A dopamin a katekolamin és fenetilamin családok szerves vegyülete. A dopamin neurotranszmitterként működik az agyban.
A dopaminerg jelátvitel összefügg a jutalom motiválta viselkedéssel és a motoros kontrollal, a dopaminrendszer diszfunkciója számos betegséghez vezet. A degeneratív Parkinson-kórt például a dopamint termelő neuronok elvesztése okozza, ami motoros károsodáshoz vezet. Az Enzo Life Sciences Dopamin ELISA Kitet kínál a dopamin koncentrációjának mennyiségi mérésére szérumban, plazmában és sejtkultúra felülúszókban.
A dopamin neurotranszmitter szerepének kezdeti felfedezése
1957 előtt az uralkodó nézet az volt, hogy a 3-hidroxitiramin a noradrenalin és az adrenalin tirozinból történő szintézisének köztes terméke. Azonban 1957 és 1959 között Kathleen Montagu és munkatársai párhuzamos erőfeszítései a Hans Weil-Malherbe laboratóriumban a Runwell Kórházban (Anglia), valamint Arvin Carlsson és munkatársai a Lundi Egyetemen (Svédország) hozzájárultak azokhoz a kezdeti eredményekhez, amelyek együttesen a dopamin neurotranszmitter szerepére utaltak az emberi agyban. 1957 augusztusában Montagu publikálta az első olyan tanulmányt, amely a kulcsfontosságú neurotranszmitterekkel kapcsolatos megállapításait bizonyította. Kutatásának részeként oszlopos vizsgálatot végzett a noradrenalin, az adrenalin és a 3-hidroxitiramin mennyiségének vizsgálatára több faj (patkány, nyúl, tengerimalac, csirke, ember és béka) agyának extrahált szöveteiből. Montagu feltételezte, hogy létezhet egy további, a hidroxitiraminhoz hasonló katecholamin, amelyről később a kivont agyszövetekhez használt gyantákból származó eluátumok papírkromatográfiás vizsgálatával igazolta, hogy 3,4-dihidroxitiramin (“dopamin”). 1957 novemberében Carlsson megállapította, hogy a nyulakban a reserpin által kiváltott akinetikus hatásokat dopamin és noradrenalin prekurzor, a 3,4-dihidroxifenilalanin (L-DOPA) intravénás beadásával vissza tudja fordítani, és úgy találta, hogy ez a dopamin helyreállásával korrelál, de a noradrenalinéval nem. Ezek az adatok azt sugallták, hogy a dopamin hiánya lehetett a felelős az állatainál megfigyelt akinetikus állapotért. Végül Carlsson csoportja kifejlesztett egy olyan vizsgálatot, amellyel mérni lehetett a dopamin koncentrációját az agyban, és feltérképezte, hogy hol a legmagasabb a dopamin koncentrációja. Megállapították, hogy a dopamin magas koncentrációban a striatumban, a bazális ganglionok legnagyobb részében található. Abban az időben már ismert volt, hogy a bazális ganglionok kulcsszerepet játszanak az akaratlagos motoros funkciókban. Ezek az eredmények segítettek kialakítani azokat a kezdeti hipotéziseket, amelyek szerint a dopamin kulcsfontosságú neurotranszmitter lehet a motoros funkciók szabályozásában.
Mi a dopamin? Hol termelődik az agyban? Hogyan termelődik?
