Dopamin

Allgemeinheit

Dopamin ist ein wichtiger Neurotransmitter der Katecholaminfamilie, mit einer Kontrollfunktion auf: Bewegung, das sogenannte Arbeitsgedächtnis, das Gefühl von Freude, Belohnung, Prolaktinproduktion, Schlafregulationsmechanismen, einige kognitive Fähigkeiten und Aufmerksamkeitsspanne.

Im menschlichen Körper erfolgt die Produktion von Dopamin hauptsächlich durch die sogenannten Neuronen des dopaminergen Bereichs und in geringerem Maße durch den medullären Teil der Nebenniere.
Der dopaminerge Bereich umfasst mehrere Bereiche des Gehirns, einschließlich der pars kompakta des substantia nigra und der ventrale tegmentale Bereich des Mittelhirns.
Abnorme Dopaminspiegel sind für mehrere pathologische Zustände verantwortlich. Einer dieser pathologischen Zustände ist die bekannte Parkinson-Krankheit.

Was ist Dopamin?

Dopamin ist ein organisches Molekül aus der Katecholaminfamilie, das im Gehirn von Menschen und anderen Tieren eine wichtige Rolle als Neurotransmitter spielt.
Dopamin ist auch das Vorläufermolekül, aus dem Zellen durch spezifische Prozesse zwei weitere Neurotransmitter der Katecholamin-Familie ableiten: Noradrenalin (oder Noradrenalin) und Epinephrin (oder Adrenalin).

WAS SIND NEUROTRANSMITTER?

Neurotransmitter sind Chemikalien, die es Zellen des Nervensystems, sogenannten Neuronen, ermöglichen, miteinander zu kommunizieren.
In Neuronen befinden sich Neurotransmitter in kleinen Vesikeln; die Vesikel sind vergleichbar mit Säcken, begrenzt durch eine Doppelschicht von Phospholipiden, die der Zytoplasmamembran einer generischen gesunden eukaryotischen Zelle sehr ähnlich ist.
Innerhalb der Vesikel bleiben die Neurotransmitter sozusagen inaktiv, bis ein Nervenimpuls in den Neuronen ankommt, in denen sie sich befinden.
Tatsächlich stimulieren die Nervenimpulse die Freisetzung der Vesikel durch die Neuronen, die sie enthalten.
Mit der Freisetzung der Vesikel entweichen die Neurotransmitter aus den Nervenzellen, besetzen den sogenannten synaptischen Raum (das ist ein besonderer Raum zwischen zwei sehr nahegelegenen Neuronen) und interagieren mit den benachbarten Neuronen, und zwar mit den Membranrezeptoren der genannten Neuronen. Die Interaktion der Neurotransmitter mit den in unmittelbarer Nähe platzierten Neuronen wandelt den anfänglichen Nervenimpuls in eine ganz spezifische zelluläre Antwort um, die von der Art des Neurotransmitters und der Art der auf den beteiligten Neuronen vorhandenen Rezeptoren abhängt.
Einfacher ausgedrückt sind Neurotransmitter chemische Botenstoffe, die Nervenimpulse freisetzen, um einen bestimmten zellulären Mechanismus zu induzieren.
Neben Dopamin und seinen Derivaten Noradrenalin und Adrenalin sind weitere wichtige menschliche Neurotransmitter: Glycin, Serotonin, Melatonin, Gamma-Aminobuttersäure (GABA) und Vasopressin.

CHEMISCHE NAME VON DOPAMIN

Der chemische Name von Dopamin ist 4-(2-Aminoethyl)benzol-1,2-diol.

