...

Dopamina

Dopamina jest jednym z głównych neuroprzekaźników. Wytwarzana jest przez komórki dopaminergiczne, które znajdują się w ośrodkowym układzie nerwowym. Zaliczana jest do amin katecholowych, ponieważ jest strukturalną pochodną pirokatechiny.

Spis treści:

Dopamina jest neuroprzekaźnikiem i hormonem z grupy katecholamin, który odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu mózgu i układu nerwowego.  Jest prekursorem w syntezie noradrenaliny i adrenaliny. Występowanie neuronów dopaminergicznych stwierdzono przede wszystkim w podwzgórzu. Ich aktywacja wzmaga wydzielanie prolaktyny z przysadki. Dopamina bierze udział w regulacji procesów poznawczych, takich jak zapamiętywanie, uczenie się czy interpretacja bodźców emocjonalnych. Jej receptory znajdują się także w nerkach, pęcherzykach płucnych, trzustce oraz układzie krwionośnym. Zaburzenia jej metabolizmu stanowią bezpośrednią przyczynę choroby Parkinsona, schizofrenii i uzależnień. Leki stosowane w tych schorzeniach działają bezpośrednio na układ dopaminergiczny w mózgu, zwanym też układem nagrody. 

1. Historia odkrycia dopaminy

Historia odkrycia dopaminy rozpoczęła się w latach 50. XX wieku. Był to czas, kiedy naukowcy zaczęli zgłębiać funkcjonowanie układu nerwowego i rolę neurotransmiterów w przekazywaniu sygnałów między komórkami nerwowymi. W 1952 roku szwedzcy badacze  Arvid Carlsson i Nils-Ake Hillarp po raz pierwszy wyizolowali dopaminę. Kilka lat później dogłębniej poznano jej strukturę i funkcje pełnione w organizmie. Badania Wolframa Schultza ujawniły, że hormon ten odgrywa kluczową rolę w układzie nagrody w mózgu. Wpływa na zachowania motywacyjne, uczucie przyjemności i pamięć.

W latach 60. i 70. XX wieku coraz więcej badań wskazywało na to, jak ważny dla organizmu człowieka jest odpowiedni poziom dopaminy. Wykazano, że jej niedobór w pewnych obszarach mózgu jest związany z zaburzeniami ruchowymi, m.in. chorobą Parkinsona. Z kolei nadmiar tego związku związany jest z chorobami psychicznymi, takimi jak schizofrenia. Na tej podstawie zaczęto opracowywać leki regulujące poziom dopaminy w organizmie, a niektóre z nich stosowane są do dziś u pacjentów z zaburzeniami neuropsychologicznymi.

W 1964 r. RH McDonald Jr wraz z zespołem badawczym wykazał, że dopamina może zwiększać szybkość filtracji kłębuszkowej oraz nasilać diurezę i wydalanie jonów sodu. Jednak dopiero w latach 90. ubiegłego wieku wzrosło zainteresowanie działaniem dopaminy poza układem nerwowym.

2. Synteza dopaminy

Dopamina jest wytwarzana w neuronach dopaminergicznych. Tworzą one tzw. układy dopaminergiczne. Należą do nich m.in. układ istota czarna-prążkowie (zwany także układem nigrostriatalnym) i układ mezokortykolimbiczny. Ten z kolei dzieli się na dwie części: mezokortykalną i mezolimbiczną. 

Ciała neuronów tworzących układ istota czarna-prążkowie znajdują się w istocie czarnej. Ich aksony unerwiają głównie jądro ogoniaste i skorupę mózgu. Natomiast komórki nerwowe układu mezokortykolimbicznego mają swój początek w obszarze nakrywki brzusznej, skąd ich włókna docierają do kory przedczołowej mózgu (część mezokortykalna) lub jądra półleżącego przegrody i guzełka węchowego (część mezolimbiczna). Układ istota czarna-prążkowie jest odpowiedzialny przede wszystkim za regulację funkcji ruchowych. Układ mezokortykalny odgrywa ważną rolę w procesach uczenia się i zapamiętywania, natomiast układ mezolimbiczny kontroluje czynności emocjonalne i motywacyjne. 

Synteza dopaminy zachodzi w cytoplazmie neuronów dopaminergicznych w dwóch następujących po sobie reakcjach enzymatycznych Pierwszy etap polega na hydroksylacji tyrozyny, co prowadzi do powstania L-DOPA (L-3,4-dihydroksyfenyloalaniny). Reakcja ta katalizowana jest przez enzym hydroksylazę tyrozynową przy udziale tetrahydrobiopteryny. Kofaktorem reakcji jest żelazo. Drugi etap polega na dekarboksylacji L-DOPA w obecności enzymu dekarboksylazy DOPA. Kofaktorem reakcji jest fosforan pirydoksalu. W efekcie dochodzi do powstania dopaminy.

