Зачем нам нужен допамин?

Допамин, либо, в российской терминологии, дофамин, это популярная аминокислота тирозин, но с доборной гидроксильной группой ОН.

В организме синтез целых аминокислот, из тот или другой состоят белки, начинается с аминирования* уксусной кислоты СН3СООН. Так выходит аминокислота H2NCH2COOH, названная за личный сладостный вкус глицином (от греч. гликос сладостный). Ежели один-одинехонек из водородов группы CH2 в глицине заменить на метилCH3, то получится метилглицин, узнаваемый как аминокислота аланин.Допамин, либо, в российской терминологии, дофамин, это знаменитая аминокислота тирозин, но с доборной гидроксильной группой ОН.

В организме синтез цельных аминокислот, из тот или иной состоят белки, начинается с аминирования* уксусной кислоты СН3СООН. Так выходит аминокислота H2NCH2COOH, названная за собственный сладостный вкус глицином (от греч. гликос сладостный). Ежели один-одинешенек из водородов группы CH2 в глицине заменить на метилCH3, то получится метилглицин, узнаваемый как аминокислота аланин. Подмена один-одинешенек из водородов метильной группы в аланине на бензол в облике фенильного остатка С6Н5 доставляет фенилаланин с очень инертной боковой цепью, либо радикалом.

Зачем нам нужен допамин?
Рис. 1. Локализация допаминовых нейронов в кожуре и подкорковых структурах мозга. Изображение приобретено с подмогой позитронного эмиссионного томографа

Для роста его активности ферменты клеток прибавляют к фенилу гидроксильную группу ОН. Так появляется аминокислота, тот или иной в большущих численностях нашли в сыре. По-гречески сыр тирос, потому аминокислоту окрестили тирозином.

Тирозин в клеточке заслуживает у развилки биохимических путей: в меланоцитах кожи и неких сердитых клеточках он может преобразовываться в темный пигмент меланин. Роль меланина в охране нашей кожи от ракового перерождения под деянием ультрафиолета солнца неоспорима.

Но меланоциты грызть и глубоко снутри мозга. Они группируются в так именуемой темной субстанции ножек мозга, тот или иной доставляют собой мощнейший выход нашего биокомпьютера. Ножки сформированы пучками аксонов двигательных нейронов кожуры (мотонейронов), по тот или другой идут команды к сердитым клеточкам спинного мозга о тех либо других движениях наших мускул как случайных, так и не чрезвычайно. При выключении кожуры во сне мы можем говорить и двигать конечностями.

А посещает и напротив, иной раз мы жаждем, но не можем нормально двигаться. Это происходит из-за нарушений в службе мотонейронов кожуры, тот или иной управляются сердитыми клеточками подкорковых ядер. Время от времени эти ядра мучаются от недочета иного производного тирозина допамина. Заглавие его представляет из себя аббревиатуру наиболее высокого наименования диоксифенилаланин (отсюда наше дофамин; на Западе же слово фенил строчат латинскими знаками как phenyl, потому и сокращение выходит dopamin).

Зачем нам нужен допамин?
Рис. 2. Гены, регулирующие развитие сердитой пластинки и трубки в ходе эмбрионального развития мыши: Е 8.5, 10.5 и 12.5 дни развития зародыша; Е водящиеся глаза; Мтр грядущий средний мозг, в ножках тот или другой размещается темная субстанция; r18 ствол мозга и продолговатый мозг; os спинной мозг; os глазной стебелек; Е 8.5 (верхний набросок) представлена начальная сердитая трубка

Нейроны, тот или иной создают из тирозина меланин и допамин, а также те клеточки подкорковых образований, тот или иной нуждаются в допамине, поучили заглавие допаминэргических, т.е. функционирующих на допамине.

По различным причинам, в том числе и генетическим, сердитые клеточки темной субстанции время от времени начинают гибнуть, что приводит к понижению степени допамина в мозге. Происходит это достаточно медлительно, но, к раскаянию, неизбежно. Так развивается паркинсонизм, при тот или иной дрожат руки и котелок. Это болезнь имелось описано еще в XVIII в. английским доктором Паркинсоном.

