Londen.
Om echter te ontdekken dat dopamine een molecuul is dat van nature in de hersenen aanwezig is, was de Engelse onderzoeker Kathleen Montagu, in 1957, in de laboratoria van de Runwell-ziekenhuis uit Londen.
Een jaar na de ontdekking van dopamine in hersenweefsel, en in 1958, identificeerden en beschreven wetenschappers Arvid Carlsson en Nils-Ake Hillarp, medewerkers van de Chemical Pharmacology Laboratories van het National Heart Institute of Sweden, voor het eerst de rol van neurotransmitter, bedekt met dopamine.
Voor deze belangrijke bevinding en voor het vaststellen dat dopamine niet alleen een voorloper is van noradrenaline en epinefrine, ontving Carlsson ook de Nobelprijs voor fysiologie of geneeskunde.
WAAR KOMT DE NAAM DOPAMINE VANDAAN?
De wetenschappelijke gemeenschap nam de term "dopamine" aan omdat het voorlopermolecuul, waaruit George Barger en James Ewens dopamine synthetiseerden, de zogenaamde L-DOPA was.
Chemische structuur
Zoals gezegd is dopamine een catecholamine.
Catecholamines zijn organische moleculen waarin de aanwezigheid van een benzeenring die is verbonden met twee hydroxylgroepen OH terugkerend is. Deze benzeenring gecombineerd met twee OH-hydroxylgroepen heeft de chemische formule C6H3 (OH) 2.
In het geval van dopamine bestaat deze stof uit de vereniging tussen de benzeenring met de twee hydroxylgroepen, typisch voor catecholamines, en een ethylaminegroep.
Een ethylaminegroep is een organische verbinding waaraan twee koolstofatomen en één stikstof deelnemen, en die de volgende chemische formule heeft: CH2-CH2-NH2.
In het licht van de twee hierboven vermelde chemische formules, namelijk die van de benzeengroep met de twee OH-groepen en die van de ethylaminegroep, is de uiteindelijke chemische formule van dopamine: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
Onderstaande figuren tonen de chemische structuur van een generiek catecholamine, een hydroxylgroep, een ethylaminegroep, dopamine en L-DOPA.
Figuur: in tegenstelling tot dopamine heeft L-DOPA een carboxylgroep, gebonden aan een van de twee koolstofatomen van de ethylaminegroep.Een carboxylgroep - waarvan de chemische formule COOH is - is het resultaat van de vereniging van een koolstof met een zuurstofatoom en een hydroxylgroep.
CHEMISCHE EIGENSCHAPPEN
Zoals veel moleculen die uit een ethylaminegroep bestaan, is dopamine een organische base.
Dit houdt in dat het in een zure omgeving over het algemeen in een geprotoneerde vorm is; terwijl het in een basisomgeving meestal in een niet-geprotoneerde vorm is.
Samenvatting: hoe en waar gebeurt het?
De natuurlijke synthese (of biosynthese) route van dopamine omvat vier basisstappen en begint met het aminozuur L-fenylalanine.
Op een eenvoudige en schematische manier kan de biosynthese van dopamine als volgt worden samengevat:
L-fenylalanine ⇒ L-tyrosine ⇒ L-DOPA ⇒ dopamine
De omzetting van L-fenylalanine in L-tyrosine en de omzetting van L-tyrosine in L-DOPA bestaat uit twee hydroxyleringsreacties. In de chemie is een hydroxyleringsreactie een reactie waarbij een molecuul een OH-hydroxylgroep krijgt.
De eerste hydroxyleringsreactie, namelijk L-fenylalanine ⇒ L-tyrosine, vindt plaats dankzij de tussenkomst van een enzym dat bekend staat als fenylalanine-hydroxylase.
De L-tyrosine ⇒ L-DOPA-reactie daarentegen vindt plaats dankzij de tussenkomst van een enzym dat bekend staat als tyrosinehydroxylase.
De laatste stap, diegene die dopamine uit L-DOPA geeft, is een decarboxyleringsreactie.
Op chemisch gebied komt een decarboxyleringsreactie overeen met een proces waarbij zo'n molecuul één of meer COOH-carbongroepen verliest.
Het leveren van de decarboxyleringsreactie die aanleiding geeft tot L-DOPA is een enzym dat L-aminozuurdecarboxylase (of DOPA-decarboxylase) wordt genoemd.
ZETEL VAN SYNTHESE VAN DE DOPAMINE
In het menselijk lichaam wordt de biosynthese van dopamine voornamelijk gedaan door de zogenaamde neuronen van het dopaminerge gebied en, in mindere mate, door het medullaire deel van de bijnieren (of bijnieren).
Neuronen van het dopaminerge gebied, of dopaminerge neuronen, zijn zenuwcellen die zich bevinden in:
- Zwarte kern, precies in de zogenaamde Pars compacta van de zwarte kern. Daar zwarte kern (of zwarte substantie) vindt plaats in de middenhersenen, een van de drie belangrijkste regio's waaruit de hersenstam bestaat.