GESCHICHTE DER DOPAMINA

Seltsamerweise ist Dopamin ein Neurotransmitter, den Forscher zuerst im Labor synthetisierten und dann im menschlichen Gehirngewebe fanden.
Die Laborsynthese von Dopamin stammt aus dem Jahr 1910 und geht auf George Barger und James Ewens, zwei englische Chemiker des Unternehmens, zurück. Willkommen aus London.
Um jedoch herauszufinden, dass Dopamin ein natürlich im Gehirn vorkommendes Molekül ist, war die englische Forscherin Kathleen Montagu 1957 in den Labors des Runwell Krankenhaus aus London.
Ein Jahr nach der Entdeckung von Dopamin im Gehirngewebe, dann 1958, identifizierten und beschrieben die Wissenschaftler Arvid Carlsson und Nils-Ake Hillarp, ​​​​Mitarbeiter der Chemical Pharmacology Laboratories des National Heart Institute of Sweden, erstmals die Rolle von Neurotransmitter, bedeckt mit Dopamin.
Für diese wichtige Erkenntnis und für den Nachweis, dass Dopamin nicht nur eine Vorstufe von Noradrenalin und Adrenalin ist, erhielt Carlsson auch den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

WOHER KOMMT DER NAME DOPAMIN?

Die wissenschaftliche Gemeinschaft hat den Begriff "Dopamin" übernommen, weil das Vorläufermolekül, aus dem George Barger und James Ewens Dopamin synthetisierten, das sogenannte L-DOPA war.

Chemische Struktur

Wie bereits erwähnt, ist Dopamin ein Katecholamin.
Katecholamine sind organische Moleküle, in denen die Anwesenheit eines Benzolrings, der mit zwei Hydroxylgruppen OH verbunden ist, immer wiederkehrend ist. Dieser mit zwei OH-Hydroxylgruppen kombinierte Benzolring hat die chemische Formel C6H3 (OH) 2.
Im Fall von Dopamin besteht diese Substanz aus der für Katecholamine typischen Vereinigung des Benzolrings mit den beiden Hydroxylgruppen und einer Ethylamingruppe.
Eine Ethylamingruppe ist eine organische Verbindung, an der zwei Kohlenstoffatome und ein Stickstoff beteiligt sind und die die folgende chemische Formel hat: CH2-CH2-NH2.
In Anbetracht der beiden oben angegebenen chemischen Formeln, nämlich der Benzolgruppe mit den beiden OH-Gruppen und der Ethylamingruppe, lautet die endgültige chemische Formel von Dopamin: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
Die folgenden Abbildungen zeigen die chemische Struktur eines generischen Katecholamins, einer Hydroxylgruppe, einer Ethylamingruppe, Dopamin und L-DOPA.

Abbildung: L-DOPA besitzt im Gegensatz zu Dopamin eine Carboxylgruppe, die an eines der beiden Kohlenstoffatome der Ethylamingruppe gebunden ist Eine Carboxylgruppe - deren chemische Formel COOH ist - ist das Ergebnis der Vereinigung eines Kohlenstoffs mit einem Sauerstoffatom und eine Hydroxylgruppe.

CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN

Wie viele Moleküle, die aus einer Ethylamingruppe bestehen, ist Dopamin eine organische Base.
Dies impliziert, dass es in einer sauren Umgebung im Allgemeinen in einer protonierten Form vorliegt; während es in einer basischen Umgebung normalerweise in einer nicht protonierten Form vorliegt.

Zusammenfassung: Wie und wo passiert es?

Der natürliche Syntheseweg (oder Biosyntheseweg) von Dopamin umfasst vier grundlegende Schritte und beginnt mit der Aminosäure L-Phenylalanin.
Einfach und schematisch lässt sich die Biosynthese von Dopamin wie folgt zusammenfassen:

L-Phenylalanin L-Tyrosin ⇒ L-DOPA ⇒ Dopamin

Die Umwandlung von L-Phenylalanin in L-Tyrosin und die Umwandlung von L-Tyrosin in L-DOPA bestehen aus zwei Hydroxylierungsreaktionen. In der Chemie ist eine Hydroxylierungsreaktion eine Reaktion, an deren Ende ein Molekül eine OH-Hydroxylgruppe annimmt.
Die erste Hydroxylierungsreaktion, dh L-Phenylalanin ⇒ L-Tyrosin, erfolgt dank der Intervention eines Enzyms, das als Phenylalanin-Hydroxylase bekannt ist.
Die L-Tyrosin ⇒ L-DOPA-Reaktion hingegen findet dank der Intervention eines Enzyms statt, das als Tyrosin-Hydroxylase bekannt ist.
Der letzte Schritt, der Dopamin aus L-DOPA ergibt, ist eine Decarboxylierungsreaktion.
Auf chemischem Gebiet entspricht eine Decarboxylierungsreaktion einem Prozess, an dessen Ende ein solches Molekül eine oder mehrere COOH-Carboxylgruppen verliert.
Die Decarboxylierungsreaktion, die zu L-DOPA führt, liefert ein Enzym namens L-Aminosäuredecarboxylase (oder DOPA-Decarboxylase).