1. ábra: A dopamin neurotranszmitter molekulája
A 3,4-dihidroxi-tiramin néven is ismert dopamint kezdeti felfedezése óta alaposan jellemezték. Egy benzolgyűrűből épül fel, amelynek két hidroxil oldalcsoportja egy etilcsoporton keresztül egy amincsoporthoz kapcsolódik. Az agy dopaminerg neuronjai állítják elő a tirozinból egy hidroxilcsoport hozzáadásával, amely azt L-DOPA-vá (vagy Levo-DOPA-vá) alakítja, majd az amincsoporthoz kapcsolódó etil-oldalláncból egy karbonsavcsoport eltávolításával, ami Dopamint eredményez. Az ezt a jelzőmolekulát termelő dopaminerg neuronok az agyban a substantia nigrában és a ventrális tegmentális területen találhatók, amelyek mindkettő a középagyban található, valamint a hipotalamusz íves magjában. A dopamin neurotranszmitterként szolgál – a neuronok által kibocsátott vegyi anyag, amely kémiai úton elektromos jelet továbbít egyik neuronról a másikra, hogy jelet továbbítson a központi idegrendszerbe és a központi idegrendszerből. A dopamin előállítása után a neurotranszmitter egy szinaptikus vezikulába, a vezikuláris monoamin-transzporter 2-be (VMAT2) csomagolódik, és addig tárolódik, amíg az akciós potenciálok nem indukálják a dopamin felszabadulását a szinaptikus hasadékba, és nem okoznak kötődést a posztszinaptikus neuron dopaminreceptoraihoz.
A dopamin neurotranszmitterek a dopaminreceptorok öt altípusához kötődnek: D1, D2, D3, D4 és D5, amelyek a G-fehérje kapcsolt receptorcsalád tagjai, amelyek két fő alosztályra oszlanak: D-1-szerű és D-2szerű. A dopamin kötődése ezekhez a receptorokhoz jelátviteli kaszkádokat indít el, amelyek felelősek a funkciók aktiválásáért az agy azon kapcsolódó területein, ahol az egyes receptortípusok a legelterjedtebbek. A D1-szerű receptorok elterjedtebbek, mint a D2-szerű receptorok. Ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik a dopamin az emberi agyban neurotranszmitterként, meg kell vizsgálni a D1-szerű és D2-szerű receptortípusokhoz kötődő dopamin hatását, hogy másodlagos hírvivő rendszereken keresztül fejtse ki hatását. A dopamin D1-szerű receptorokhoz (D1 és D5) való kötődése a Na+ csatornák megnyitásán keresztül gerjesztést, illetve a K+ csatornák megnyitásán keresztül gátlást eredményez. A D1-szerű receptorok stimulációja az adenilát-cikláz, az ATP-t cAMP-vá alakító enzim aktiválódását idézi elő, ezáltal megnöveli a cAMP-szintet, ami a protein-kináz A (PKA) gátlásának feloldásához vezet, amely foszforilálja a downstream célpontokat, például a cAMP szabályozó elemet kötő fehérjét (CREB). A CREB transzlokációja a sejtmagba és számos gén CREB-függő transzkripciója felelős a tanuláshoz és a memória kialakulásához szükséges szinaptikus plaszticitásért. Ezzel szemben a D-2 hasonló receptorokhoz (D2, D3 és D4) való kötődés a célneuron gátlásához vezet azáltal, hogy ellentétes hatást fejt ki az adenilát-cikláz gátlásával a G fehérjékhez való Gi/o kapcsolódáson keresztül, ami csökkenti a cAMP termelését. Az, hogy a dopamin gerjesztő vagy gátló hatású-e, attól függ, hogy a célneuronra milyen típusú hatást gyakorol, ami azon alapul, hogy a neuron membránfelszínén milyen típusú receptorok találhatók, és hogy a neuron hogyan reagál a cAMP-koncentráció növekedésére vagy csökkenésére.
Mit csinál a dopamin az emberi agyban?
A dopamin fontos szerepet játszik a végrehajtó funkciókban, a motoros kontrollban, a motivációban, az arousalban, a megerősítésben és a jutalmazásban olyan jelkaszkádokon keresztül, amelyek az emberi agy substantia nigra, a ventrális tegmentális területen és a hipotalamusz íves magjában található projekciók dopaminerg receptoraihoz való kötődés révén fejtik ki hatásukat.
A substantia nigrában a nigro-striatális pálya dopaminerg neuronokat vetít ki a bemeneti területről (az úgynevezett pars compacta) a dorzális striatumba, és elsődleges szerepet játszik a motoros funkciók szabályozásában és a motoros készségek elsajátításában. Ha a nigro-striatális pálya dopaminerg neuronjai degenerálódnak, ez a motoros kontroll zavarát okozza, ami a Parkinson-kór egyik jellemzője.