В точке XX в. в отношения с фуррорами молекулярной биологии и биотехнологии выяснилось, что сфера интересов допамина в мозге еще пространнее. Деянье допамина на клеточки обосновано наличием на их поверхности особых допаминовых рецепторов.

Клеточные, либо мембранные, сенсоры это белковые молекулы, тот или иной пронизывают оболочку клеточки и выступают наружу, специфично связываясь с главными для клеточки веществами. К примеру, при связывании инсулина с сенсорами в мембране клеточки раскрываются каналы, по тот или другой переносится глюкоза. Таковым образом глюкоза убирается из крови в печень, мускулы и мозг.

При недостаче инсулина в итоге погибели продуцирующих его клеток поджелудочной железы возникает диабет, при тот или иной ватерпас глюкозы в крови чрезвычайно высок. Это главный, либо инсулин-зависимый, тип диабета. При всем этом заболевании понизить ватерпас глюкозы в крови подсобляют инъекции инсулина. Но грызть и 2-ой тип диабета, при тот или иной инсулин не подсобляет. При всем этом заболевании поджелудочная железа не мучается и производит достаточное численность инсулина. Но мутационные поломки в генах приводят к тому, что инсулиновые сенсоры отсутствуют либо нехорошо работают.

То же приключается и с допаминовыми сенсорами, тот или иной выделили или четыре, или 5 классов (ученые спорят и пока не могут договориться). Может быть, что повреждения разных разновидностей рецепторов играют крупную роль не только лишь при паркинсонизме, да и при шизофрении и остальных расстройствах чувственной сферы (маниях, депрессиях и т.д.). Чрезвычайно главно, что допаминовые сенсоры задействованы при алкоголизме и никотиновой зависимости (курении), сексапильном желании и наркомании.

Как считают ученые, сегодняшний день допамин ключевой и главный регулятор разных функций нашего мозга, а конкретно: разумной (поиски пищи), социальной и чувственной. Квитается, что конкретно допаминовая порядок мозга несет ответственность за центры наслаждения, во обилье обнаруженные в 1950-е гг. в мозге у животных, тот или другой в многообразные точки кожуры и подкорковых структур вживляли электроды. Разряд на электроды можнож имелось подать методом нажатия на особый рычаг, и самцы крыс надавливали на рычаг чуток ли не с десяток тыщ разов, отрицаясь и от пищи, и от самок.

В какой-то мере стала понятна и природа происхождения наркотических зависимостей, в частности от кокаина. Процесс в том, что молекулы этого наркотика крепко связываются с допаминовыми сенсорами и так нарекаемыми транспортерами. Заключительные доставляют собой белковые молекулы, функция тот или иной убирать допамин из синаптической щели. Поясним, в чем сущность подевала.

Синапс это область соединения 2-ух нейронов. По аксону нейрона прибывает электрический импульс, стимулирующий выделение в зазор меж нейронами, так именуемую синаптическую щель, молекул нейромедиатора, к примеру, допамина либо адреналина. Нейромедиатор связывается со родными сенсорами на мембране второго нейрона, что приводит к генерации им электро импульса. Так происходит передача импульсов меж нейронами. Излишек нейромедиатора всасывается обратно сквозь мембрану главного нейрона средством белков-транспортеров.

Кокаин, заблокируя заключительные (т.е. занимая площади, созданные для допамина), удерживает допамин в щели на целых сто с (в норме среднее пора присутствия допамина в синаптической щели не превосходит 1 с!). В итоге кокаин вызывает аномальную эйфорию, либо улет. Так же действуют и экстази, и героин, и остальные наркотики и катализаторы.

Наркотики-опиоиды, к тот или другой иметь отношение морфин и героин, действуют на остальные сенсоры, в частности на сенсоры внутренних морфинов, либо эндорфинов. Эндорфины синтезируются мозгом для регуляции чувства боли (совершенно без нее мы ведь тоже не можем, так как мозг растеряет тогда близкую охранительную функцию). Боль посещает кратковременная и долгая, а также нейрогенная, возникающая при нейрогенных воспалениях. При ее усилении снимается запрет на синтез динорфина, один-одинешенек из эндорфинов, и она равномерно убывает. Так мы свыкаемся с болью.