Hoewel het deel uitmaakt van de hersenstam, werkt de substantia nigra onder leiding van de kernen van de basis (of basale ganglia) van het telencephalon; het telencephalon is het brein.
Volgens verschillende wetenschappelijke studies is de pars compacta van de zwarte kern het is de belangrijkste plaats van dopamine-synthese, aanwezig in het menselijk lichaam. - Ventraal tegmentaal gebied. Ook gelegen op het niveau van de middenhersenen, heeft het ventrale tegmentale gebied dopaminerge neuronen, waarvan de extensies verschillende zenuwgebieden bereiken, waaronder: de nucleus accumbens, de prefrontale cortex, de amygdala en de hippocampus.
- Posterieure hypothalamus. De verlengingen van de dopaminerge neuronen van de achterste hypothalamus bereiken het ruggenmerg.
- Gebogen kern van de hypothalamus en paraventriculaire kern van de hypothalamus. De dopaminerge neuronen van deze twee gebieden hebben uitlopers die de hypofyse bereiken, waar ze de taak hebben om de aanmaak van prolactine te beïnvloeden.
- Onzeker gebied van de subthalamus.
DEGRADATIE
De natuurlijke afbraak van dopamine in inactieve metabolieten kan op twee verschillende manieren plaatsvinden en omvat drie enzymen:
- monoamineoxidase (of MAO),
- catechol-O-methyltransferase (COMT)
- het aldehyde dehydrogenase.
Beide manieren van natuurlijke afbraak van dopamine leiden tot de vorming van een stof die bekend staat als homovanylzuur (HVA).
Figuur: de twee mogelijke manieren van biologische afbraak van dopamine. Van: wikipedia.org
Functies
Dopamine vervult talrijke functies, zowel op het niveau van het centrale zenuwstelsel als op het niveau van het perifere zenuwstelsel.
Met betrekking tot het centrale zenuwstelsel is dopamine een neurotransmitter die deelneemt aan:
- Beweging controle
- Het secretiemechanisme van het hormoon prolactine
- De geheugencapaciteit controleren
- De mechanismen van beloning en plezier
- De beheersing van aandachtsvaardigheden
- Beheersing van sommige aspecten van gedrag en sommige cognitieve functies
- Het mechanisme van slaap
- Stemmingscontrole
- De mechanismen die ten grondslag liggen aan leren
Wat het perifere zenuwstelsel betreft, werkt dopamine:
- Als een vasodilatator
- Als stimulans voor de uitscheiding van natrium, via de urine
- Als een factor die de darmmotiliteit bevordert
- Als een factor die de activiteit van lymfocyten vermindert
- Als een factor die de insulinesecretie door de eilandjes van Langerhans (bètacellen van de alvleesklier) vermindert
DOPAMINERGISCHE RECEPTOREN
Nadat het in de synaptische ruimte is vrijgekomen, oefent dopamine zijn effecten uit door interactie met de zogenaamde dopaminerge receptoren, aanwezig op het membraan van verschillende zenuwcellen.
Bij zoogdieren - dus ook bij mensen - zijn er 5 verschillende subtypes van dopaminerge receptoren De namen van deze 5 receptorsubtypes zijn heel eenvoudig: D1, D2, D3, D4 en D5.
De door dopamine geproduceerde respons hangt af van het subtype van de dopaminereceptor, waarmee de dopamine zelf interageert.
Met andere woorden, de cellulaire effecten van dopamine variëren afhankelijk van de dopaminereceptor die bij de interactie is betrokken.
In de hersenen varieert de dichtheid van distributie van dopaminerge receptoren van hersengebied tot hersengebied, met andere woorden, elk gebied van de hersenen heeft zijn eigen hoeveelheid dopaminerge receptoren.
Biologen geloven dat deze verschillende dichtheid van receptordistributie afhangt van de functies die de hersengebieden moeten bestrijken.
DOPAMINA EN BEWEGING
De motoriek van de mens (correctheid van bewegingen, snelheid van bewegingen, enz.) hangt af van dopamine, dat zwarte kern komt vrij onder invloed van de basale ganglia.
Sterker nog, als dopamine vrijkomt uit de zwarte kern minder is dan normaal, worden de bewegingen langzamer en ongecoördineerd. Omgekeerd, als dopamine kwantitatief hoger is dan normaal, begint het menselijk lichaam onnodige bewegingen uit te voeren, vergelijkbaar met tics.
Vandaar dat de fijne regulatie van de afgifte van dopamine door de zwarte kern, is het essentieel voor de mens om correct te bewegen, gecoördineerde gebaren uit te voeren en met de juiste snelheid.
DOPAMINE EN PROLACTINE RELEASE
Dopamine afkomstig uit de dopaminerge neuronen van de boogvormige kern en de paraventriculaire kern remt de secretie van het hormoon prolactine door de lactotrope cellen van de hypofyse.
Zoals het gemakkelijk te begrijpen is, impliceert de afwezigheid of verminderde aanwezigheid van dopamine uit de bovengenoemde districten een grotere activiteit van de hypofyse-lactotrope cellen, en dus een grotere productie van prolactine.
