דופמין

כְּלָלִיוּת

דופמין הוא מוליך עצבי חשוב ממשפחת הקטכולאמינים, עם פונקציית בקרה על: תנועה, מה שנקרא זיכרון עבודה, תחושת הנאה, תגמול, ייצור פרולקטין, מנגנוני ויסות שינה, כמה יכולות קוגניטיביות וטווח קשב.

בגוף האדם, ייצור הדופמין נובע בעיקר מהעצבים שנקראים באזור הדופאמינרגיה ובמידה פחותה מהחלק המדולרי של בלוטת יותרת הכליה (או האדרנל).
האזור הדופמינרגי כולל מספר אתרים במוח, כולל pars compacta של ה substantia nigra והאזור הטגמנטלי הגחון של המוח התיכון.
רמות דופמין חריגות אחראיות למספר מצבים פתולוגיים. אחד המצבים הפתולוגיים הללו הוא מחלת הפרקינסון הידועה.

מהו דופמין?

דופמין היא מולקולה אורגנית, השייכת למשפחת הקטכולאמין, אשר ממלאת את התפקיד החשוב של המוליך העצבי במוחם של בני אדם ובעלי חיים אחרים.
דופמין היא גם מולקולת המבשר ממנה תאים, בעזרת תהליכים ספציפיים, מפיקים שני נוירוטרנסמיטורים אחרים ממשפחת הקטכולאמינים: נוראדרנלין (או נוראדרנלין) ואפינפרין (או אדרנלין).

מה הם נוירוטרנסמיטורים?

נוירוטרנסמיטורים הם כימיקלים המאפשרים לתאים במערכת העצבים, מה שנקרא נוירונים, לתקשר זה עם זה.
בנוירונים, נוירוטרנסמיטורים שוכנים בתוך שלפוחיות קטנות; השלפוחיות דומות לשקים, המופרדים בשכבה כפולה של פוספוליפידים, הדומים מאוד לזו של הממברנה הציטופלסמית של תא אוקריוטי בריא.
בתוך השלפוחית, הנוירוטרנסמיטורים נשארים כאינרטיים, עד שמגיע דחף עצבי בנוירונים בהם הם שוכנים.
הדחפים העצביים, למעשה, מעוררים את שחרור השלפוחית ​​על ידי הנוירונים המכילים אותם.
עם שחרור השלפוחית, הנוירוטרנסמיטורים בורחים מתאי העצב, תופסים את המרחב הסינפטי (שהוא מרחב מסוים בין שני נוירונים קרובים מאוד) ומתקשרים עם הנוירונים השכנים, ליתר דיוק עם קולטני הממברנה של נוירונים הנ"ל. האינטראקציה של הנוירוטרנסמיטורים עם הנוירונים הממוקמים בסביבה הקרובה הופכת את דחף העצב הראשוני לתגובה סלולרית ספציפית מאוד, שתלויה בסוג הנוירוטרנסמיטר ובסוג הקולטנים הקיימים בנוירונים המעורבים.
במילים פשוטות יותר, נוירוטרנסמיטורים הם שליחים כימיים, שדחפים עצביים משחררים כדי לגרום למנגנון תאי מסוים.
בנוסף לדופמין ונגזרותיו, נוראדרנלין ואפינפרין, נוירוטרנסמיטורים חשובים נוספים הם: גליצין, סרוטונין, מלטונין, חומצה גמא-אמינו-בוטירית (GABA) ווסופרסין.

שם כימי של דופמין

השם הכימי של דופמין הוא 4- (2-אמינואתיל) בנזן-1,2-דיול.

