Dopamina jest organicznym związkiem chemicznym z rodziny katecholamin i fenetyloamin. Dopamina funkcjonuje jako neuroprzekaźnik w mózgu.
Sygnalizacja dopaminergiczna jest związana z zachowaniem motywowanym nagrodą i kontrolą motoryczną, przy czym dysfunkcja układu dopaminergicznego prowadzi do licznych chorób. Na przykład, zwyrodnieniowa choroba Parkinsona jest spowodowana utratą neuronów wydzielających dopaminę, co prowadzi do upośledzenia ruchowego. Enzo Life Sciences oferuje zestaw Dopamine ELISA Kit do ilościowego pomiaru stężenia dopaminy w surowicy, osoczu i supernatantach hodowli komórkowych.
Początkowe odkrycie roli dopaminy jako neuroprzekaźnika
Przed 1957 r. przeważał pogląd, że 3-hydroksytyramina jest substancją pośrednią w syntezie noradrenaliny i adrenaliny z tyrozyny. Jednak w latach 1957-1959 równoległe wysiłki Kathleen Montagu i jej kolegów z laboratorium Hansa Weil-Malherbe w Runwell Hospital (Anglia) oraz Arvina Carlssona i jego kolegów z Uniwersytetu w Lund (Szwecja) doprowadziły do pierwszych ustaleń, które wspólnie sugerowały rolę dopaminy jako neuroprzekaźnika w ludzkim mózgu. W sierpniu 1957 roku Montagu opublikowała pierwszą pracę, w której przedstawiła swoje odkrycia dotyczące kluczowych neuroprzekaźników. W ramach swoich badań przeprowadziła test kolumnowy, aby zbadać ilość noradrenaliny, adrenaliny i 3-hydroksytyraminy w wyekstrahowanych tkankach mózgów kilku gatunków zwierząt (szczura, królika, świnki morskiej, kurczaka, człowieka i żaby). Montagu spekulowała, że może istnieć dodatkowa katecholamina podobna do hydroksytyraminy, którą później potwierdziła jako 3,4-dihydroksytyraminę („dopaminę”) poprzez chromatografię papierową eluatów z żywic, których używała do ekstrakcji tkanek mózgowych. W listopadzie 1957 r. Carlsson odkrył, że może odwrócić efekty akinetyczne, które rezerpina wywołała u jego królików poprzez wstrzyknięcie dożylnie prekursora dopaminy i noradrenaliny, 3, 4-dihydroksyfenyloalaniny (L-DOPA) i stwierdził, że korelowało to z odzyskaniem dopaminy, ale nie noradrenaliny. Dane te sugerowały, że brak dopaminy mógł być odpowiedzialny za stan akinetyczny obserwowany u jego zwierząt. Ostatecznie grupa Carlssona opracowała test, który mógł zmierzyć stężenie dopaminy w mózgu i wyznaczyła miejsca, w których występowało jej największe stężenie. Ustalili, że dopamina występuje w wysokim stężeniu w striatum, największym elemencie zwojów podstawnych. W tym czasie było już wiadomo, że zwoje podstawy odgrywają kluczową rolę w dobrowolnych funkcjach motorycznych. Odkrycia te pomogły ukształtować początkowe hipotezy, że dopamina może być kluczowym neuroprzekaźnikiem w kontroli funkcji motorycznych.
Czym jest dopamina? Gdzie jest produkowana w mózgu? Jak jest produkowana?
Rysunek 1: Cząsteczka neuroprzekaźnika dopaminy
Od czasu pierwszego odkrycia dopamina, znana również jako 3, 4-dihydroksytyramina, została dokładnie scharakteryzowana. Składa się ona z pierścienia benzenowego z dwiema bocznymi grupami hydroksylowymi dołączonymi do jednej grupy aminowej poprzez grupę etylową. Jest ona wytwarzana przez neurony dopaminergiczne w mózgu z tyrozyny poprzez dodanie grupy hydroksylowej, która przekształca ją w L-DOPA (lub Levo-DOPA), a następnie usunięcie grupy karboksylowej z bocznego łańcucha etylowego połączonego z grupą aminową, w wyniku czego powstaje dopamina. Neurony dopaminergiczne, które produkują tę cząsteczkę sygnalizacyjną, znajdują się w mózgu w okolicy substantia nigra i ventral tegmental area, które są zlokalizowane w śródmózgowiu, a także w jądrze łukowatym podwzgórza. Dopamina służy jako neuroprzekaźnik – substancja chemiczna uwalniana przez neurony w celu przekazania sygnału elektrycznego chemicznie między jednym neuronem a drugim, aby przekazać sygnał do i z centralnego układu nerwowego. Po wyprodukowaniu dopaminy, neuroprzekaźnik jest pakowany do pęcherzyka synaptycznego, pęcherzykowego transportera monoaminowego 2 (VMAT2) i przechowywany do czasu, gdy potencjały czynnościowe wywołają uwolnienie dopaminy do szczeliny synaptycznej i spowodują związanie z receptorami dopaminy na neuronie postsynaptycznym.