3. Magazynowanie i uwalnianie dopaminy

Stężenie dopaminy w cytoplazmie neuronów dopaminergicznych jest zazwyczaj niewielkie (około 100 µM), a powstały neuroprzekaźnik jest szybko transportowany z cytoplazmy do pęcherzyków synaptycznych. Utrzymanie niskiego stężenia tego związku w komórce jest niezbędne do prawidłowego funkcjonowania neuronów. Duże ilości dopaminy w cytoplazmie mogą powodować autoutlenianie, wzrost poziomu wolnych rodników i reaktywnych chinonów oraz hamowanie aktywności łańcucha oddechowego w mitochondriach. W efekcie może dojść do śmierci komórki. Poziom dopaminy jest regulowany przez dwa mechanizmy: transmisję toniczną i fazową. 

Pierwsza z nich uruchamia się, gdy małe ilości dopaminy są uwalniane bez obecności potencjału czynnościowego neuronu presynaptycznego. Toniczna transmisja jest regulowana przez różne czynniki, włącznie z aktywnością innych neuronów i wychwytem zwrotny neuroprzekaźnika. Natomiast fazowe uwalnianie dopaminy jest powodowane potencjałem czynnościowym. Pod wpływem depolaryzacji błony komórkowej dochodzi do aktywacji wewnątrzkomórkowych receptorów TAAR1 (ang. trace amine-associated receptor). Receptory te umiejscowione są wzdłuż błony presynaptycznej neuronu i mają wysokie powinowactwo do dopaminy. Ich aktywacja powoduje uwalnianie dopaminy z komórki i zmniejszenie jej wychwytu zwrotnego. 

Transport dopaminy do wnętrza pęcherzyka synaptycznego zachodzi przy udziale białka zwanego pęcherzykowym transporterem monoaminowym (VMAT2, ang. vesicular monoamine transporter 2) na zasadzie symportu z jonami sodowymi i chlorkowymi. Gdy impuls nerwowy dociera do zakończenia aksonu, dochodzi do otwarcia błonowych kanałów jonowych i napływu jonów wapnia do wnętrza komórki. Wzrost stężenia jonów wapnia jest sygnałem do fuzji pęcherzyków synaptycznych z błoną komórkową zakończenia aksonu i uwolnienia dopaminy do szczeliny synaptycznej. Uwolniony neuroprzekaźnik przyłącza się do swoistych receptorów dopaminergicznych umiejscowionych zarówno w błonie pre- jak i postsynaptycznej komórki nerwowej. Ich pobudzenie trwa krótko (dziesiątki milisekund) i ulega szybkiemu wygaszeniu.

4. Receptory dopaminergiczne

Receptory dopaminergiczne są białkami z 7 domenami transbłonowymi. Domena N-końcowa łańcucha polipeptydowego receptora znajduje się w przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Zawiera miejsca N-glikozylacji, a jej długość jest stała. Domena C-końcowa umiejscowiona jest zaś w cytoplazmie. 

Dotychczas zidentyfikowano 5 różnych receptorów wiążących dopaminę (D1-D5). Ze względu na budowę oraz właściwości biochemiczne i farmakologiczne dzieli się je na dwie grupy: D1 (w skład której wchodzą receptory D1 i D5) oraz D2 (w skład której wchodzą receptory D2, D3 i D4). Receptory grupy D1 różnią się od receptorów grupy D2 długością domeny C-końcowej. Domena C-końcowa w receptorach grupy D1 jest siedmiokrotnie dłuższa  i zawiera więcej miejsc fosforylacji w porównaniu do receptorów typu D2. 

Podział receptorów dopaminergicznych na dwie grupy jest wynikiem występowania intronów w genach kodujących receptory typu D2. Intron to fragment genu, który nie koduje białka i musi być usuwany podczas procesu splicingu, w wyniku którego formowane jest funkcjonalne mRNA. Geny kodujące receptory D2 zawierają introny, natomiast geny kodujące receptory D1 – nie. 

4.1. Receptory typu D1

Receptory typu D1 są białkami oddziałującymi z podjednostką GS białka G. Charakteryzują się niewielką pętlą cytoplazmatyczną łańcucha polipeptydowego. Są obecne w błonach postsynaptycznych komórek nerwowych, m.in. neuronów GABA-ergicznych. Ich największe zagęszczenie obserwuje się w prążkowiu. 

Receptory typu D1 powodują wzrost aktywności cyklazy adenylanowej oraz kinazy białkowej A i C. Ponadto biorą udział w procesach fosforylacji niektórych białek. Regulują pracę błonowych kanałów jonowych (Na+, K+ i Ca2+), a także modulują wrażliwość receptorów wiążących inne neuroprzekaźniki, takie jak kwas GABA czy kwas glutaminowy. Warunkują tym samym integrację wewnątrzkomórkowych ścieżek sygnałowych aktywowanych przez neuroprzekaźniki. Pobudzenie receptorów typu D1 może także zwiększać aktywność fosfolipazy C i prowadzić do wzrostu wewnątrzkomórkowego stężenia jonów Ca2+.