SITZ DER SYNTHESE DES DOPAMINS

Im menschlichen Körper erfolgt die Biosynthese von Dopamin hauptsächlich durch die sogenannten Neuronen des dopaminergen Bereichs und in geringerem Maße durch den medullären Teil der Nebenniere.
Neuronen des dopaminergen Bereichs oder dopaminerge Neuronen sind Nervenzellen in:

• Substantia nigra, gerade im sogenannten Pars compacta des substantia nigra. Dort substantia nigra (oder schwarze Substanz) findet im Mittelhirn statt, das eine der drei Hauptregionen ist, aus denen der Hirnstamm besteht.
  Obwohl Teil des Hirnstamms, wirkt die Substantia nigra unter der Führung der Kerne der Basis (oder Basalganglien) des Telencephalons; das Telencephalon ist das Gehirn.
  Laut verschiedenen wissenschaftlichen Studien ist die pars kompakta des substantia nigra es ist der Hauptort der Dopaminsynthese, der im menschlichen Körper vorhanden ist.
• Ventraler tegmentaler Bereich. Ebenfalls auf der Ebene des Mittelhirns gelegen, weist der ventrale Tegmentalbereich dopaminerge Neuronen auf, deren Fortsätze verschiedene Nervenbereiche erreichen, darunter: den Nucleus accumbens, den präfrontalen Kortex, die Amygdala und den Hippocampus.
• Hinterer Hypothalamus. Die Fortsätze der dopaminergen Neuronen des hinteren Hypothalamus erreichen das Rückenmark.
• Nucleus arcuatus des Hypothalamus und Nucleus paraventricularis des Hypothalamus. Die dopaminergen Neuronen dieser beiden Areale haben Fortsätze, die bis zur Hypophyse reichen und hier die Aufgabe haben, die Produktion von Prolaktin zu beeinflussen.
• Unsicherer Bereich des Subthalamus.

DEGRADIERUNG

Der natürliche Abbau von Dopamin in inaktive Metaboliten kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen und umfasst drei Enzyme:

• Monoaminoxidase (oder MAO),
• Catechol-O-Methyltransferase (COMT)
• die Aldehyddehydrogenase.
  

Beide Wege des natürlichen Dopaminabbaus führen zur Bildung einer Substanz namens Homovanylsäure (HVA).

Abbildung: Die zwei möglichen Wege des biologischen Abbaus von Dopamin. Von: wikipedia.org

Funktionen

Dopamin erfüllt zahlreiche Funktionen, sowohl auf der Ebene des zentralen Nervensystems als auch auf der Ebene des peripheren Nervensystems.
In Bezug auf das zentrale Nervensystem ist Dopamin ein Neurotransmitter, der beteiligt ist an:

• Bewegungskontrolle
• Der Sekretionsmechanismus des Hormons Prolaktin
• Überprüfen der Speicherkapazität
• Die Mechanismen von Belohnung und Vergnügen
• Die Kontrolle der Aufmerksamkeitsfähigkeiten
• Kontrolle einiger Verhaltensaspekte und einiger kognitiver Funktionen
• Der Schlafmechanismus
• Stimmungskontrolle
• Die Mechanismen, die dem Lernen zugrunde liegen

Was das periphere Nervensystem betrifft, wirkt Dopamin:

• Als Vasodilatator
• Als Stimulans der Natriumausscheidung über den Urin
• Als Faktor, der die Darmmotilität fördert
• Als Faktor, der die Lymphozytenaktivität reduziert
• Als Faktor, der die Insulinsekretion durch die Langerhans-Inseln (Betazellen der Bauchspeicheldrüse) reduziert

