Alai

Dopamin je organická chemická látka ze skupiny katecholaminů a fenetylaminů. Dopamin funguje v mozku jako neurotransmiter.

Dopaminergní signalizace je spojena s chováním motivovaným odměnou a motorickou kontrolou, přičemž dysfunkce dopaminového systému vede k řadě onemocnění. Například degenerativní Parkinsonova choroba je způsobena ztrátou neuronů vylučujících dopamin, což vede k poruchám motoriky. Společnost Enzo Life Sciences nabízí soupravu ELISA pro dopamin ke kvantitativnímu měření koncentrace dopaminu v séru, plazmě a supernatantech buněčných kultur.

Počáteční objev úlohy dopaminu jako neurotransmiteru

Před rokem 1957 převládal názor, že 3-hydroxytyramin je meziproduktem při syntéze noradrenalinu a adrenalinu z tyrosinu. V letech 1957 až 1959 však souběžné úsilí Kathleen Montaguové a jejích kolegů z laboratoře Hanse Weila-Malherbeho v Runwellské nemocnici (Anglie) a Arvina Carlssona a jeho kolegů z Lundské univerzity (Švédsko) pomohlo k prvním poznatkům, které souhrnně naznačily roli dopaminu jako neurotransmiteru v lidském mozku. V srpnu 1957 Montaguová publikovala první práci, která prokázala její poznatky o klíčových neurotransmiterech. V rámci svého výzkumu provedla sloupcovou analýzu množství noradrenalinu, adrenalinu a 3-hydroxytyraminu z extrahovaných tkání mozků několika druhů (potkan, králík, morče, kuře, člověk a žába). Montaguová spekulovala, že může existovat další katecholamin podobný hydroxytyraminu, což později potvrdila jako 3,4-dihydroxytyramin („dopamin“) pomocí papírové chromatografie eluátů z pryskyřic, které použila pro extrahované mozkové tkáně. V listopadu 1957 Carlsson zjistil, že může zvrátit akinetické účinky, které reserpin vyvolal u jeho králíků, intravenózním podáním prekurzoru dopaminu a noradrenalinu, 3,4-dihydroxyfenylalaninu (L-DOPA), a zjistil, že to koreluje s obnovením dopaminu, ale ne noradrenalinu. Tyto údaje naznačovaly, že nedostatek dopaminu mohl být zodpovědný za akinetický stav pozorovaný u jeho zvířat. Nakonec Carlssonova skupina vyvinula test, který dokázal měřit koncentraci dopaminu v mozku, a zmapovala, kde je koncentrace dopaminu nejvyšší. Zjistili, že dopamin se nachází ve vysokých koncentracích ve striatu, největší součásti bazálních ganglií. V té době již bylo dobře známo, že bazální ganglia hrají klíčovou roli v dobrovolných motorických funkcích. Tato zjištění pomohla utvořit původní hypotézy, že dopamin může být klíčovým neurotransmiterem při řízení motorických funkcí.

Co je to dopamin? Kde se v mozku vytváří? Jak vzniká?

Obrázek 1: Molekula neurotransmiteru dopaminu

Od svého prvního objevu byl dopamin, známý také jako 3,4-dihydroxytyramin, intenzivně charakterizován. Je tvořen benzenovým kruhem se dvěma bočními hydroxylovými skupinami připojenými k jedné aminové skupině prostřednictvím ethylové skupiny. Je produkován dopaminergními neurony v mozku z tyrosinu přidáním hydroxylové skupiny, která jej přemění na L-DOPA (nebo Levo-DOPA), a následným odstraněním skupiny kyseliny karboxylové z ethylového postranního řetězce spojeného s aminovou skupinou, čímž vzniká dopamin. Dopaminergní neurony, které produkují tuto signální molekulu, se nacházejí v mozku v substantia nigra a ventrální tegmentální oblasti, které se nacházejí ve středním mozku, a také v arcuate nucleus hypotalamu. Dopamin slouží jako neurotransmiter – chemická látka uvolňovaná neurony, která chemicky přenáší elektrický signál mezi jednotlivými neurony a předává tak signál z a do centrálního nervového systému. Po produkci dopaminu je neurotransmiter zabalen do synaptického vezikulu, vezikulárního monoaminového transportéru 2 (VMAT2) a skladován do doby, než akční potenciály vyvolají uvolnění dopaminu do synaptické štěrbiny a způsobí vazbu na dopaminové receptory na postsynaptickém neuronu.
Dopaminové neurotransmitery se vážou na pět podtypů dopaminových receptorů: D1, D2, D3, D4 a D5, což jsou členové rodiny receptorů vázaných na G-protein, které se dělí na dvě hlavní podtřídy: D-1-like a D-2-like. Vazba dopaminu na tyto receptory iniciuje kaskády signalizace zodpovědné za aktivaci funkcí v přidružených oblastech mozku, kde je každý typ receptoru nejvíce rozšířen. Receptory typu D1 jsou rozšířenější než receptory typu D2. Abychom pochopili, jak dopamin funguje v lidském mozku jako neurotransmiter, je třeba se zabývat účinkem vazby dopaminu na typy receptorů podobné D1 a D2, které uplatňují své účinky prostřednictvím systémů druhých poslů. Vazba dopaminu na receptory typu D1 (D1 a D5) vede k excitaci prostřednictvím otevření Na+ kanálů nebo k inhibici prostřednictvím otevření K+ kanálů. Stimulace receptorů podobných D1 vyvolává aktivaci adenylátcyklázy, enzymu, který přeměňuje ATP na cAMP, a tím zvyšuje hladinu cAMP, což vede k dezinhibici proteinkinázy A (PKA), která fosforyluje následné cíle, jako je cAMP regulatory element binding protein (CREB). Translokace CREB do jádra a transkripce mnoha genů závislá na CREB je zodpovědná za synaptickou plasticitu nezbytnou pro učení a tvorbu paměti. Naproti tomu vazba receptorů podobných D-2 (D2, D3 a D4) vede k inhibici cílového neuronu působením opačného účinku inhibice adenylátcyklázy prostřednictvím vazby na G proteiny Gi/o, což snižuje produkci cAMP. To, zda je dopamin excitační nebo inhibiční, závisí na tom, jaký typ účinku na cílový neuron působí, což vychází z toho, jaké typy receptorů jsou na povrchu membrány neuronu a jak neuron reaguje na zvýšení nebo snížení koncentrace cAMP.