4.2. Receptory typu D2

Receptory typu D2 są białkami oddziałującymi z podjednostką Gi białka G. Cechuje je duża trzecia pętla cytoplazmatyczna łańcucha polipeptydowego. Są umiejscowione zarówno pre- jak i postsynaptycznie, głównie na zakończeniach aksonów neuronów dopaminergicznych.  Receptory umiejscowione presynaptycznie pełnią funkcje autoreceptorów. Ich pobudzenie hamuje syntezę i uwalnianie dopaminy. Natomiast stymulacja receptorów położonych postsynaptycznie zmniejsza częstość przewodzenia impulsów przez neuron dopaminergiczny.

Pobudzenie receptorów typu D2 hamuje syntezę cAMP. Dodatkowo obniża aktywność kinazy białkowej A, prowadzi do stymulacji fosfolipazy C oraz fosfolipazy A2. W konsekwencji dochodzi do wzrostu wewnątrzkomórkowego stężenia jonów Ca2+ oraz kwasu arachidonowego. 

5. Inaktywacja dopaminy

Inaktywacja dopaminy zachodzi w cytozolu neuronów dopaminergicznych przy udziale oksydazy monoaminowej (MAO) uwalnianej z zewnętrznej błony mitochondrialnej. Produktem tej reakcji jest kwas 3,4-dihydroksyfenylooctowy (DOPAC). Jest on usuwany z neuronów dopaminergicznych i ulega przekształceniu do kwasu homowanilinowego (HVA) w komórkach gleju lub w neuronach postsynaptycznych. Kwas homowanilinowy jest następnie transportowany do krwioobiegu, skąd trafia do nerek i wydalany jest z moczem. Degradacja dopaminy w tkance nerwowej może zachodzić także z udziałem o-metylotransferazy katecholowej (COMT) oraz dehydrogenazy aldehydowej.

6. Funkcje dopaminy

Dopamina pełni wiele różnych funkcji w zależności od miejsca swego działania. W układzie pozapiramidowym jest odpowiedzialna za koordynację ruchową, orientację w przestrzeni oraz napięcie mięśni. W układzie limbicznym bierze udział w przetwarzaniu emocjonalnym, funkcjonowaniu poznawczym i konsolidacji pamięci, natomiast w podwzgórzu jest związana głównie z regulacją wydzielania hormonów, m.in. prolaktyny i gonadotropin. W efekcie wpływa na nastrój, metabolizm i płodność.

6.1. Wpływ na układ nerwowy

6.1.1. Układ nagrody

Układ nagrody, znany również jako ośrodek nagrody lub ośrodek przyjemności, to kompleks struktur mózgowych związanych z motywacją i kontrolą zachowania. Jest częścią układu limbicznego. Tworzą go brzuszne pole nakrywki, w którym znajdują się ciała komórkowe neuronów dopaminergicznych, oraz jądro półleżące, z którym neurony te tworzą aferentny szlak mezolimbiczny. Otrzymuje on również sygnały z ciała migdałowatego, stąd jego silne powiązanie z przetwarzaniem emocjonalnym. Jego pobudzenie prowadzi do subiektywnego odczuwania przyjemności. 

Układ nagrody jest aktywowany w sytuacjach związanych z zaspokajaniem popędów, takich jak spożywanie pożywienia czy zachowania seksualne. Ponadto do jego stymulacji może dojść w trakcie wykonywania innych czynności, nawet jeśli nie są związane z podstawowymi popędami. Istnieje również związek między aktywacją układu nagrody a substancjami psychoaktywnymi, takimi jak alkohol, opiaty czy amfetamina, które mogą prowadzić do uzależnień.

6.1.2. Funkcje poznawcze

Dopamina wpływa na procesy uczenia się, pamięci, uwagi, a także na funkcje wykonawcze, takie jak planowanie, kontrola impulsów, rozwiązywanie problemów i podejmowanie decyzji. Związane jest to z dużą ilością receptorów dopaminergicznych zlokalizowanych w hipokampie, korze przedczołowej i zakręcie obręczy, które odpowiadają za prawidłowy przebieg procesów poznawczych. 

Dopamina odgrywa kluczową rolę w regulacji pamięci operacyjnej. Pamięć operacyjna, zwana także pamięcią krótkotrwałą, to zdolność mózgu do tymczasowego przechowywania i manipulowania informacjami, które są aktualnie używane. Optymalne stężenie tego neuroprzekaźnika w prążkowiu jest istotne dla prawidłowego funkcjonowania tej formy pamięci. 

Optymalny poziom dopaminy pozwala na sprawną komunikację między neuronami, ułatwiając procesy związane z przechowywaniem i manipulowaniem informacjami. Obniżenie jej stężenia może prowadzić do deficytów w pamięci długotrwałej, a także utrudniać skupienie i szybkie przetwarzanie informacji. Mogą pojawić się błędy w wyborze zachowań dostosowanych do sytuacji albo trudności w zakończeniu działań już rozpoczętych. Zbyt duża ilość dopaminy może zaś prowadzić do hiperaktywności, trudności w koncentracji uwagi i nadmiernego pobudzenia.

