Дофамин — нейромедиатор и гормон¶
Дофамин (3,4-дигидроксифенилэтиламин, ДОФА, DA) — биологически активное вещество из группы катехоламинов, выполняющее в организме функцию нейромедиатора центральной нервной системы и предшественника норадреналина. Синтезируется из аминокислоты тирозина, участвует в передаче нервных импульсов, регуляции двигательной активности, мотивации, подкрепления и эндокринных процессов. Впервые дофамин был выделен в 1910 году как синтетический амин, а его нейромедиаторная роль в мозге была открыта в конце 1950-х годов.
¶Структура и биосинтез
Дофамин относится к катехоламинам — производным аминокислоты тирозина. Биосинтез протекает в два этапа:
- Тирозин под действием фермента тирозингидроксилазы превращается в L-ДОФА (L-3,4-дигидроксифенилаланин).
- L-ДОФА декарбоксилируется ферментом ароматической L-аминокислотной декарбоксилазой (ДОФА-декарбоксилазой) с образованием дофамина.
В дальнейшем дофамин может гидроксилироваться до норадреналина ферментом дофамин-β-гидроксилазой. Таким образом, дофамин является не только самостоятельным медиатором, но и биохимическим предшественником норадреналина и адреналина.
¶Медиаторные системы мозга
Дофаминергические нейроны сосредоточены преимущественно в среднем мозге, гипоталамусе и обонятельной луковице. Выделяют несколько основных дофаминергических путей:
- Мезолимбический путь — от вентральной покрышки среднего мозга к ядрам прилежащего тела и лимбической системе. Связан с механизмами подкрепления, удовольствия и мотивации.
- Мезокортикальный путь — от вентральной покрышки к префронтальной коре. Участвует в когнитивных функциях: планировании, принятии решений, рабочей памяти.
- Нигростриарный путь — от чёрной субстанции (substantia nigra) к полосатому телу (стриатуму). Обеспечивает контроль произвольных движений.
- Тубероинфундибулярный путь — от нейронов гипоталамуса к передней доле гипофиза. Регулирует секрецию пролактина (дофамин тормозит его выработку).
¶Рецепторы
Действие дофамина опосредуется пятью типами дофаминовых рецепторов, объединённых в две группы:
| Группа | Типы | Механизм | Основные эффекты |
|---|---|---|---|
| D1-подобные | D1, D5 | Активация аденилатциклазы через Gs-белок | Стимуляция, усиление сигналов |
| D2-подобные | D2, D3, D4 | Торможение аденилатциклазы через Gi-белок | Торможение, ауторегуляция |
Рецепторы D2 имеют особое значение в психиатрии: большинство антипсихотических препаратов действуют как их антагонисты.
¶Физиологические функции
Дофамин участвует в широком спектре процессов:
- Двигательный контроль. Нигростриарная система обеспечивает плавность и координацию движений. Дегенерация дофаминергических нейронов в чёрной субстанции приводит к болезни Паркинсона.
- Мотивация и подкрепление. Дофаминергические сигналы в прилежащем теле кодируют «ценность» стимула и предвосхищение вознаграждения, формируя поведенческое подкрепление.
- Эндокринная регуляция. Тубероинфундибулярный путь тормозит секрецию пролактина; нарушение этого механизма вызывает гиперпролактинемию.
- Тошнота и рвота. D2-рецепторы в хеморецепторной триггерной зоне участвуют в рвотном рефлексе; противорвотные препараты-метоклопрамид блокируют эти рецепторы.
- Когнитивные функции. Мезокортикальный дофамин влияет на рабочую память и исполнительные функции.
¶Клиническое значение
¶Болезнь Паркинсона
При болезни Паркинсона происходит дегенерация дофаминергических нейронов чёрной субстанции с последующим дефицитом дофамина в полосатом теле. Основной метод терапии — приём L-ДОФА (леводопы), которая проникает через гематоэнцефалический барьер и восстанавливает синтез дофамина в мозге.
¶Шизофрения
Дофаминовая гипотеза шизофрении предполагает избыточную дофаминергическую активность в мезолимбической системе (позитивные симптомы: бред, галлюцинации) и дефицит в мезокортикальной системе (негативные симптомы: апатия, когнитивные нарушения). Типичные антипсихотики (галоперидол, хлорпромазин) являются блокаторами D2-рецепторов.
¶Наркомания и зависимость
Психоактивные вещества (кокаин, амфетамины, опиоиды, алкоголь) так или иначе усиливают дофаминергическую передачу в мезолимбической системе, что лежит в основе формирования аддиктивного поведения.
¶Синдром дефицита внимания и гиперактивности
При СДВГ обсуждается роль дофаминергической недостаточности в префронтальной коре; стимуляторы (метилфенидат), применяемые при этом расстройстве, увеличивают доступность дофамина в синапсах.
¶Дофамин и повседневная жизнь
В популярной культуре дофамин часто ошибочно называют «гормоном удовольствия». Научные данные показывают, что дофамин кодирует прежде всего предвосхищение вознаграждения и мотивационный «драйв», а не само переживание удовольствия. Усиление дофаминергической передачи наблюдается при приёме вкусной еды, физической нагрузке, социальном взаимодействии и других естественных стимулах.
¶История
Дофамин был синтезирован в 1910 году Джорджем Брауном и Сиднеем Вейнтраубом. В 1957 году Арвид Карлсон обнаружил дофамин в головном мозге кроликов, а в 1958 году нидерландские исследователи Норберт Бернвейд и Холм ван Праг выделили его в базальных ганглиях. Роль дофамина в патогенезе болезни Паркинсона была обоснована в 1960-х годах Олехом Хорнеки и его коллегами. Вклад Арвида Карлсона в изучение дофамина был отмечен Нобелевской премией по физиологии и медицине в 2000 году.
¶Источники
- Голиков А. П., Ясенев В. Л., Новикова М. А. «Физиология вегетативной нервной системы»
- Сперанский М. Е., Шульга Н. Н. «Нейрофизиология»
- Carlsson A. «The current status of the dopamine hypothesis of schizophrenia»
- Schultz W. «Behavioral dopamine signals»
- Биохимия: учебник / под ред. В. А. Яковлева