250px|miniatura|dereita|Número CAS:51-61-6.Nome IUPAC: 4-(2-aminoetil)benceno-1,2-diol.Outros nomes: 2-(3,4-dihidroxifenil)etilamina; 3,4-dihidroxifenetilamina; 3-hidroxitiramina; DA; Intropina; Revivan; Oxitiramina.
A dopamina ChemSpider DopaminePubChem compound DopamineCHEBI (C6H3(OH)2-CH2-CH2-NH2) é un neurotransmisor e unha hormona producida en moitas especies animais tanto vertebrados coma invertebrados incluídos os humanos. Segundo a súa estrutura química, a dopamina é unha catecolamina do grupo das feniletilaminas.
No sistema nervioso, a dopamina cumpre funcións de neurotransmisor, activando os cinco tipos de receptores de dopamina: D1 (relacionado cun efecto activador), D2 (relacionado cun efecto inhibidor), D3, D4 e D5, e as súas variantes. A dopamina prodúcese en moitas partes do sistema nervioso, especialmente na substancia negra. A dopamina é tamén unha neurohormona liberada polo hipotálamo. A súa función principal alí é inhibir a liberación de prolactina no lóbulo anterior da hipófise (adenohipófise).
Como fármaco, actúa como simpaticomimético (emulando a acción do sistema nervioso simpático) promovendo o incremento da frecuencia cardíaca e a presión arterial, e pode producir efectos deleterios como taquicardia ou hipertensión arterial. Porén, debido a que a dopamina non pode atravesar a barreira hematoencefálica, a súa administración como fármaco non afecta directamente ao sistema nervioso central.
A diminución na cantidade de dopamina no cerebro en pacientes con enfermidades como a enfermidade de Parkinson e a distonía en resposta á dopa, L-dopa (Levodopa), que é o precursor da dopamina, pode deberse a que esta última cruza a barreira hematoencefálica. Na enfermidade de Parkinson a destrución das neuronas dopaminérxicas da substancia negra que proxectan cara aos ganglios basais comporta danos tisulares que terminan producindo a perda do control dos movementos a cargo do sistema nervioso.
Historia
A dopamina foi sintetizada artificialmente por vez primeira en 1910 por George Barger e James Ewens nos Laboratorios Wellcome de Londres, Inglaterra. Chamárona dopamina porque é unha monoamina, e o seu precursor sintético é a L-dopa ou 3,4-dihidroxifenilalanina. En 1952, Arvid Carlsson e Nils-Åke Hillarp, do Laboratorio de Farmacoloxía Química do Instituto Nacional do Corazón de Suecia, puxeron de manifesto o seu importante papel como neurotransmisor. Este e outros traballos sobre a transdución de sinais no sistema nervioso valéronlle a Carlsson a concesión do Premio Nobel de Medicina e Fisioloxía en 2000.
Bioquímica miniatura|dereita|100px|Biosíntese das catecolaminas. Nome e familia
A dopamina ten a fórmula química C6H3(OH)2-CH2-CH2-NH2. O seu nome químico é "4-(2-aminoetil)benceno-1,2-diol" e a súa abreviatura é “DA”. É unha catecolamina do tipo das feniletilaminas. A dopamina é un precursor doutras catecolaminas como a noradrenalina (norepinefrina), e a adrenalina (epinefrina).
Biosíntese
A dopamina biosintetízase no corpo (principalmente no tecido de orixe nerviosa da medula suprarrenal) primeiro pola hidroxilación do aminoácido L-tirosina a L-dopa por medio do encima tirosina 3-monooxixenase, tamén coñecida como tirosina hidroxilase, e despois pola descarboxilación da L-dopa por medio do encima dopa-descarboxilase.Zhen Qi, Gary W. Miller, Eberhard O. Voit (2008). Computational Systems Analysis of Dopamine Metabolism (artigo completo dispoñible en inglés). PLoS ONE 3(6): e2444. doi:10.1371/journal.pone.0002444 Último acceso 26 de xuño de 2010. Nalgunhas neuronas, a dopamina é transformada en noradrenalina pola dopamina beta-hidroxilase.