DOPAMINERGE REZEPTOREN

Nach seiner Freisetzung in den synaptischen Raum entfaltet Dopamin seine Wirkung durch Wechselwirkung mit den sogenannten dopaminergen Rezeptoren, die sich auf der Membran verschiedener Nervenzellen befinden.
Bei Säugetieren – also auch beim Menschen – gibt es 5 verschiedene Subtypen von dopaminergen Rezeptoren, die Namen dieser 5 Rezeptor-Subtypen sind sehr einfach: D1, D2, D3, D4 und D5.
Die von Dopamin erzeugte Reaktion hängt vom Dopamin-Rezeptor-Subtyp ab, mit dem das Dopamin selbst interagiert.
Mit anderen Worten, die zellulären Wirkungen von Dopamin variieren je nach dem an der Interaktion beteiligten Dopaminrezeptor.

Im Gehirn variiert die Verteilungsdichte der dopaminergen Rezeptoren von Hirnareal zu Hirnareal, mit anderen Worten, jede Hirnregion hat eine eigene Menge an dopaminergen Rezeptoren.
Biologen glauben, dass diese unterschiedliche Dichte der Rezeptorverteilung von den Funktionen abhängt, die die Hirnareale abdecken müssen.

DOPAMINA UND BEWEGUNG

Die motorischen Fähigkeiten des Menschen (Korrektheit der Bewegungen, Schnelligkeit der Bewegungen usw.) hängen von Dopamin ab, das substantia nigra wird unter der Wirkung der Basalganglien freigesetzt.
In der Tat, wenn Dopamin aus dem substantia nigra weniger als normal ist, werden die Bewegungen langsamer und unkoordiniert. Umgekehrt, wenn Dopamin quantitativ höher als normal ist, beginnt der menschliche Körper, unnötige Bewegungen auszuführen, sehr ähnlich wie bei Tics.
Daher ist die Feinregulierung der Dopaminfreisetzung durch die substantia nigra, ist es für den Menschen unerlässlich, sich richtig zu bewegen, koordinierte Gesten und die richtige Geschwindigkeit auszuführen.

FREISETZUNG VON DOPAMIN UND PROLACTIN

Dopamin, das aus den dopaminergen Neuronen des Nucleus arcuatus und des Nucleus paraventricularis stammt, hemmt die Sekretion des Hormons Prolaktin durch die laktotropen Zellen der Hypophyse.
Es ist leicht zu verstehen, dass das Fehlen oder die reduzierte Anwesenheit von Dopamin aus den oben genannten Bezirken eine größere Aktivität der laktotropen Zellen der Hypophyse und damit eine größere Produktion von Prolaktin impliziert.
Dopamin, das die Prolaktinsekretion hemmt, trägt die alternative Bezeichnung "Prolaktin-Hemmfaktor" (PIF).
Um herauszufinden, was die Wirkung von Prolaktin ist, können die Leser hier klicken.

DOPAMIN UND GEDÄCHTNIS

Mehrere wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass ein ausreichender Dopaminspiegel im präfrontalen Kortex das sogenannte Arbeitsgedächtnis verbessert.
Per Definition ist das Arbeitsgedächtnis „ein System zur vorübergehenden Erhaltung und Manipulation von Informationen während der Ausführung verschiedener kognitiver Aufgaben, wie zum Beispiel Verstehen, Lernen und Argumentieren“.
Wenn der Dopaminspiegel, der aus dem präfrontalen Kortex stammt, sinkt oder steigt, beginnt das Arbeitsgedächtnis zu leiden.

DOPAMIN, VERGNÜGEN UND BELOHNUNG

Dopamin ist ein Genuss- und Belohnungsvermittler.
Tatsächlich schüttet das Gehirn des Menschen laut zuverlässigen Studien Dopamin aus, wenn es Umstände oder lustvolle Aktivitäten „erfährt“, wie eine Mahlzeit auf der Grundlage von gutem Essen oder eine befriedigende sexuelle Aktivität.
Die Neuronen des dopaminergen Bereichs, die am meisten an Belohnungs- und Lustmechanismen beteiligt sind, sind die des Nucleus accumbens und des präfrontalen Kortex.