ההיסטוריה של הדופמינה

באופן מוזר, דופמין הוא מוליך עצבי שחוקרים סינתזו תחילה במעבדה ולאחר מכן נמצאו ברקמות המוח האנושיות.
תאריך 1910, הקרדיט לסינתזת המעבדה של דופמין מגיע לג'ורג 'בארגר וג'יימס אוונס, שני כימאים אנגלים של החברה. ברוך הבא מלונדון.
אולם לגלות שדופמין היא מולקולה הקיימת באופן טבעי במוח הייתה החוקרת האנגלית קתלין מונטגו, בשנת 1957, במעבדות של בית החולים רונוול מלונדון.
שנה לאחר גילוי הדופמין ברקמות המוח, אז בשנת 1958, מדענים ארוויד קרלסון ונילס-אקה הילארפ, עובדי מעבדות הפרמקולוגיה הכימית של מכון הלב הלאומי של שבדיה, זיהו ותיארו לראשונה את תפקידו של מוליך עצבי, מכוסה דופמין.
על ממצא חשוב זה ועל קביעתו שדופמין אינו רק מבשר של נוראדרנלין ואפינפרין, קיבל קרלסון גם את פרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה.

מהיכן מגיע השם הדופמין?

הקהילה המדעית אימצה את המונח "דופמין" מכיוון שמולקולת המבשר, שממנה סינתזו ג'ורג 'בארגר וג'יימס אוונס דופמין, היא מה שנקרא L-DOPA.

מבנה כימי

כאמור, דופמין הוא קטכולאמין.
קטכולאמינים הם מולקולות אורגניות, בהן נוכחות טבעת בנזן המחוברת לשתי קבוצות הידרוקסיל OH חוזרת על עצמה. טבעת בנזן זו בשילוב עם שתי קבוצות הידרוקסיל OH יש את הנוסחה הכימית C6H3 (OH) 2.
במקרה של דופמין, חומר זה מורכב באיחוד בין טבעת הבנזן לשתי קבוצות ההידרוקסיל, האופייניות לקטכולמינים, לבין קבוצת אתילמין.
קבוצת אתילמין היא תרכובת אורגנית בה משתתפים שני אטומי פחמן וחנקן אחד, ושהיא בעלת הנוסחה הכימית הבאה: CH2-CH2-NH2.
לאור שתי הנוסחאות הכימיות שדווחו לעיל, כלומר זו של קבוצת הבנזן עם שתי קבוצות ה- OH ושל קבוצת האתילמין, הנוסחה הכימית הסופית של דופמין היא: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
הנתונים להלן מראים את המבנה הכימי של קטכולאמין גנרי, קבוצת הידרוקסיל, קבוצת אתילמין, דופמין ו- L-DOPA.

איור: בניגוד לדופמין, ל- L -DOPA יש קבוצת קרבוקסיל המחוברת לאחד משני אטומי הפחמן של קבוצת האתילמין. קבוצת קרבוקסיל - שהנוסחה הכימית שלה היא COOH - היא תוצאה של איחוד של פחמן עם אטום חמצן ו קבוצת הידרוקסיל.

נכסים כימיים

כמו מולקולות רבות המורכבות מקבוצת אתילמין, דופמין הוא בסיס אורגני.
זה מרמז שבסביבה חומצית זה בדרך כלל בצורת פרוטון; בעוד שבסביבה בסיסית היא בדרך כלל בצורה לא פרוטונית.

סיכום: איך ואיפה זה קורה?

מסלול הסינתזה הטבעית (או הביוסינתזה) של דופמין כולל ארבעה שלבים בסיסיים ומתחיל בחומצת האמינו L-phenylalanine.
בצורה פשוטה וסכימטית ניתן לסכם את הביוסינתזה של דופמין כדלקמן:

L-phenylalanine, L-tyrosine, L-DOPA, דופמין

המרת L-phenylalanine ל- L-tyrosine והפיכת L-tyrosine ל- L-DOPA מורכבות משתי תגובות הידרוקסילציה. בכימיה, תגובה הידרוקסילציה היא תגובה שבסופה מולקולה רוכשת קבוצת הידרוקסיל OH.
תגובת ההידרוקסילציה הראשונה, כלומר L-phenylalanine ⇒ L-tyrosine, מתרחשת הודות להתערבות של אנזים הידוע בשם phenylalanine hydroxylase.
תגובת L-tyrosine ⇒ L-DOPA, לעומת זאת, מתרחשת הודות להתערבות של אנזים המכונה טירוזין הידרוקסילאז.
השלב האחרון, זה שנותן דופמין מ- L-DOPA, הוא תגובה דקרבוקסילציה.
בתחום הכימי, תגובה דקרבוקסילית מתאימה לתהליך שבסופו מולקולה כזו מאבדת קבוצה אחת או יותר של COOH קרבוקסילית.
מתן תגובת ה- decarboxylation המולידה ל- L-DOPA הוא אנזים הנקרא L- חומצת אמינו decarboxylase (או DOPA decarboxylase).

מושב הסינתזה של הדופמין

בגוף האדם, הביוסינתזה של דופמין נעשית בעיקר על ידי מה שנקרא נוירונים של האזור הדופמינרגי, ובמידה פחותה, על ידי החלק המדולרי של בלוטת יותרת הכליה (או האדרנל).
נוירונים של האזור הדופמינרגי, או נוירונים דופמינרגיים, הם תאי עצב הממוקמים ב:

• סובסטיה ניגרה, בדיוק במה שנקרא Pars compacta של ה substantia nigra. שם substantia nigra (או חומר שחור) מתרחש במוח התיכון, שהוא אחד משלושת האזורים העיקריים המרכיבים את גזע המוח.
  למרות שחלק מגזע המוח, הסובמטיה ניגרה פועלת בהנחיית גרעיני הבסיס (או הגרעינים הבסיסיים) של הטלנצפלון; הטלנצפלון הוא המוח.
  על פי מחקרים מדעיים שונים, ה pars compacta של ה substantia nigra זהו האתר העיקרי של סינתזת הדופמין, הנמצא בגוף האדם.
• אזור tegmental הגחון. כמו כן ממוקם באזור המוח האמצעי, אזור הטגמנטל הגחון כולל נוירונים דופאמינרגיים, שהרחבות שלהם מגיעות לאזורים עצביים שונים, כולל: גרעין האקומבנס, קליפת המוח הקדם חזיתית, האמיגדלה וההיפוקמפוס.
• היפותלמוס אחורי. הרחבות של הנוירונים הדופאמינרגיים של ההיפותלמוס האחורי מגיעים לחוט השדרה.
• גרעין קשת של ההיפותלמוס והגרעין הפרואנטריקולרי של ההיפותלמוס. לנוירונים הדופאמינרגיים של שני אזורים אלה יש הרחבות המגיעות לבלוטת יותרת המוח, כאן מוטלת עליהן המשימה להשפיע על ייצור הפרולקטין.
• אזור לא ברור של תת -התלמוס.

הַשׁפָּלָה

הפירוק הטבעי של דופמין למטבוליטים לא פעילים יכול להתרחש בשתי דרכים מובחנות וכולל שלושה אנזימים:

• מונואמין אוקסידאז (או MAO),
• catechol-O-methyltransferase (COMT)
• אלדהיד דהידרוגנאז.
  

שתי הדרכים לפירוק דופמין טבעי מובילות להיווצרות של חומר המכונה חומצת הומובניל (HVA).

איור: שתי הדרכים האפשריות של פירוק ביולוגי של דופמין. מאת: wikipedia.org

פונקציות

דופמין מבצע פונקציות רבות, הן ברמת מערכת העצבים המרכזית והן ברמה של מערכת העצבים ההיקפית.
לגבי מערכת העצבים המרכזית, דופמין הוא מוליך עצבי המשתתף ב:

• בקרת תנועה
• מנגנון ההפרשה של הורמון הפרולקטין
• בדיקת קיבולת הזיכרון
• מנגנוני התגמול וההנאה
• שליטה בכישורי הקשב
• שליטה על כמה היבטים של התנהגות וכמה תפקודים קוגניטיביים
• מנגנון השינה
• שליטה במצב הרוח
• המנגנונים העומדים בבסיס הלמידה

באשר למערכת העצבים ההיקפית, דופמין פועל:

• כמרחיב כלי דם
• כממריץ הפרשת נתרן, דרך השתן
• כגורם המקדם תנועתיות מעיים
• כגורם המפחית את פעילות הלימפוציטים
• כגורם המפחית את הפרשת האינסולין על ידי איים לנגרהנס (תאי בטא בלבלב)

קולטני דופאמינרגיה

לאחר שחרורו לחלל הסינפטי, הדופמין מפעיל את השפעותיו על ידי אינטראקציה עם הקולטנים הדופמינרגיים המכונים על הממברנה של תאי עצב שונים.
אצל יונקים - ולכן גם בבני אדם - ישנם 5 תת -סוגים שונים של קולטנים דופאמינרגיים. שמותיהם של 5 תת -סוגי הקולטן פשוטים מאוד: D1, D2, D3, D4 ו- D5.
התגובה שמייצרת דופמין תלויה בתת -סוג של קולטן הדופמין, איתו הדופמין עצמו מתקשר.
במילים אחרות, ההשפעות הסלולריות של דופמין משתנות בהתאם לקולטן הדופמין המעורב באינטראקציה.

במוח צפיפות ההתפלגות של קולטנים דופאמינרגיים משתנה מאזור המוח לאזור המוח.במילים אחרות, לכל אזור במוח יש כמות קולטנים דופאמינרגיים משלו.
ביולוגים מאמינים שצפיפות שונה זו של התפלגות הקולטנים תלויה בפונקציות שעל אזורי המוח לכסות.

דופמינה ותנועה

הכישורים המוטוריים של האדם (נכונות התנועות, מהירות התנועות וכו ') תלויים בדופמין אשר substantia nigra משחרר תחת פעולה של הגרעינים הבזליים.
למעשה, אם דופמין משתחרר מה substantia nigra פחות מהרגיל, התנועות נעשות איטיות יותר ולא מתואמות. לעומת זאת, אם הדופמין גבוה כמותית מהרגיל, גוף האדם מתחיל לבצע תנועות מיותרות, הדומות מאוד לטיקים.
מכאן שהויסות הדק של שחרור הדופמין על ידי substantia nigra, חיוני לאדם לנוע נכון, לבצע מחוות מתואמות ובמהירות הנכונה.

שחרור דופמין ופרולקטין

דופמין שמקורו בנוירונים הדופאמינרגיים של הגרעין הקשת והגרעין הפרואנטריקולרי מעכב את הפרשת ההורמון פרולקטין על ידי תאי הלקטוטרופ של בלוטת יותרת המוח.
כפי שקל להבין, היעדר או הימצאות מופחתת של דופמין המגיע מהמחוזות הנ"ל מרמזת על פעילות רבה יותר של התאים הלקטוטרופיים של יותרת המוח, ולכן ייצור גדול יותר של פרולקטין.
דופמין המעכב הפרשת פרולקטין מקבל את השם החלופי של "גורם מעכב פרולקטין" (PIF).
כדי לברר מהן ההשפעות של פרולקטין, הקוראים יכולים ללחוץ כאן.

דופמין וזכרון

מספר מחקרים מדעיים הראו כי רמות נאותות של דופמין בקליפת המוח הקדם חזיתית משפרות את מה שנקרא זיכרון עבודה.
בהגדרה, זיכרון העבודה הוא "מערכת לתחזוקה זמנית ולניפולציה של מידע במהלך ביצוע משימות קוגניטיביות שונות, כגון הבנה," למידה והגיון ".
אם רמות הדופמין שמקורן בקליפת המוח הקדם חזיתית יורדות או עולות, זיכרון העבודה מתחיל לסבול.

דופמין, הנאה ותגמול

דופמין הוא מתווך הנאה ותגמול.
למעשה, על פי מחקרים מהימנים, מוחו של האדם משחרר דופמין כאשר הוא "חווה" נסיבות או פעילויות מהנות, כגון ארוחה המבוססת על אוכל טוב או פעילות מינית מספקת.
הנוירונים של האזור הדופמינרגי המעורבים ביותר במנגנוני תגמול והנאה הם אלה של גרעין האקומבנס וקליפת המוח הקדם חזיתית.