Nas neuronas, despois da síntese a dopamina almacénase en vesículas, que se liberan na sinapse en resposta a un impulso eléctrico presináptico.
Síntese 400px|esquerda|Síntese química da dopamina. Como fármaco medicinal sintetízase nos laboratorios por desmetilación da 2-(3,4-dimetoxifenil)etilamina (á esquerda) utilizando bromuro de hidróxeno (HBr), rendendo dopamina (á dereita).J. S. Bayeler, Ann. Chem., 513, 196 (1934).G. Hahn, K. Stiehl, Chem. Ber., 69, 2640 (1936).
Inactivación e degradación
A dopamina e inactivada pola recaptación por medio do transportador de dopamina, logo é cortada encimaticamente pola catecol-O-metil transferase (COMT) e a monoamino oxidase (MAO). A dopamina que non é cortada polos encimas é reempaquetada en vesículas para a súa reutilización.
A dopamina tamén pode difundir por difusión simple na sinapse e regular a presión sanguínea.
Funcións no sistema nervioso
A dopamina ten moitas funcións no cerebro, incluíndo papeis importantes no comportamento e a cognición, a actividade motora, a motivación e a recompensa, a regulación da produción de leite, o sono, o estado de ánimo, a atención, e a aprendizaxe.
As neuronas dopaminérxicas (é dicir, as neuronas que utilizan como neurotransmisor primario a dopamina) están presentes maioritariamente na área tegmental ventral do cerebro-medio, a parte compacta da substancia negra, e o núcleo arcuato do hipotálamo.
Segundo unha hipótese a dopamina transmite os erros na predición dunha recompensa, aínda que isto foi cuestionado. De acordo con esta hipótese, obsérvanse respostas fásicas das neuronas dopaminérxicas cando se presenta unha recompensa inesperada. Estas respostas poden establecer un estímulo condicionado despois de que se asocie repetidamente coa recompensa. As neuronas dopaminérxicas son deprimidas cando se omite a recompensa esperada. Así as neuronas dopaminérxicas parecen codificar a predición de erro das recompensas. Na natureza, aprendemos a repetir os comportamentos que levan a maximizar as recompensas. A dopamina crese que proporciona un sinal instrutivo ás partes do cerebro responsables de adquirirmos un novo comportamento.
En insectos, existe un sistema de recompensa similar, que utiliza a octopamina, unha substancia similar á dopamina.
Anatomía
As neuronas dopaminérxicas forman un sistema neurotransmisor que se orixina na parte compacta da substancia negra, a área tegmental ventral e o hipotálamo. Os seus axóns proxéctanse ata varias áreas do cerebro seguindo as seguintes vías principais:
Vía mesocortical Vía mesolímbica Vía nigroestriatal Vía tuberoinfundibular
Esta innervación explica moitos dos efectos producidos pola activación deste sistema dopaminérxico. Por exemplo, a vía mesolímbica conecta a área tegmental ventral e o núcleo accumbens, ambos os dous son centrais para o sistema de recompensa cerebral.
Aínda que a distinción entre estas vías é moi usada, hai tamén un certo solapamento nas áreas ás que chegan cada unha destes grupos de neuronas.
Efectos celulares Actividade tónica e fásica
Os niveis de dopamina extracelular están modulados por dous mecanismos: transmisión de dopamina tónica e fásica. A transmisión de dopamina tónica ocorre cando se liberan pequenas cantidades de dopamina independentemente da actividade neuronal, e está regulada pola actividade doutras neuronas e recaptación de neurotransmisores. A liberación de dopamina fásica orixínase pola actividade das propias células que conteñen dopamina. Esta actividade está caracterizada por unha actividade de ritmo irregular de picos únicos, e rápidos pulsos de tipicamente 2-6 picos en rápida sucesión. Os pulsos concentrados de actividade causan un grande incremento dos niveis de dopamina extracelular comparados cos que se esperaría do mesmo número de picos distribuídos nun longo período de tempo.