DOPAMIN UND ACHTUNG

Dopamin, das aus dem präfrontalen Kortex stammt, unterstützt die Aufmerksamkeitsfähigkeit.
Interessante Forschungen haben gezeigt, dass niedrige Dopaminkonzentrationen im präfrontalen Kortex oft mit einem als Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung bekannten Zustand verbunden sind.

DOPAMIN UND Kognitive FUNKTIONEN

Der Zusammenhang zwischen Dopamin und kognitiven Fähigkeiten ist bei allen morbiden Zuständen offensichtlich, die durch eine "Veränderung der dopaminergen Neuronen des präfrontalen Kortex" gekennzeichnet sind.
Tatsächlich sind bei den oben genannten morbiden Zuständen neben den oben genannten Fähigkeiten der Aufmerksamkeit und des Arbeitsgedächtnisses auch die neurokognitiven Funktionen, die Fähigkeit, Probleme lösen usw.

Pathologien

Dopamin spielt eine zentrale Rolle bei mehreren Erkrankungen, darunter: Parkinson-Krankheit, Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS), Schizophrenie / Psychose und Abhängigkeit von bestimmten Drogen und Medikamenten.
Darüber hinaus wäre es nach einigen wissenschaftlichen Studien für die schmerzhaften Empfindungen verantwortlich, die einige Krankheitszustände (Fibromyalgie, Restless-Legs-Syndrom, Burning-Mouth-Syndrom) und die mit Erbrechen verbundene Übelkeit charakterisieren.

Dopamin und Sucht

Drogen

Medikamente

• Kokain
• Amphetamine
• Methamphetamin
• Ecstasy (MDMA)

• Ritalin
• Psychostimulanzien

Mehr wissen:

• Parkinson-Krankheit
• ADHS
• Schizophrenie

Kurioses und andere Informationen

Um das bisher Gesagte zu ergänzen, hier einige zusätzliche Informationen zu Dopamin:

• Die Umwandlung von Dopamin in Noradrenalin ist eine Hydroxylierungsreaktion, die von dem als Dopamin-Beta-Hydroxylase bekannten Enzym durchgeführt wird.
  Die Umwandlung von Dopamin in Adrenalin hingegen ist eine Reaktion, die durch den Eingriff des Enzyms Phenylethanolamin-N-Methyltransferase stattfindet.
• Neuere Studien haben gezeigt, dass die Netzhaut des Auges auch einige dopaminerge Neuronen beherbergt.
  Diese Nervenzellen haben die Besonderheit, dass sie während der Lichtstunden aktiv sind und während der Dunkelheit zum Schweigen gebracht werden.
• Die im menschlichen Nervensystem am häufigsten vorkommenden dopaminergen Rezeptoren sind die D1-Rezeptoren, kurz darauf gefolgt von den D2-Rezeptoren.
  Im Vergleich zu den Subtypen D1 und D2 sind die D3-, D4- und D5-Rezeptoren in signifikant geringeren Mengen vorhanden.
• Laut Experten gehört Drogenmissbrauch zu den Umständen, die die Freisetzung des Dopamins von Freude und Belohnung begünstigen.
  Tatsächlich scheint die Einnahme von Drogen wie Kokain zu einem Anstieg des Dopaminspiegels zu führen, genau wie gutes Essen oder befriedigende sexuelle Aktivität.
• Ärzte planen eine Behandlung auf der Grundlage von Dopamin-Injektionen bei: Hypotonie, Bradykardie, Herzinsuffizienz, Herzinfarkt, Herzstillstand und Nierenversagen.
• Das physiologische Altern, dem jeder Mensch ausgesetzt ist, fällt mit einem Abfall des Dopaminspiegels im Nervensystem zusammen.
  Einigen wissenschaftlichen Studien zufolge ist der altersbedingte Rückgang der Gehirnfunktion zum Teil auf diesen Abfall des Dopaminspiegels im Nervensystem zurückzuführen.

Siehe auch: Dopaminagonisten-Medikamente