Co robi dopamina w ludzkim mózgu?
Dopamina odgrywa ważną rolę w funkcjach wykonawczych, kontroli motorycznej, motywacji, pobudzeniu, wzmocnieniu i nagradzaniu poprzez kaskady sygnalizacyjne, które są wywierane poprzez wiązanie się z receptorami dopaminergicznymi w projekcjach znajdujących się w istocie czarnej, brzusznej części zakrętu obręczy oraz jądrze łukowatym podwzgórza ludzkiego mózgu.
W substantia nigra, szlak nigro-striatal projektuje neurony dopaminergiczne z obszaru wejściowego (znanego jako pars compacta) do striatum grzbietowego i odgrywa podstawową rolę w kontroli funkcji motorycznych i uczenia się umiejętności motorycznych. Jeśli neurony dopaminergiczne w szlaku nigro-striatalnym ulegają degeneracji, powoduje to dysregulację kontroli motorycznej, co jest cechą charakterystyczną choroby Parkinsona.
W obszarze przykomorowym (VTA) szlak mezolimbiczny biegnie od kory przedczołowej do jądra migdałowatego, zakrętu obręczy, hipokampa i kompleksu piramidowego opuszki węchowej. Projekcje dopaminergiczne w jądrze migdałowatym i zakręcie obręczy odpowiedzialne są za powstawanie i przetwarzanie emocji. W hipokampie obecność neuronów dopaminergicznych związana jest z uczeniem się, pamięcią roboczą i tworzeniem pamięci długotrwałej. Wreszcie, kompleks pyriform cebulki węchowej jest odpowiedzialny za zapewnienie człowiekowi zmysłu węchu. W szlaku mezolimbicznym dopamina jest uwalniana podczas sytuacji przyjemnych, powodując pobudzenie i wpływając na zachowanie (motywację) do poszukiwania przyjemnej czynności lub zajęcia oraz wiążąc się z receptorami dopaminergicznymi obecnymi w jądrze akumbrii i korze przedczołowej. Zwiększona aktywność w projekcjach do jądra accumbens odgrywają ważną rolę we wzmocnieniu i w bardziej ekstremalnych przypadkach z uzależnieniami.
W jądrze łukowatym podwzgórza, neurony dopaminowe tworzą szlak tuberoinfundibular, który rzutuje do przysadki mózgowej i hamuje wydzielanie hormonu prolaktyny. Dopamina produkowana przez neurony w jądrze łukowatym jest uwalniana w podwzgórzowo-podwzgórzowych naczyniach krwionośnych, które zaopatrują przysadkę mózgową w dopaminę hamującą produkcję prolaktyny.
Ilościowy pomiar poziomu dopaminy w próbkach
Ocena poziomu dopaminy jako odnosząca się do rozregulowania funkcji związanych z pewnymi częściami mózgu jest atrakcyjnym celem badań neurobiologicznych. Enzo Life Sciences oferuje zestaw ELISA Kit Dopamine, który jest kolorymetrycznym, kompetycyjnym testem immunologicznym, zdolnym do ilościowego oznaczania dopaminy w surowicy, osoczu, homogenatach tkanek i innych płynach biologicznych. Ten zestaw jest wysoce specyficzny dla ludzkiej dopaminy i wykazuje pomijalną reaktywność krzyżową pomiędzy wykrywaniem ludzkiej dopaminy i jej analogów. Ten wysoce czuły test immunologiczny charakteryzuje się zakresem wykrywania, który umożliwia wykrycie już od 1,56 ng/ml do 100ng/ml (rysunek 1). Ponadto, produkt ten został zaprojektowany z wysoką czułością, wysoką odtwarzalnością między seriami i niskim czasem do uzyskania wyniku oraz oferuje prosty protokół, który może zapewnić naszym użytkownikom końcowym wiarygodne, ilościowe wyniki w czasie krótszym niż 2 godziny dla maksymalnie 40 próbek w dwóch egzemplarzach.
Figura 2: Krzywa standardowa zestawu ELISA Dopamina (ENZ-KIT188) przedstawiająca typową krzywą standardową (1,56 ng/ml-100ng/ml).
Enzo Life Sciences dostarcza szeroką gamę produktów dla potrzeb badawczych w zakresie neurobiologii i immunologii. Oferujemy inne testy immunologiczne neuroprzekaźników, takie jak Serotonin ELISA Kit i Histamine ELISA Kit oraz duży wybór przeciwciał do badania neuroprzekaźników takich jak ACTH, ANP, BNP, CCK, CGRP, NPY, GABA, GLP-1 i Substancja P. Kompleksowa oferta Enzo obejmuje naszą bibliotekę neuroprzekaźników SCREEN-WELL, która zawiera 661 ligandów receptorów CND w formacie 96 dołkowym. Więcej informacji można znaleźć na naszych platformach Neuroscience i Cell Signaling/Signal Transduction lub skontaktować się z naszym Działem Wsparcia Technicznego w celu uzyskania dalszej pomocy.