Дофамин
Дофами́н [2-(3,4-дигидроксифенилэтиламин), окситирамин], нейромедиатор и нейрогормон из группы катехоламинов. Образуется в организме в результате ферментативного декарбоксилирования аминокислоты L-3,4-дигидроксифенилаланина, или ДОФА; биохимический предшественник норадреналина. Открыт в 1954 г. канадскими нейрофизиологами Дж. Олдсом и П. Милнером в ходе исследования центра удовольствия в мозге.
У беспозвоночных животных (в т. ч. плоские черви, нематоды, моллюски, членистоногие) нейроны, использующие дофамин в качестве медиатора, – дофаминергические нейроны – могут быть представлены периферическими чувствительными образованиями или включаться в состав центральных ганглиев. У позвоночных дофамин в основном продуцируется нейронами, формирующими скопления в среднем мозге (чёрная субстанция), и секретируется (как гормон) особыми нейросекреторными клетками гипоталамуса.
Дофамин участвует в обеспечении произвольной двигательной активности и регуляции эмоционального состояния; как гормон способен вызывать торможение секреции пролактина и соматотропного гормона. При дефиците дофамина в подкорковых структурах мозга или отмирании нейронов чёрной субстанции у человека развивается паркинсонизм.
Дофамин оказывает своё действие через метаботропные рецепторы, вызывая образование большого числа вторичных посредников, которые могут долгое время сохраняться в межклеточном пространстве, чем обуславливают долгосрочный эффект этого нейромедиатора. Благодаря этому дофамин может модулировать возбудимость нейронов и «быструю» глутамат- и ГАМКергическую нейротрансмиссию. Поэтому дофамин вовлечён в такие сложные процессы нервной системы, как формирование памяти, настроения, мотивации и эмоций.
Цикл дофамина
Предшественником катехоламинов, включая дофамин, является незаменимая аминокислота L-тирозин. Фермент тирозингидроксилаза катализирует гидроксилирование тирозина до ДОФА, затем фермент декарбоксилаза ароматических аминокислот декарбоксилирует ДОФА до дофамина (Dopamine ... 2019).
После синтеза дофамин упаковывается в пресинаптические везикулы и транспортируется к пресинаптическому окончанию аксона. Когда потенциал действия деполяризует пресинаптическую плазматическую мембрану, ион Ca2+ проникает через кальциевые каналы внутрь пресинаптического нейрона и быстро запускает слияние мембран везикул с плазматической мембраной, благодаря чему нейромедиаторы высвобождаются и диффундируют через синаптическую щель для активации постсинаптических рецепторов. Кроме того, дофамин может выделяться из тел нейронов и дендритов (соматодендритное высвобождение) и действовать на внесинаптические рецепторы. Такое явление называется объёмной передачей, когда нейромедиаторы диффундируют в ткани для активации относительно удалённых рецепторов и передачи сигналов (Liu. 2019).
Cвязывание дофамина со своими метаботропными рецепторами приводит к активации G-белка (Dopamine. 2019). Если рецептор связан с Gs -белком, то происходит активация аденилатциклазы и повышение содержания циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) в клетке. цАМФ активирует протеинкиназу А, способную фосфорилировать белки, контролирующие возбудимость нервной клетки и обеспечивающие генерацию и передачу нервных импульсов нейроном. Если рецептор связан с Gi -белком, то происходят обратные процессы: дезактивация аденилатциклазы, снижение уровня цАМФ и дефосфорилирование белков.
Для устранения непрерывного и избыточного влияния дофамина на клетки-мишени осуществляется его разрушение или обратный захват.
Разрушение дофамина может происходить с помощью о-метилирования (фермент – катехол-о-метилтрансфераза, КОМТ) либо с помощью окислительного дезаминирования (фермент – моноаминоксидаза, МАО-Б) до дигидроксифенил-уксусной кислоты (ДОФУК), которая далее может метилироваться до гомованилиновой кислоты.
Обратный захват дофамина обеспечивает мембранный белок-транспортёр DAT (dopamine transporter) (Palermo. 2019), который перекачивает дофамин обратно в пресинаптический нейрон, где нейромедиатор вновь упаковывается в везикулы для дальнейшего использования.
Рецепторы дофамина
Дофаминовые рецепторы – трансмембранные, связаны с G-белком; широко экспрессируются в организме и функционируют как в периферической, так и в центральной нервной системах (Delva. 2021[1]).
Специфические рецепторы дофамина
| Рецепторы | Тип метаботропного рецептора | Локализация |
| D1 | Gs
|
Нигростриатный, мезолимбический, мезокортикальный пути, гиппокамп, мозжечок, таламус, гипоталамус |
| D2 | Gi
|
Полосатое тело, обонятельный бугорок, прилежащее ядро, чёрная субстанция, гипоталамус, вентральная область покрышки, миндалевидное тело |
| D3 | Gi
|
Прилежащее ядро, обонятельный бугорок, островки Калеха |
| D4 | Gi
|
Кора больших полушарий головного мозга, гиппокамп, полосатое и миндалевидное тело |
| D5 | Gs
|
Кора больших полушарий головного мозга, чёрная субстанция, зубчатая извилина, гиппокамп и гипоталамус |
Примечания
Литература
- Dopamine: functions, signaling, and association with neurological diseases / M. O. Klein, D. S. Battagello, A. R. Cardoso , D. N. Hauser // Cellular and Molecular Neurobiology. – 2019. – Vol. 39, № 1. – P. 31–59.
- Liu C. Mechanisms and regulation of dopamine release / C. Liu, P. S. Kaeser // Current Opinion in Neurobiology. – 2019. – Vol. 57. – P. 46–53.
- Palermo G. Molecular imaging of the dopamine transporter / G. Palermo, R. Ceravolo // Cells. – 2019. – Vol. 8, № 8.
- Delva N. C. Dysregulation of brain dopamine systems in major depressive disorder / N. C. Delva, G. D. Stanwood // Experimental Biology and Medicine. – 2021. – Vol. 246, № 9. – P. 1084–1093.