6.1.3. Uczenie się

Dopamina odgrywa kluczową rolę w procesie uczenia się poprzez wpływ na działanie prążkowia. Jest nie tylko zaangażowana w wywoływanie wyładowań neuronów prążkowia w odpowiednim czasie i miejscu w reakcji na specyficzne bodźce, ale także – w sposób ciągły (toniczny) – wpływa na ogólną pobudliwość neuronów. Istnieje silna korelacja między stężeniem dopaminy a progiem pobudliwości: im większe stężenie dopaminy, tym niższy próg pobudliwości. Aby układ prążkowia działał sprawnie, konieczne jest utrzymanie wysokich progów pobudliwości większości komórek kolcowych prążkowia. Dzięki temu tylko zespół bodźców o odpowiedniej intensywności i charakterze wywołuje aktywność komórek związanych z wykonaniem konkretnych czynności. Przy zbyt wysokim progu pobudliwości komórki kolcowe nie ulegają prawidłowej stymulacji, a przy zbyt niskim progu ich aktywność jest nadmierna.

Proces uczenia się dzięki dopaminie związany jest z formowaniem i wzmocnieniem pamięci operacyjnej. Pamięć operacyjna odgrywa kluczową rolę w krótkotrwałym przechowywaniu informacji i podejmowaniu szybkich decyzji. Odpowiedni poziom dopaminy jest niezbędny do efektywnego uczenia się i tworzenia wspomnień. Neuroprzekaźnik ten pełni funkcję  modulatora, zwracając uwagę na te bodźce, które są nowe, ciekawe lub ważne dla jednostki. Wzmocnienie pamięci operacyjnej, które zachodzi pod wpływem dopaminy, przyczynia się do utrwalania tych informacji w pamięci długotrwałej.

6.2. Wpływ na układ krążenia 

Dopamina oddziałuje na układ krążenia poprzez wpływ na receptory adrenergiczne. W efekcie dochodzi do zwiększenia siły skurczu serca i przepływu krwi przez naczynia krwionośne. Receptory dopaminowe występują w różnych obszarach mięśnia sercowego, w tym w węźle zatokowo-przedsionkowym i węźle przedsionkowo-komorowym. Ich stymulacja reguluje rytm serca i pomaga kontrolować przewodzenie impulsów elektrycznych.

Układ dopaminergiczny wpływa na rozszerzanie naczyń krwionośnych, obniża opór naczyniowy i poprawia przepływ krwi. To z kolei ma wpływ na regulację ciśnienia i zapewnia odpowiednie ukrwienie tkanek i narządów. Ponadto mezolimbiczny układ dopaminergiczny odgrywa ważną rolę w regulacji okołodobowego rytmu zmian ciśnienia krwi. Rytm ten jest naturalnym zjawiskiem, w którym ciśnienie krwi podlega cyklicznym zmianom w ciągu doby. Wzrasta w okolicach porannych i obniża się w godzinach wieczornych, co związane jest z fizjologiczną aktywnością biologiczną.

6.3. Wpływ na układ moczowy

Układ dopaminergiczny zlokalizowany w nerkach jest odpowiedzialny głównie za zachowanie homeostazy sodu w organizmie. Wytwarzana w nerkach dopamina hamuje wchłanianie zwrotne sodu w nefronie. Dodatkowo wpływa na wydzielanie reniny oraz reguluje działanie angiotensyny II i aldosteronu. Zaburzenia funkcjonowania nerkowego układu dopaminergicznego są jedną z głównych przyczyn nadciśnienia tętniczego.

U osób z nadciśnieniem niskoreninowym obserwuje się zmniejszone wydalanie dopaminy z moczem. Za proces ten odpowiedzialny jest defekt dekarboksylacji L-DOPA do dopaminy oraz upośledzony wychwyt L-DOPA z krwi przez komórki cewki bliższej nerki. W efekcie dochodzi do zmniejszonej syntezy dopaminy.

6.4. Wpływ na układ ruchu

Dopamina pełni kluczową funkcję jako regulator kontroli motorycznej, a właściwe funkcjonowanie układu ruchu zależy od jej stężenia w prążkowiu. Optymalny poziom tego neuroprzekaźnika przyczynia się do możliwości inicjacji ruchu. Im jest on wyższy, tym większa jest chęć na podjęcie aktywności fizycznej. Obniżenie poziomu dopaminy prowadzi do znacznego upośledzenia funkcji motorycznych. Zmiany te związane są ze spadkiem tempa jej syntezy. Neuroprzekaźnik ten bierze także udział w pamięci mięśniowej. Zwiększenie poziomu dopaminy podczas reakcji na bodziec ruchowy aktywuje jądra podstawne i sprawia, że ten sam bodziec w przyszłości wywołuje podobną odpowiedź ruchową. Jest to tzw. warunkowanie instrumentalne.

