La dopamina è una sostanza chimica organica della famiglia delle catecolamine e delle fenetilamine. La dopamina funziona come neurotrasmettitore nel cervello.
La segnalazione dopaminergica è associata al comportamento motivato dalla ricompensa e al controllo motorio e la disfunzione del sistema dopaminergico porta a numerose malattie. Per esempio, il morbo di Parkinson degenerativo è causato dalla perdita di neuroni che secernono dopamina e che porta a un’alterazione motoria. Enzo Life Sciences offre un kit ELISA per la misurazione quantitativa della concentrazione di dopamina nel siero, nel plasma e nei surnatanti delle colture cellulari.
Scoperta iniziale del ruolo della dopamina come neurotrasmettitore
Prima del 1957, il punto di vista prevalente era che la 3-idrossitiramina fosse un intermedio nella sintesi di norepinefrina e adrenalina dalla tirosina. Tuttavia, tra il 1957 e il 1959, gli sforzi paralleli di Kathleen Montagu e dei suoi colleghi del laboratorio di Hans Weil-Malherbe al Runwell Hospital (Inghilterra) e Arvin Carlsson e i suoi colleghi dell’Università di Lund (Svezia) hanno contribuito a portare ai primi risultati che avrebbero suggerito collettivamente il ruolo della dopamina come neurotrasmettitore nel cervello umano. Nell’agosto 1957, Montagu pubblicò il primo documento che dimostrava le sue scoperte sui neurotrasmettitori chiave. Come parte della sua ricerca, ha eseguito un test su colonna per esaminare le quantità di noradrenalina, adrenalina e 3-idrossitiramina da tessuti estratti dal cervello di diverse specie (ratto, coniglio, cavia, pulcino, uomo e rana). Montagu ipotizzò che ci potesse essere un’ulteriore catecolamina simile all’idrossitiramina, che poi confermò essere la 3,4-diidrossitiramina (“dopamina”) attraverso la cromatografia su carta degli eluati delle resine che usava per i suoi tessuti cerebrali estratti. Nel novembre 1957, Carlsson scoprì che poteva invertire gli effetti acinetici che la reserpina induceva nei suoi conigli iniettando per via endovenosa il precursore della dopamina e della noradrenalina, la 3, 4-diidrossifenilalanina (L-DOPA) e trovò che ciò era correlato a un recupero della dopamina ma non della noradrenalina. Questi dati suggerirono che la mancanza di dopamina poteva essere responsabile dello stato acinetico visto nei suoi animali. Alla fine, il gruppo di Carlsson sviluppò un test che poteva misurare la concentrazione di dopamina nel cervello e mappò dove era presente la più alta concentrazione di dopamina. Determinarono che la dopamina si trovava in alte concentrazioni nello striato, il più grande componente dei gangli della base. All’epoca, era già noto che i gangli della base giocavano un ruolo chiave nelle funzioni motorie volontarie. Questi risultati hanno contribuito a formare le ipotesi iniziali che la dopamina può essere un neurotrasmettitore chiave nel controllo della funzione motoria.
Che cos’è la dopamina? Dove viene prodotta nel cervello? Come viene prodotta?
Figura 1: Molecola del neurotrasmettitore dopamina
Dalla sua scoperta iniziale, la dopamina, conosciuta anche come 3, 4-diidrossitiramina, è stata fortemente caratterizzata. È composta da un anello benzenico con due gruppi laterali idrossilici attaccati a un gruppo amminico tramite un gruppo etilico. Viene prodotta dai neuroni dopaminergici del cervello a partire dalla tirosina tramite l’aggiunta di un gruppo idrossile che la trasforma in L-DOPA (o Levo-DOPA) e la successiva rimozione di un gruppo acido carbossilico dalla catena laterale etilica legata al gruppo amminico, ottenendo la Dopamina. I neuroni dopaminergici che producono questa molecola di segnalazione si trovano nel cervello nella substantia nigra e nell’area tegmentale ventrale, entrambe situate nel mesencefalo, nonché nel nucleo arcuato dell’ipotalamo. La dopamina serve come neurotrasmettitore, una sostanza chimica rilasciata dai neuroni per trasmettere un segnale elettrico chimicamente tra un neurone e l’altro per trasmettere un segnale da e verso il sistema nervoso centrale. Dopo la produzione di dopamina, il neurotrasmettitore viene impacchettato in una vescicola sinaptica, il trasportatore vescicolare di monoamine 2 (VMAT2) e immagazzinato fino a quando i potenziali d’azione inducono il rilascio di dopamina nella fessura sinaptica e causano il legame ai recettori della dopamina sul neurone postsinaptico.