דופמין ותשומת לב

דופמין שמקורו בקליפת המוח הקדם חזיתית תומך בכישורי קשב.
מחקר מעניין הראה כי ריכוזי דופמין נמוכים בקליפת המוח הקדם חזיתית קשורים לעיתים קרובות למצב המכונה הפרעת קשב והיפראקטיביות.

פונקציות דופמין וקוגניטיביות

הקשר בין דופמין ליכולות קוגניטיביות ניכר בכל המצבים החולניים המאופיינים בשינוי של הנוירונים הדופאמינרגיים של קליפת המוח הקדם חזיתית.
למעשה, בתנאים חולניים כאמור, בנוסף ליכולות הקשב והזיכרון לעבודה - גם התפקודים הנוירו -קוגניטיביים, היכולת פתרון בעיות וכו '

פתולוגיות

לדופמין תפקיד מרכזי במספר מצבים רפואיים, ביניהם: מחלת פרקינסון, הפרעת קשב והיפראקטיביות (ADHD), סכיזופרניה / פסיכוזה והתמכרות לתרופות ותרופות מסוימות.
יתר על כן, על פי כמה מחקרים מדעיים, היא תהיה אחראית לתחושות הכואבות המאפיינות כמה מצבים חולניים (פיברומיאלגיה, תסמונת רגליים חסרות מנוחה, תסמונת פה שורפת) ולבחילות הקשורות בהקאות.

דופמין והתמכרות

סמים

תרופות

• קוֹקָאִין
• אמפטמינים
• מתאמפטמין
• אקסטזי (MDMA)

• ריטלין
• פסיכו -סטימולנטים

לדעת יותר:

• מחלת פרקינסון
• הפרעת קשב וריכוז
• סכִיזוֹפרֶנִיָה

סקרנות ומידע אחר

להשלמת הדברים שנאמרו עד כה, הנה מידע נוסף בנוגע לדופמין:

• המרת הדופמין לנוראדרנלין היא תגובה הידרוקסילציה, המתבצעת על ידי האנזים המכונה דופמין בטא-הידרוקסילאז.
  המרה של דופמין לאדרנלין, לעומת זאת, היא תגובה המתרחשת עקב התערבות האנזים המכונה פנילאתנולמין N- מתילטרנספראז.
• מחקרים אחרונים הראו כי הרשתית העין מארחת גם כמה נוירונים דופאמינרגיים.
  לתאי עצב אלה יש את המיוחדות של להיות פעיל בשעות האור ולהיות מושתק בשעות החשיכה.
• הקולטנים הדופמינרגיים הנמצאים ביותר במערכת העצבים האנושית הם קולטני D1, ואחריהם זמן קצר לאחר מכן קולטני D2.
  בהשוואה לתת -סוגי D1 ו- D2, קולטני D3, D4 ו- D5 נמצאים ברמות נמוכות משמעותית.
• לדברי מומחים, שימוש בסמים הוא בין הנסיבות המעודדות את שחרור הדופמין של הנאה ותגמול.
  למעשה, נראה כי נטילת תרופות, כגון קוקאין, מביאה לעלייה ברמות הדופמין, ממש כמו אוכל טוב או פעילות מינית מספקת.
• הרופאים מתכננים טיפול המבוסס על זריקות דופמין, בנוכחות: לחץ דם נמוך, ברדיקרדיה, אי ספיקת לב, התקף לב, דום לב ואי ספיקת כליות.
• ההזדקנות הפיזיולוגית שאליה כל אדם נתון עולה בקנה אחד עם ירידה ברמות הדופמין במערכת העצבים.
  על פי כמה מחקרים מדעיים, הירידה הקשורה לגיל בתפקוד המוח נובעת, בין השאר, מירידה ברמות הדופמין במערכת העצבים.

ראה גם: תרופות אגוניסטיות לדופמין