Regularna aktywność fizyczna, szczególnie ćwiczenia o umiarkowanej intensywności, wpływają na poziom testosteronu i neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF, ang. brain-derived neurotrophic factor). W efekcie dochodzi do aktywacji hydroksylazy tyrozynowej i wzrasta poziom dopaminy w układzie nigrostriatalnym. Dodatkowo szlaki aktywowane przez testosteron i BDNF współuczestniczą w blokowaniu procesu apoptozy, wspierając rozwój i przeżycie neuronów dopaminergicznych.

6.5. Wpływ na układ pokarmowy

Dopamina wpływa na perystaltykę przewodu pokarmowego, kontrolując ruchy mięśni gładkich. Blokuje uwalnianie acetylocholiny w zakończeniach nerwów cholinergicznych, działając hamująco na motorykę przewodu pokarmowego. Niewłaściwa praca układu dopaminergicznego może prowadzić do zaburzeń czynnościowych układu trawiennego.

Dopamina reguluje aktywność komórek okładzinowych żołądka wpływając tym samym na wydzielanie soku żołądkowego. Obniża też napięcie dolnego zwieracza przełyku, zmniejsza skurcz ścian żołądka i ciśnienie wewnątrz niego. Aktywacja receptorów dopaminergicznych umiejscowionych w błonie podśluzowej dwunastnicy prowadzi zaś do zwiększonej produkcji śluzu, który chroni ściany jelit przed drażniącym wpływem kwaśnej treści żołądkowej. 

Dopamina odgrywa rolę w regulacji głodu i sytości poprzez wpływ na ośrodkowy układ nerwowy. Zaburzenia w układzie dopaminergicznym mogą prowadzić do zaburzeń apetytu, prowadząc do nadmiernej lub niewystarczającej konsumpcji pokarmu. Dopamina bierze także udział w przetwarzaniu informacji o smaku. Jest związana z doznawaniem przyjemności związanej z jedzeniem, co wpływa na preferencje żywieniowe.

Dopamina wpływa na regulację metabolizmu glukozy poprzez kontrolę wydzielania insuliny i glukagonu, hormonów odpowiedzialnych za kontrolę poziomu cukru we krwi. W trzustce umiejscowione są bowiem receptory dopaminowe, których aktywacja zmniejsza ilość wydzielanej insuliny. W procesie trawienia narząd ten wydziela do dwunastnicy także enzymy trawienne i hormony, m.in. dopaminę. Obecność tego związku w trzustce tłumaczy się przepływającą przez ten narząd krwią. Dopamina jest też syntetyzowana miejscowo przez niektóre typy komórek trzustki. 

6.6. Wpływ na sen

Dopamina odgrywa kluczową rolę w regulacji cyklu snu i czuwania. Stymulacja receptorów dopaminowych, zwłaszcza typu D1, może zwiększać czujność i wchodzenie w stan czuwania. Zwiększone stężenie dopaminy prowadzi do zmniejszenia senności. Neuroprzekaźnik ten odgrywa także rolę w regulacji faz snu, a deprywacja fazy REM (czyli fazy snu charakteryzującej się intensywnymi marzeniami sennymi) prowadzi do wzrostu jego poziomu. Układ dopaminergiczny wpływa na rytmy okołodobowe poprzez oddziaływanie na jądro nadskrzyżowaniowe przyśrodkowe w podwzgórzu. Pełni ono kluczową rolę w regulacji rytmu dobowego.

6.7. Wpływ na układ odpornościowy

Dopamina jest produkowana m.in. w komórkach układu odpornościowego. Należą do nich przede wszystkim limfocyty T i makrofagi. Synteza dopaminy zwiększa się w odpowiedzi na stany zapalne. Wpływa na wydzielanie cytokin i mediatorów zapalnych, regulując w ten sposób odpowiedź immunologiczną. Pełni ona istotną funkcję w komunikacji pomiędzy centralnym układem nerwowym a układem odpornościowym.

Dysfunkcje w systemie dopaminergicznym, zarówno w centralnym układzie nerwowym, jak i układzie immunologicznym, są często związane z obniżeniem bariery odpornościowej organizmu. Leki przeciwzapalne często oddziałują jednocześnie na układ immunologiczny i na receptory dopaminowe.

7. Rola dopaminy w etiologii chorób i zaburzeń

7.1. Choroba Parkinsona

Choroba Parkinsona charakteryzuje się drżeniem kończyn, zmniejszeniem szybkości i zakresu wykonywanych ruchów, wzmożonym napięciem mięśni, a także problemami z czytaniem i pisaniem. Przyczyną choroby jest postępująca śmierć neuronów dopaminergicznych układu istota czarna-prążkowie. Uszkodzeniu mogą ulec także, choć w dużo mniejszym stopniu, neurony układu mezokortykolimbicznego i neurony dopaminergiczne podwzgórza. Objawy choroby pojawiają się przy obumarciu około 50% neuronów dopaminergicznych w istocie czarnej, co prowadzi do skrajnego niedoboru dopaminy w prążkowiu. Zawartość tego neuroprzekaźnika spada bowiem o 80%. Prowadzi to do osłabienia funkcji motorycznych organizmu.