A ventrális tegmentális területen (VTA) a mezolimbikus pálya a prefrontális kéregből az amygdala nucleus accumbenséhez, a cinguláris gyrushoz, a hippokampuszhoz és a szaglógumó pyriform komplexéhez vetül. Az amygdala és a cinguláris gyrus dopaminerg projekciói felelősek az érzelmek kialakulásáért és feldolgozásáért. A hippokampuszban a dopaminerg neuronok jelenléte a tanulással, a munkamemóriával és a hosszú távú memória kialakításával van összefüggésben. Végül a szaglógumó pyriform komplexe felelős azért, hogy az embereknek szaglással kapcsolatos érzékelésük legyen. A mezolimbikus útvonalban a dopamin kellemes helyzetekben szabadul fel, ami arousal-t okoz, és befolyásolja a viselkedést (motivációkat) az élvezetes tevékenység vagy foglalkozás keresésére, és a nucleus accumbensben és a prefrontális kéregben jelen lévő dopaminerg receptorokhoz kötődik. A nucleus accumbens felé irányuló kivetülések fokozott aktivitása fontos szerepet játszik a megerősítésben és szélsőségesebb esetekben a függőségeknél.
A hipotalamusz íves magjában a dopamin neuronok alkotják a tuberoinfundibuláris pályát, amely az agyalapi mirigyre vetül, és gátolja a prolaktin hormon kiválasztását. Az íves magban lévő neuronok által termelt dopamin a hypothalamo-hypophysialis erekben szabadul fel, amelyek dopaminnal látják el az agyalapi mirigyet, hogy gátolják a prolaktin termelését.
A dopaminszintek kvantitatív mérése mintákban
A dopaminszintek felmérése az agy bizonyos részeihez kapcsolódó funkciók de-regulációjához kapcsolódóan vonzó célpont az idegtudományi kutatások számára. Az Enzo Life Sciences egy Dopamin ELISA Kitet kínál, amely egy kolorimetrikus kompetitív immunpróba, amely képes a dopamin mennyiségi meghatározására szérumban, plazmában, szöveti homogenátumokban és más biológiai folyadékokban. Ez a kit rendkívül specifikus a humán dopaminra, és elhanyagolható keresztreaktivitással rendelkezik a humán dopamin és analógjai kimutatása között. Ennek a rendkívül érzékeny immunoassay-nek a kimutatási tartománya mindössze 1,56 ng/ml és akár 100ng/ml is lehet (1. ábra). Továbbá ezt a terméket nagy érzékenységgel, magas tételenkénti reprodukálhatósággal és alacsony eredményig eltelt idővel tervezték, és olyan egyszerű protokollt kínál, amely kevesebb mint 2 óra alatt képes megbízható, kvantitatív eredményeket produkálni végfelhasználóink számára akár 40 minta duplikátumban történő vizsgálatához.
2. ábra: A Dopamin ELISA Kit (ENZ-KIT188) standard görbéje, amely egy tipikus standard görbét ábrázol (1,56 ng/ml-100ng/ml).
Az Enzo Life Sciences termékek széles választékát kínálja az Ön idegtudományi és immunológiai kutatási igényeihez. Más neurotranszmitter-immunpróbákat kínálunk, mint például a Serotonin ELISA Kit és a Histamine ELISA Kit, valamint antitestek széles választékát olyan neurotranszmitterek vizsgálatához, mint az ACTH, ANP, BNP, CCK, CGRP, NPY, GABA, GLP-1 és Substance P. Az Enzo átfogó portfóliójához tartozik a SCREEN-WELL Neurotransmitter Library, amely 661 CND receptor ligandumot tartalmaz 96 lyukú formátumban. További információkért kérjük, tekintse meg Neurotudományi és Sejtszignál/szignáltranszdukciós platformjainkat, vagy további segítségért forduljon bátran műszaki ügyfélszolgálatunkhoz.