Синтез динорфина блокируется специализированным белком, заработавшим заглавие регуляторный элемент. Ежели у мышей выключить ген этого белка, то они останавливаются практически хладнокровными к хоть какому облика боли! По последней мере так приказывали себя подопытные мыши в институте Торонто, ученые тот или другой полагаются на творение обезболивающих фармацевтических средств новейшего поколения. Эти препараты будут гасить боль, не вызывая привыкания, так как они не затрагивают сенсоры и транспортеры нейромедиаторов, регулируя активность динорфиновой налаженности на генетическом ватерпасе.

Зачем нам нужен допамин?
Рис. 3. Компьютерная модель фрагмента допаминового сенсора, построенная по принесенным рентгеноструктурного анализа. Ладно видны альфа-спираль и бета-структуры, а также связывающие их бесструктурные фрагменты; номера подходят положению структурных компонентов от начала белковой цепи: альфа А211 и бета B16

А пока директор Института наркологии Минздрава РФ Н.Иванец заявляет, что сквозь спец поликлиники страны раз в год проходит до 250 тыс. зависимых от фармацевтических средств жителей нашей планеты. Плачевная тенденция содержится в омоложении и феминизации контингента этих клиник. Вот зачем так главно выявить природу происхождения этих состояний. Сиим разъясняется и энтузиазм ученых к допаминовой порядку нашего мозга. И здесь открытие надлежит за открытием.

Чтоб осознать последующее, надо вспомнить, что сердитая порядок в ходе эмбрионального развития формируется как трубка из спускающихся вглубь со спинной поверхности эктодермальных клеток. Образовавшаяся трубка из верхних родных частей от 9 до 12 и от 12 до 3 ч по циферблату часов начинает выселять клеточки водящейся мезодермы, т.е. третьего зародышевого листка, тот или другой с течением времени сформировывает кровеносную и сосудистую налаженности, кровь с ее клеточными компонентами, в том числе и лимфоцитами, костную, мышечную и выделительную налаженности, а также репродуктивные органы. Вот зачем достаточно плотно ученые обнаруживают на поверхности спермиев, лимфоцитов и нейронов одни и те же белковые сенсоры. Вот зачем и воспаление епархия лимфоцитов и лейкоцитов быть может нейрогенным.

В чем сущность функций сердитой и лимфоцитарной клеток? Они обе соответственны уметь распознавать свойское и чужое. Иммунитет это ликвидация наружной и внутренней угрозы. Нейрон тоже призван распознавать конфигурации во наружной и внутренней средах. И ежели к допаминовой порядку подступать конкретно с данной нам точки зрения, то останавливается понятным открытие, изготовленное учеными института Гонолулу, столицы дальних Гавайских островов.

Они обследовали практически 7 тыс. человек, у тот или иной в движение 25 лет развивался паркинсонизм, и узнали, что у жителей нашей планеты, страдающих запорами, риск развития болезни сердитой налаженности практически в 3 один раз выше, ежели в норме. Ученые ссылаются на то, что сам Джеймс Паркинсон черкал в 1817 грам. о запорах у родных пациентов. Исследование представило, что сердитые клеточки низкого кишечного тракта тоже мучаются от нехватки допамина. Гавайские ученые считают, что паркинсонизм представляет из себя болезнь итого организма, а не только лишь мозга.

О очередной сторонке функционирования допаминовой налаженности сочинил не так давно журнальчик Nature. В нем водилась размещена статья Бича Кампе из Английского институтского института, тот или другой в прыткой последовательности предъявлял восьми мужчинам и стольким же дамам фото разных жителей нашей планеты. Мозговую активность, и состояние допаминовой налаженности в частности, изучили с подмогой многофункционального ЯМP (ядерного магнитного резонанса), дозволяющего видеть живой функционирующий мозг. Добровольцев просили оценить привлекательность изображенных на фото жителей нашей планеты. При всем этом выяснилось, что приятные особы стимулируют активность допаминэргических нейронов подкорковых структур полушарий.