Objawy choroby Parkinsona spowodowane są przede wszystkim niedoborem dopaminy w prążkowiu. Współczesne metody leczenia opierają się głównie na zwiększeniu dostępności tego neuroprzekaźnika dla układu nerwowego, w tym dla mózgu. Wzrost jej stężenia można osiągnąć  poprzez zwiększenie wytwarzania dopaminy i na skutek zablokowania jej metabolizmu. Prekursor dopaminy, czyli L-DOPA, jest podstawowym lekiem stosowanym w terapii tej choroby. Rozpoczęcie leczenia z użyciem L-DOPA wiąże się niemal z natychmiastową poprawą u większości pacjentów.

7.2. Schizofrenia

Schizofrenia jest zaburzeniem psychicznym cechującym się nieadekwatnym odbiorem, postrzeganiem, przeżywaniem i oceną otaczającej rzeczywistości. Składa się z etapów, w których dominują tzw. objawy pozytywne (wytwórcze), do których należą omamy słuchowe, urojenia i związane z nimi intensyfikowanie emocji, jak również etapów negatywnych (ubytkowych) polegających na trudnościach w koncentracji, fiksacji myśli, alienacji i braku zainteresowania życiem. U osób chorujących na schizofrenię występują zmiany morfologiczne w budowie mózgu oraz nieprawidłowości w rozmiarach, liczebności, rozmieszczeniu i połączeniach komórek nerwowych.

Objawy towarzyszące schizofrenii spowodowane są głębokimi zaburzeniami działania neuronów dopaminergicznych układu mezokortykolimbicznego. Nadaktywność komórek dopaminergicznych części mezolimbicznej przejawia się wzmożonym wydzielaniem dopaminy i hiperstymulacją receptorów D2, co prowadzi do stanów psychotycznych. Natomiast ich obniżona aktywność i zmniejszona stymulacja receptorów D1 przez neurony kory przedczołowej odpowiada za występowanie objawów ubytkowych i agresji. Leki przeciwpsychotyczne stosowane w terapii schizofrenii blokują aktywność receptorów dopaminergicznych typu D2. 

7.3. Uzależnienia

Dopamina odgrywa znaczącą rolę zarówno w procesie rozwoju uzależnienia od środków psychoaktywnych, jak i w zespole abstynencji po zaprzestaniu ich przyjmowania. Cechą charakterystyczną środków uzależniających jest bowiem nasilenie transmisji dopaminergicznej w układzie mezolimbicznym, w efekcie czego dochodzi do wzrostu stężenia dopaminy w jądrze półleżącym przegrody mózgu. Proces ten powoduje odczucie przyjemności towarzyszące zażywaniu substancji psychoaktywnych. Natomiast ich odstawienie prowadzi do znacznego obniżenia poziomu dopaminy w układzie nerwowym, indukując objawy “głodu” i może być przyczyną psychoz.

Do poznania roli dopaminy w rozwoju uzależnień w dużej mierze przyczyniły się badania nad mechanizmami działania narkotyków, m.in. amfetaminy i kokainy. Amfetamina powoduje gwałtowny wzrost stężenia dopaminy w szczelinie synaptycznej i hiperstymulację receptorów dopaminergicznych. Prowadzi to do odczucia przyjemności i chęci utrzymania takiego stanu przez dłuższy czas. Natomiast mechanizm działania kokainy polega na hamowaniu aktywności transporterów dopaminy, występujących w błonie komórkowej neuronu i katalizujących wychwyt zwrotny tego neuroprzekaźnika. Przyjęcie narkotyku powoduje gwałtowny wzrost stężenia dopaminy w szczelinie synaptycznej, co prowadzi do wystąpienia psychozy i halucynacji.

7.4. Depresja

Spadek aktywności dopaminy może prowadzić do depresji. Często przebiega z równoczesnym obniżeniem poziomu serotoniny. Osoby z nasilonym poczuciem apatii, depresją i lękiem wykazują degenerację neuronów dopaminergicznych i serotoninergicznych w jądrze ogoniastym, nakrywce, brzusznej części prążkowia, wzgórzu i gałce bladej. Ponadto obserwuje się obustronne uszkodzenie szlaków dopaminergicznych w istocie czarnej, w polu brzusznym nakrywki oraz zaburzoną transmisję serotoninergiczną w wyspie, korze oczodołowej i przednim zakręcie obręczy, szczególnie w obszarze umiejscowionym brzusznie do kolana ciała modzelowatego. Pacjenci z chorobami neurologicznymi i nasiloną apatią wykazują znaczne zaburzenia układu serotoninergicznego, szczególnie w przedniej części jądra ogoniastego, głównie po prawej stronie, oraz w korze oczodołowej. Nasilenie depresji i jej objawów zależy głównie od stopnia tego uszkodzenia.

Osoby z depresją cechują się obniżonym poziomem tyrozyny zarówno w osoczu krwi, jak i płynie mózgowo-rdzeniowym. Występuje u nich także małe stężenie kwasu homowanilinowego w płynie mózgowo-rdzeniowym. U osób z fobią społeczną obserwuje się obniżony potencjał przyłączania dopaminy do receptorów D2 i patologicznie niską aktywność układu dopaminergicznego w porównaniu z aktywnością układu współczulnego.