Dopamine, dat de secretie van prolactine remt, heeft de alternatieve naam "prolactine-remmende factor" (PIF).
Om erachter te komen wat de effecten van prolactine zijn, kunnen lezers hier klikken.
DOPAMINE EN GEHEUGEN
Verschillende wetenschappelijke onderzoeken hebben aangetoond dat voldoende dopamine in de prefrontale cortex het zogenaamde werkgeheugen verbetert.
Per definitie is werkgeheugen "een systeem voor het tijdelijk vasthouden en manipuleren van informatie tijdens het uitvoeren van verschillende cognitieve taken, zoals begrijpen", leren en redeneren ".
Als het dopaminegehalte uit de prefrontale cortex daalt of toeneemt, begint het werkgeheugen eronder te lijden.
DOPAMINE, PLEZIER EN BELONING
Dopamine is een bemiddelaar voor plezier en beloning.
Volgens betrouwbare studies geven de hersenen van de mens zelfs dopamine af wanneer het omstandigheden of plezierige activiteiten 'beleeft', zoals een maaltijd op basis van lekker eten of een bevredigende seksuele activiteit.
De neuronen van het dopaminerge gebied die het meest betrokken zijn bij belonings- en pleziermechanismen zijn die van de nucleus accumbens en de prefrontale cortex.
DOPAMINE EN AANDACHT
Dopamine afkomstig uit de prefrontale cortex ondersteunt de aandachtsvaardigheden.
Interessant onderzoek heeft aangetoond dat lage dopamineconcentraties in de prefrontale cortex vaak worden geassocieerd met een aandoening die bekend staat als aandachtstekortstoornis met hyperactiviteit.
DOPAMINE EN COGNITIEVE FUNCTIES
Het verband tussen dopamine en cognitieve vermogens is duidelijk in alle morbide aandoeningen die worden gekenmerkt door een "verandering van de dopaminerge neuronen van de prefrontale cortex.
In feite, in de bovengenoemde morbide aandoeningen, naast de bovengenoemde vermogens van aandacht en werkgeheugen - ook de neurocognitieve functies, het vermogen om probleemoplossing enzovoort.
Pathologieën
Dopamine speelt een centrale rol bij verschillende medische aandoeningen, waaronder: de ziekte van Parkinson, aandachtstekortstoornis met hyperactiviteit (ADHD), schizofrenie/psychose en verslaving aan bepaalde medicijnen en medicijnen.
Bovendien zou het volgens sommige wetenschappelijke studies verantwoordelijk zijn voor de pijnlijke gevoelens die kenmerkend zijn voor sommige ziektetoestanden (fibromyalgie, rustelozebenensyndroom, brandende mondsyndroom) en de misselijkheid die gepaard gaat met braken.
Verdovende middelen
Medicijnen
- Cocaïne
- Amfetaminen
- methamfetamine
- XTC (MDMA)
- Ritalin
- Psychostimulantia
Om meer te weten:
- ziekte van Parkinson
- ADHD
- Schizofrenie
Curiositeiten en andere informatie
Als aanvulling op wat er tot nu toe is gezegd, is hier wat aanvullende informatie over dopamine:
- De omzetting van dopamine in noradrenaline is een hydroxyleringsreactie, die wordt uitgevoerd door het enzym dat bekend staat als dopamine-bèta-hydroxylase.
Omzetting van dopamine in adrenaline daarentegen is een reactie die plaatsvindt door tussenkomst van het enzym dat bekend staat als fenylethanolamine N-methyltransferase. - Recente studies hebben aangetoond dat het oculaire netvlies ook enkele dopaminerge neuronen herbergt.
Deze zenuwcellen hebben de bijzonderheid dat ze actief zijn tijdens de uren van het licht en dat ze tot zwijgen worden gebracht tijdens de uren van de duisternis. - De dopaminerge receptoren die het meest aanwezig zijn in het menselijke zenuwstelsel zijn de D1-receptoren, kort daarna gevolgd door de D2-receptoren.
In vergelijking met de D1- en D2-subtypen zijn de D3-, D4- en D5-receptoren op significant lagere niveaus aanwezig. - Volgens deskundigen is drugsmisbruik een van de omstandigheden die de afgifte van de dopamine van plezier en beloning bevorderen.
Het lijkt er zelfs op dat het gebruik van drugs, zoals cocaïne, leidt tot een verhoging van het dopaminegehalte, net als lekker eten of bevredigende seksuele activiteit. - Artsen plannen een behandeling op basis van dopamine-injecties, in de aanwezigheid van: hypotensie, bradycardie, hartfalen, hartaanval, hartstilstand en nierfalen.
- De fysiologische veroudering waaraan ieder mens onderhevig is, valt samen met een daling van het dopaminegehalte in het zenuwstelsel.
Volgens sommige wetenschappelijke onderzoeken is de leeftijdsgerelateerde achteruitgang van de hersenfunctie gedeeltelijk te wijten aan deze daling van het dopaminegehalte in het zenuwstelsel.
Zie ook: Dopamine-agonistische geneesmiddelen
.jpg)