Активность этих сердитых клеток не зависела от пола жителя нашей планеты, а также от того, кто изображен. Для жителей нашей планеты имелось непринципиально, кто это был Николь Кидман либо Том Круз. Еще главнее имелось то, как люди на фото глядели в камеру: ежели фото демонстрировало особа анфас, то возбуждение допаминовых нейронов имелось практически наполовину (вернее, на 46%) преимущественно.

В отношения с сиим Кампе черкал: Люди, как и мортышки, приходят соц животными, потому их мозг обязан уметь доставлять оценку, стоит связываться с тем либо другим человеком и заработает ли человек в итоге данной нам связи вознаграждение. Ежели большинству животных для установления контакта надо обнюхивание, то человек генеральную число инфы зарабатывает с подмогой глаз. И опасность оценивается тем выше, чем прямее взор противоположного жителя нашей планеты либо животного (субординантные животные при встрече с вожаком либо доминирующей особью отводят глаза в сторонку). Недаром ядра группы сердитых клеток цельных 3-х пар глазодвигательных нервишек размещаются в стволе мозга в непринужденной близости от темной субстанции.

Майкл Нэйдер из института Северной Каролины поставил опыт на 20 самцах-макаках, изучая на генном уровне предопределенный ватерпас активности сенсора допамина второго класса, на тот или другой повлияет кокаин.

Самцов в движение полутора лет выдерживали в одиночных камерах. Одни самцы обладали высочайший ватерпас активности гена, кодирующего допаминовый сенсор, остальные гораздо меньше. Затем сведения самцов в группы по четыре особи в каждой группе скоро выделился доминант-вожак, у тот или другой активность гена допаминового сенсора водилась выше, чем у других, субординантных животных.

После чего в клеточки имелись поставлены поилки с веществом кокаина, тот или другой можнож имелось заработать, давя на классический рычаг. Выяснилось, что доминантные самцы достаточно скоро определили себе лучшую дозу, тот или иной и придерживались в предстоящем. А вот субординантные особи дозу все повышали и повышали, чтоб восполнить понижение степени допамина из-за погибели допаминэргических нейронов вследствие наркотического истощения.

Нэйдер считает, что зависимость от наркотиков возникает у жителей нашей планеты как компенсация их подчиненного положения, т.е. для роста самооценки и т.д. Таковым образом, чисто био вопрос трактуется социально. Есть точка зрения, сообразно тот или иной теория Нейдера это антропоморфизм, другими словами трактовка естественных явлений с позиций людской логики.

Еще главнее учесть цельный исторический эволюционный путь развития и функционирования допаминовой налаженности мозга и итого организма. Некогда эта порядок со родным рецептором в облике молекулы белка, умеющей распознавать инертные хим соединения и конструктивные, по наличию гидроксила ОН (входят в допамин), стала главной собирающей определения состояния среды. Определение неблагоприятных соглашений, о тот или иной сигналили фенил и гидроксил, призывало, чтоб клеточка либо организм избегали их. Так появилась регуляция движений с подмогой допамина либо подобных соединений.

Репродукция у животных зависит от половых стимуляторов низкомолекулярных соединений феромонов, тот или иной также соответственны распознаваться мозгом. Отсюда надлежит главная роль допаминовой налаженности в регуляции репродуктивной функции.

С течением времени, иной раз у жителя нашей планеты развились и остальные мозговые налаженности, старая допаминовая порядок стала базой, базисом для новейших функций, тот или иной обнаруживают больше и преимущественно.
Литература

Neurology. 2001. Август. С. 1028.
Nature. 2001. 11 октября С. 423.
Nature Neurosсience. 2002. Январь. С. 86.
Источник: bio.1september.ru

И.Э. ЛАЛАЯНЦ

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Posted in ЭкоБиология by with comments disabled.