8. Przyczyny zaburzeń

8.1. Niedobór dopaminy

  • dieta uboga w L-tyrozynę – aminokwas ten jest zwiazkiem prekursorowym w syntezie dopaminy. Bogatym źródłem tego związku są awokado, zielone warzywa liściaste, sezam, nasiona dyni, fasola, soja, soczewica, owoce morza oraz mięso (głównie drobiowe);
  • niedobór witamin B, C i E – substancje te pełnią rolę kofaktorów w syntezie dopaminy, dlatego ich deficyty w znacznym stopniu upośledzają przebieg tego procesu;
  • uzależnienie – dopamina reguluję pracę ośrodka nagrody. Gdy struktura ta stymulowana jest zewnętrznymi czynnikami, dochodzi do zaburzenia pracy układu dopaminergicznego, efektem czego są deficyty dopaminy;

8.2. Nadmiar dopaminy

  • zbyt duża ilość zielonej herbaty – pomimo wielu dobroczynnych właściwości, nadmiar zielonej herbaty może być przyczyną intensywnego wzrostu poziomu dopaminy w ośrodkowym układzie nerwowym. Zawarte w herbacie składniki są inhibitorami COMT – kluczowego enzymu w katabolizmie dopaminy. Jego długotrwałe zablokowanie prowadzi do nadmiaru dopaminy.

9. Wpływ suplementów na aktywność dopaminy

SUPLEMENT Synteza i uwalnianie Oddziaływanie na receptory Usuwanie z synapsy Uwagi
Adrafinil     + inhibitor wychwytu zwrotnego
ALCAR (Acetylo-L-karnityna) + +   stymulacja uwalniania, zwiększenie stężenia receptorów
Brahmi (Bacopa monnieri) regulacja gospodarki dopaminergicznej regulacja gospodarki dopaminergicznej regulacja gospodarki dopaminergicznej dokładny mechanizm nieznany
CDP-cholina (Cytykolina)   +   zwiększenie stężenia receptorów
Kurkumina (Curcuma longa)     + inhibitor MAO
DAA (Kwas D-asparaginowy) +     stymulacja uwalniania
DLPA (D,L-fenyloalanina) +     prekursor
Dziurawiec (Hypericum perforatum)     + inhibitor MAO i COMT
Eleuthero (Eleutherococcus senticosus)     + modulacja aktywności COMT
Fenylopiracetam     + inhibitor MAO
Kofeina + +   zwiększenie poziomu (przy stosowaniu doraźnym), zwiększenie wrażliwości receptorów
L-DOPA +     prekursor
L-teanina +     stymulacja uwalniania
L-tyrozyna +     prekursor
Magnolia (Magnolia officinale)     inhibicja uwalniania
Męczennica (Passiflora incarnata)     + inhibitor wychwytu zwrotnego
NAC (N-acetylocysteina) +     stymulacja uwalniania
PEA (Fenyloetyloamina) +   + stymulacja uwalniania, inhibitor MAO
Piperyna (Piper nigrum)     + inhibitor MAO
PRL-8-53   +   agonista receptorów
Resweratrol (Polygonum cuspidatum)   +   stymulacja aktywności i syntezy CAMP
Różeniec (Rhodiola rosea)     + inhibitor MAO
SAM-e     + inhibitor COMT
Shilajit (Asphaltum punjabicum) + + + dokładny mechanizm nieznany
Sulbutiamina   +   zwiększenie stężenia receptorów
Tarczyca bajkalska (Scutellaria baicalensis)     + inhibitor MAO
Urydyna (wolna urydyna, UMP, TAU) +     stymulacja uwalniania
Winpocetyna +     stymulacja uwalniania
(+) – zwiększenie aktywności dopaminy (-) – zmniejszenie aktywności dopaminy