Co dělá dopamin v lidském mozku?

Dopamin hraje důležitou roli v exekutivních funkcích, řízení motoriky, motivaci, vzrušení, posilování a odměňování prostřednictvím signálních kaskád, které se uplatňují prostřednictvím vazby na dopaminergní receptory v projekcích nacházejících se v substantia nigra, ventrální tegmentální oblasti a arcuate nucleus hypotalamu lidského mozku.
V substantia nigra promítá nigro-striatální dráha dopaminergní neurony ze vstupní oblasti (známé jako pars compacta) do dorzálního striata a hraje primární roli v kontrole motorických funkcí a učení motorických dovedností. Pokud dopaminergní neurony v nigro-striatální dráze degenerují, dochází k dysregulaci motorické kontroly, která je charakteristickým znakem Parkinsonovy nemoci.
Ve ventrální tegmentální oblasti (VTA) se mezolimbická dráha promítá z prefrontální kůry do nucleus accumbens amygdaly, cingulárního gyru, hipokampu a pyriformního komplexu čichového bulbu. Dopaminergní projekce v amygdale a cingulárním gyru jsou zodpovědné za tvorbu a zpracování emocí. V hipokampu je přítomnost dopaminergních neuronů spojena s učením, pracovní pamětí a tvorbou dlouhodobé paměti. A konečně pyriformní komplex čichového bulbu je zodpovědný za to, že člověk má čich. V mezolimbické dráze se dopamin uvolňuje během příjemných situací, způsobuje vzrušení a ovlivňuje chování (motivaci) k vyhledávání příjemné činnosti nebo zaměstnání a váže se na dopaminergní receptory přítomné v nucleus accumbens a prefrontální kůře. Zvýšená aktivita v projekcích do nucleus accumbens hraje hlavní roli při posilování a v extrémnějších případech při závislostech.
V arcuate nucleus hypothalamu tvoří dopaminové neurony tuberoinfundibulární dráhu, která se promítá do hypofýzy a inhibuje sekreci hormonu prolaktinu. Dopamin produkovaný neurony v arcuate nucleus se uvolňuje do hypotalamo-hypofyzárních cév, které zásobují hypofýzu dopaminem, jenž inhibuje produkci prolaktinu.

Kvantitativní měření hladin dopaminu ve vzorcích

Posuzování hladin dopaminu, které se týkají deregulace funkcí spojených s určitými částmi mozku, je atraktivním cílem neurovědního výzkumu. Společnost Enzo Life Sciences nabízí soupravu ELISA na dopamin, což je kolorimetrická kompetitivní imunoanalýza schopná kvantifikovat dopamin v séru, plazmě, tkáňových homogenátech a dalších biologických tekutinách. Tato souprava je vysoce specifická pro lidský dopamin a má zanedbatelnou křížovou reaktivitu mezi detekcí lidského dopaminu a jeho analogů. Tato vysoce citlivá imunoanalýza má detekční rozsah, který může detekovat již 1,56 ng/ml a až 100 ng/ml (obrázek 1). Kromě toho byl tento produkt navržen s vysokou citlivostí, vysokou reprodukovatelností mezi jednotlivými šaržemi a nízkou dobou do dosažení výsledku a nabízí jednoduchý protokol, který může našim koncovým uživatelům poskytnout spolehlivé kvantitativní výsledky za méně než 2 hodiny pro až 40 vzorků v duplikátu.

Enzo Life Sciences poskytuje širokou škálu produktů pro potřeby neurovědního a imunologického výzkumu. Nabízíme další imunoanalýzy neurotransmiterů, jako je naše souprava Serotonin ELISA Kit a Histamin ELISA Kit, a velký výběr protilátek pro studium neurotransmiterů, jako jsou ACTH, ANP, BNP, CCK, CGRP, NPY, GABA, GLP-1 a látka P. Komplexní portfolio společnosti Enzo zahrnuje naši knihovnu neurotransmiterů SCREEN-WELL, která obsahuje 661 ligandů CND receptorů ve formátu 96 jamek. Pro více informací se podívejte na naše platformy Neuroscience a Cell Signaling/Signal Transduction nebo se neváhejte obrátit na naši technickou podporu.