I neurotrasmettitori della dopamina si legano a cinque sottotipi di recettori della dopamina: D1, D2, D3, D4 e D5, che sono membri della famiglia dei recettori accoppiati alla proteina G e sono divisi in due sottoclassi principali: D-1-like e D-2-like. Il legame della dopamina a questi recettori avvia cascate di segnalazione responsabili dell’attivazione delle funzioni nelle aree associate del cervello in cui ciascun tipo di recettore è più prevalente. I recettori di tipo D1 sono più prevalenti dei recettori di tipo D2. Per capire come la dopamina funziona nel cervello umano come neurotrasmettitore è necessario guardare l’effetto della dopamina che si lega ai tipi di recettori D1-like e D2-like per esercitare i loro effetti attraverso sistemi di secondi messaggeri. Il legame della dopamina ai recettori D1-like (D1 e D5) provoca l’eccitazione attraverso l’apertura dei canali Na+ o l’inibizione attraverso l’apertura dei canali K+. La stimolazione dei recettori D1-like induce l’attivazione dell’adenilato ciclasi, l’enzima che converte l’ATP in cAMP, aumentando così i livelli di cAMP che portano alla disinibizione della protein chinasi A (PKA) che fosforila obiettivi a valle come la cAMP regulatory element binding protein (CREB). La traslocazione di CREB al nucleo e la trascrizione CREB-dipendente di numerosi geni è responsabile della plasticità sinaptica necessaria per l’apprendimento e la formazione della memoria. Al contrario, il legame del recettore D-2 like (D2, D3 e D4) porta all’inibizione del neurone bersaglio esercitando un effetto opposto di inibizione dell’adenilato ciclasi attraverso l’accoppiamento alle proteine G Gi/o che diminuisce la produzione di cAMP. Se la dopamina è eccitatoria o inibitoria è una questione di quale tipo di effetto su un neurone bersaglio viene esercitato che si basa su quali tipi di recettori sono sulla superficie di membrana del neurone e come il neurone risponde agli aumenti o alle diminuzioni della concentrazione di cAMP.
Cosa fa la dopamina nel cervello umano?
La dopamina svolge ruoli importanti nella funzione esecutiva, nel controllo motorio, nella motivazione, nell’eccitazione, nel rinforzo e nella ricompensa attraverso cascate di segnalazione che si esercitano attraverso il legame con i recettori dopaminergici nelle proiezioni che si trovano nella substantia nigra, nell’area tegmentale ventrale e nel nucleo arcuato dell’ipotalamo del cervello umano.
Nella substantia nigra, la via nigro-striatale proietta neuroni dopaminergici dall’area di ingresso (nota come pars compacta) allo striato dorsale e svolge un ruolo primario nel controllo della funzione motoria e nell’apprendimento delle abilità motorie. Se i neuroni dopaminergici della via nigro-striatale degenerano, ciò causa una disregolazione del controllo motorio, un segno distintivo della malattia di Parkinson.
Nell’area tegmentale ventrale (VTA), la via mesolimbica proietta dalla corteccia prefrontale al nucleo accumbens dell’amigdala, giro cingolato, ippocampo e complesso piriforme del bulbo olfattivo. Le proiezioni dopaminergiche nell’amigdala e nel giro cingolato sono responsabili della formazione e dell’elaborazione delle emozioni. Nell’ippocampo, la presenza di neuroni dopaminergici è associata all’apprendimento, alla memoria di lavoro e alla formazione della memoria a lungo termine. Infine, il complesso piriforme del bulbo olfattivo è responsabile di fornire all’uomo il senso dell’olfatto. Nella via mesolimbica, la dopamina viene rilasciata durante le situazioni piacevoli, causando eccitazione e influenza il comportamento (motivazioni) per cercare l’attività o l’occupazione piacevole e si lega ai recettori dopaminergici presenti nel nucleo accumbens e nella corteccia prefrontale. L’aumento dell’attività nelle proiezioni al nucleo accumbens gioca un ruolo importante nel rinforzo e nei casi più estremi nelle dipendenze.
Nel nucleo arcuato dell’ipotalamo, i neuroni della dopamina costituiscono la via tuberoinfundibolare che proietta all’ipofisi e inibisce la secrezione dell’ormone prolattina. La dopamina prodotta dai neuroni del nucleo arcuato viene rilasciata nei vasi sanguigni ipotalamo-ipofisari che riforniscono l’ipofisi di dopamina per inibire la produzione di prolattina.
Misurazione quantitativa dei livelli di dopamina nei campioni
Valutare i livelli di dopamina in relazione alla de-regolazione delle funzioni associate a certe porzioni del cervello è un obiettivo interessante per la ricerca in neuroscienze. Enzo Life Sciences offre un kit ELISA per la dopamina, che è un test immunologico competitivo colorimetrico in grado di quantificare la dopamina nel siero, nel plasma, negli omogenati di tessuto e in altri fluidi biologici. Questo kit è altamente specifico per la dopamina umana e ha una reattività incrociata trascurabile tra la rilevazione della dopamina umana e dei suoi analoghi. Questo immunodosaggio altamente sensibile ha un range di rilevazione che può rilevare da un minimo di 1,56 ng/ml a un massimo di 100ng/ml (Figura 1). Inoltre, questo prodotto è stato progettato con alta sensibilità, alta riproducibilità da lotto a lotto e basso tempo per il risultato e offre un protocollo semplice che può produrre risultati quantitativi affidabili per i nostri utenti finali in meno di 2 ore per un massimo di 40 campioni in duplicato.
Figura 2: Curva standard del kit Dopamina ELISA (ENZ-KIT188) che rappresenta una tipica curva standard (1,56 ng/ml-100ng/ml).
Enzo Life Sciences fornisce un’ampia varietà di prodotti per le tue esigenze di ricerca in neuroscienze e immunologia. Offriamo altri immunodosaggi per neurotrasmettitori come il nostro kit ELISA per la serotonina e il kit ELISA per l’istamina e una vasta selezione di anticorpi per studiare neurotrasmettitori come ACTH, ANP, BNP, CCK, CGRP, NPY, GABA, GLP-1 e Sostanza P. Il portafoglio completo di Enzo comprende la nostra libreria SCREEN-WELL Neurotransmitter, che contiene 661 ligandi per recettori CND in un formato a 96 pozzetti. Si prega di controllare le nostre piattaforme Neuroscienze e Cell Signaling/Signal Transduction per ulteriori informazioni o di contattare il nostro servizio di assistenza tecnica per ulteriore assistenza.