10. Podsumowanie

Bibliografia

  1. Ayaka Kato and Kenji Morita, Forgetting in Reinforcement Learning Links Sustained Dopamine Signals to Motivation, PLoS Comput Biol., 2016
  2. B.E. Tóth, M. Vecsernyés, T. Zelles, K. Kádár, G.M. Nagy. Role of Peripheral and Brain-Derived Dopamine (DA) in Immune Regulation. Advances in Neuroimmune Biology, 2012
  3. Bliziotes M1, Gunness M, Eshleman A, Wiren K., The role of dopamine and serotonin in regulating bone mass and strength: studies on dopamine and serotonin transporter null mice., J Musculoskelet Neuronal Interact, 2002
  4. Brown CL, Beninger RJ., People newly in love are more responsive to positive feedback, Psychol Rep., 2012
  5. Carina Soares-Cunha,Barbara Coimbra, Ana David-Pereira, Sonia Borges, Luisa Pinto,Patricio Costa, Nuno Sousa and Ana J. Rodrigues, Activation of D2 dopamine receptor-expressing neurons in the nucleus accumbens increases motivation, Nat Commun., 2016
  6. Chalimoniuk M., Langfort J. Dopamina jako mediator układu pozapiramidowego współuczestniczący w regulacji ruchu. Kosmos. 2020.
  7. Colin G. DeYoung, Personality Neuroscience and the Biology of Traits, Social and Personality Psychology Compass, 2010
  8. Dong Joon Lee, Henry C Tseng, Sing Wai Wong Zhengyan Wang, Meng Deng, and Ching-Chang Ko, Dopaminergic effects on in vitro osteogenesis, Bone Res., 2015
  9. Dreisbach G., Goschke T., How positive affect modulates cognitive control: reduced perseveration at the cost of increased distractibility, I Exp Psychol learn Mem Cogn., 2004
  10. Drożak J., Bryła J. Dopamina – nie tylko neuroprzekaźnik. Post.Hig. Med. Dośw. 2005.
  11. Fisher H, Aron A, Brown LL., Romantic love: an fMRI study of a neural mechanism for mate choice, J Comp. Neurol., 2005
  12. González-Burgos, Feria-Velasco A., Serotonin/dopamine interaction in memory formation, Prog Brain Res., 2008
  13. I. Berczi, and T. Katafuchi. Dopamine in Immunoregulation. Advances in Neuroimmune Biology, 2012
  14. Januszewicz W. et al. Dopamina – aspekty patofizjologiczne i kliniczne. Arterial Hypertension. 2011.
  15. Kafui Dzirasa, Sidarta Ribeiro, Rui Costa, Lucas M. Santos, Shih-Chieh Lin, Andres Grosmark, Tatyana D. Sotnikova, Raul R. Gainetdinov, Marc G. Caron and Miguel A. L. Nicolelis, Dopaminergic Control of Sleep–Wake States, journal of Neurosciences, 2006
  16. King RJ, Mefford IN, Wang C, Murchison A, Caligari EJ, Berger PA., CSF dopamine levels correlate with extraversion in depressed patients, Psychiatry Res., 1986
  17. Laskowska I., Gorzelańczyk E. Rola jąder podstawy w regulacji funkcji poznawczych. Neuropsychiatria i Neuropsychologia. 2009.
  18. Longstaff A. Neurobiologia. Krótkie wykłady Wyd. PWN. 2012.
  19. Monti JM, Monti D., The involvement of dopamine in the modulation of sleep and waking., Sleep Med Rev, 2007
  20. Nieoullon A., Dopamine and the regulation of cognition and attention., Prog neurobiol., 2002
  21. Olazábal D.E., Pereira M., Agrati D., Ferreira A., Fleming A.S., González-Mariscal G., Lévy F., Lucion A.B., Morrell J.I., Numan M., Uriarte N., New theoretical and experimental approaches on maternal motivation in mammals, Neurosci Biobehav Rev., 2013
  22. Przybylska I. et al. Post-translational and post-transcriptional mechanisms of activity regulation of tyrosine hydroxylase in the central nervous system – the effect of physical exercise. Post. Biochem. 2021.
  23. Red. Górska, T. i in., Mózg a zachowanie, PWN, 1997
  24. Rubí B., Maechler P. Minireview: new roles for peripheral dopamine on metabolic control and tumor growth: let’s seek the balance. Endocrinology. 2010.
  25. Shelly B. Flagel, Jeremy J. Clark, Terry E. Robinson, Leah Mayo, Alayna Czuj, Ingo Willuhn, Christina A. Akers, Sarah M. Clinton, Paul E. M. Phillips, and Huda Akil, A selective role for dopamine in reward learning, Nature, 2011
  26. Stahl S.M. Podstawy psychofarmakologii: teoria i praktyka. Wyd. Via Medica. 2010.
  27. Stefano I. Di Domenico, and Richard M. Ryan, The Emerging Neuroscience of Intrinsic Motivation: A New Frontier in Self-Determination Research, Front Hum Neurosci., 2017
  28. Suchanecka A. Rola dopaminy w procesach motywacyjnych i powstawaniu uzależnień. Sympozja II: Neurokogniwistyka w patologii i zdrowiu. 2013.
  29. Tiffany M. Love, Oxytocin, Motivation and the Role of Dopamine, Pharmacol Biochem Behav, 2015
  30. Tóth B.E. et al. Role of Peripheral and Brain-Derived Dopamine (DA) in Immune Regulation. Advances in Neuroimmune Biology. 2012.
  31. Valenzuela JE, Dooley CP., Dopamine antagonists in the upper gastrointestinal tract., Scand J gastroenterol Suppl., 1984
  32. Vernier P., Moret F., Callier S., Snapyan M., Wersinger C., Sidhu A., The degeneration of dopamine neurons in Parkinson’s disease: insights from embryology and evolution of the mesostriatocortical system. Ann N Y Acad Sci, 200
  33. Wierzbiński P., Sobów T. Depresja w chorobie Parkinsona. Rola farmakoterapii. Aktualn. Neurol. 2018.
  34. Wood P.B., Role of central dopamine in pain and analgesia, Expert Rev Neurother., 2008