Inhibición da recaptación e liberación sináptica
A cocaína e as anfetaminas inhiben a recaptación da dopamina; porén, inflúen sobre distintos mecanismos de acción. A cocaína é un bloqueador do transportador de dopamina e de noradrenalina que inhibe competitivamente a captación de dopamina e incrementa o tempo de actuación da dopamina e aumenta a sobreabundancia de dopamina (un incremento de ata o 150%). Igual ca a cocaína, as anfetaminas aumentan a concentración de dopamina no espazo sináptico, pero por un mecanismo diferente. As anfetaminas e as metanfetaminas son similares en estrutura á dopamina, e poden entrar na neurona presináptica, forzando ás moléculas de dopamina a saír das súas vesículas sinápticas de almacenamento e pasar ao espazo sináptico facendo que os transportadores de dopamina funcionen en sentido inverso.
Movemento
Por medio dos receptores de dopamina D1, D2, D3, D4 e D5, a dopamina reduce a influencia da vía indirecta, e incrementa as accións da vía directa implicando aos ganglios basais. A biosíntese insuficiente de dopamina nas neuronas dopaminérxicas poden causar a enfermidade de Parkinson, na cal unha persoa perde a habilidade para executar movementos finos e controlados. A activación fásica dopaminérxica parece ser crucial para unha duradeira codificación interna de habilidades motoras (Beck, 2005).
Cognición e córtex frontal
Nos lóbulos frontais, a dopamina controla o fluxo de información desde outras áreas do cerebro. Os trastornos de dopamina nesta rexión do cerebro poden causar un declive nas funcións neurocognitivas, especialmente a memoria, atención, e resolución de problemas. Os niveis reducidos de dopamina no córtex prefrontal pénsase que contribúen ao trastorno por déficit de atención con hiperactividade. Polo contrario, a medicación anti-psicótica actúa como antagonista da dopamina e utilízase no tratamento dos síntomas positivos na esquizofrenia.
Regulación da secreción de prolactina
A dopamina é o principal regulador neuroendócrino da secreción de prolactina pola adenohipófise ou pituitaria anterior. A dopamina producida polas neuronas no núcleo arcuato do hipotálamo é segregada aos vasos sanguíneos hipotálamo-hipofisiarios na eminencia media. As células lactotropas que producen prolactina, en ausencia de dopamina, segregan prolactina continuamente; a dopamina inhibe a súa secreción. Así, no contexto da regulación da secreción de prolactina, a dopamina é ocasionalmente chamada Factor Inhibidor de Prolactina (PIH), ou prolactostatina. A prolactina tamén parece inhibir a liberación de dopamina, como un efecto posterior ao orgasmo, e é principalmente responsable do Período Refractario.
Motivación e pracer
Reforzo A dopamina é xeralmente asociada co sistema do pracer do cerebro, que produce os sentimentos de gozo e reforzo para motivar a unha persoa a realizar certas actividades. A dopamina que actúa no núcleo accumbens, a amígdala, a área septal lateral, o núcleo olfactivo anterior, o tubérculo olfactivo e o neocórtex libérase polas proxeccións procedentes da área tegmental ventral, e participa na recompensa de experiencias como a alimentación, o sexo, algunhas drogas, e os estímulos neutrais que se poden asociar con estes. Esta teoría é frecuentemente discutida en relación con drogas tales como a cocaína, nicotina, e anfetaminas, as cales parecen causar directa ou indirectamente un incremento de dopamina nestas áreas, e en relación coas teorías neurobiolóxicas da adicción química, argumentando que esas vías dopaminérxicas son alteradas patolóxicamente nas persoas adictas. Porén, segundo estudos recentes existe unha relación na alteración nos niveis de dopamina producidos polo tabaco e unha diminución do risco de contraer párkinson, pero os mecanismos de tal relación aínda non se determinaron.
Inhibición da recaptación e expulsión
A cocaína e anfetamina inflúen de distinta maneira sobre os mecanismos neuronais. A cocaína é un bloqueador do transportador da dopamina que inhibe competitivamente a recaptación da dopamina para aumentar o período de vida da dopamina e producir unha sobreabundancia de dopamina (un aumento de ata o 150%).