Dopamina
La dopamina ( DA, una contracción de 3,4- d ihydr o xy p henethyl amina ) es una hormona y un neurotransmisor que desempeña varias funciones importantes en el cerebro y cuerpo. Es un químico orgánico de las familias catecolaminas y fenetilaminas. Es una amina sintetizada al eliminar un grupo carboxilo de una molécula de su químico precursor L-DOPA, que se sintetizaen el cerebro y los riñones La dopamina también se sintetiza en plantas y en la mayoría de los animales.
En el cerebro, la dopamina funciona como un neurotransmisor, un químico liberado por las neuronas (células nerviosas) para enviar señales a otras células nerviosas. El cerebro incluye varias vías distintas de dopamina, una de las cuales desempeña un papel importante en el componente motivacional del comportamiento motivado por la recompensa.
La anticipación de la mayoría de los tipos de recompensas aumenta el nivel de dopamina en el cerebro, y muchas drogas adictivas aumentan la liberación de dopamina o bloquean su recaptación en las neuronas después de la liberación. Otras vías de dopamina cerebral están involucradas en el control motor y en el control de la liberación de varias hormonas.
Estas vías y grupos celulares forman un sistema de dopamina que es neuromodulador.
En la cultura popular y en los medios de comunicación, la dopamina se considera generalmente como el principal químico del placer, pero la opinión actual en farmacología es que la dopamina en cambio confiere prominencia motivacional; en otras palabras, la dopamina señala la prominencia motivacional percibida (es decir, la conveniencia o aversión) de un resultado, que a su vez impulsa el comportamiento del organismo hacia o lejos de lograr ese resultado.
Fuera del sistema nervioso central, la dopamina funciona principalmente como un mensajero paracrino local. En los vasos sanguíneos, inhibe la liberación de noradrenalina y actúa como vasodilatador (a concentraciones normales); en los riñones, aumenta la excreción de sodio y la producción de orina; en el páncreas, reduce la producción de insulina;
En el sistema digestivo, reduce la motilidad gastrointestinal y protege la mucosa intestinal; y en el sistema inmune, reduce la actividad de los linfocitos. Con la excepción de los vasos sanguíneos, la dopamina en cada uno de estos sistemas periféricos se sintetiza localmente y ejerce sus efectos cerca de las células que la liberan.
Varias enfermedades importantes del sistema nervioso están asociadas con disfunciones del sistema de dopamina, y algunos de los medicamentos clave utilizados para tratarlos funcionan al alterar los efectos de la dopamina. La enfermedad de Parkinson, una condición degenerativa que causa temblor y deterioro motor, es causada por una pérdida de neuronas secretoras de dopamina en un área del mesencéfalo llamada sustancia negra.
Su precursor metabólico L-DOPA puede ser fabricado; La levodopa, una forma pura de L-DOPA, es el tratamiento más utilizado para el Parkinson. Hay evidencia de que la esquizofrenia implica niveles alterados de actividad de dopamina, y la mayoría de los fármacos antipsicóticos utilizados para tratar esto sonantagonistas de la dopamina que reducen la actividad de la dopamina.
Los fármacos antagonistas de dopamina similares también son algunos de los agentes contra las náuseas más efectivos. El síndrome de piernas inquietas y el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) están asociados con una disminución de la actividad de la dopamina. Los estimulantes dopaminérgicos pueden ser adictivos en dosis altas, pero algunos se usan en dosis más bajas para tratar el TDAH.
La dopamina en sí está disponible como un medicamento fabricado para inyección intravenosa : aunque no puede llegar al cerebro desde el torrente sanguíneo, sus efectos periféricos lo hacen útil en el tratamiento deinsuficiencia cardíaca o shock, especialmente en bebés recién nacidos.
Estructura
Una molécula de dopamina consiste en una estructura de catecol (un anillo de benceno con dos grupos laterales hidroxilo ) con un grupo amina unido a través de una cadena de etilo. Como tal, la dopamina es la catecolamina más simple posible, una familia que también incluye los neurotransmisores norepinefrina y epinefrina.
La presencia de un anillo de benceno con este accesorio de amina lo convierte en una fenetilamina sustituida, una familia que incluye numerosas drogas psicoactivas.
Como la mayoría de las aminas, la dopamina es una base orgánica. Como base, generalmente se protona en ambientes ácidos (en una reacción ácido-base ). La forma protonada es altamente soluble en agua y relativamente estable, pero puede oxidarse si se expone al oxígeno u otros oxidantes. En entornos básicos, la dopamina no es protonada.
En esta forma de base libre, es menos soluble en agua y también más altamente reactivo.Debido a la mayor estabilidad y solubilidad en agua de la forma protonada, la dopamina se suministra para uso químico o farmacéutico como clorhidrato de dopamina, es decir, la sal de hidrocloruro que se crea cuando la dopamina se combina con ácido clorhídrico.
En forma seca, el clorhidrato de dopamina es un polvo fino de color blanco a amarillo.
Bioquímica
Síntesis
La dopamina se sintetiza en un conjunto restringido de tipos de células, principalmente neuronas y células en la médula de las glándulas suprarrenales. Las vías metabólicas primarias y menores respectivamente son:
Primario: L- Fenilalanina → L -Tirosina → L -DOPA → Dopamina
Menor: L- Fenilalanina → L -Tirosina → p -Tiramina → Dopamina
Menor: L- Fenilalanina → m -Tirosina → m -Tiramina → Dopamina
El precursor directo de la dopamina, L -DOPA, puede sintetizarse indirectamente a partir del aminoácido esencial fenilalanina o directamente del aminoácido no esencial tirosina. Estos aminoácidos se encuentran en casi todas las proteínas y, por lo tanto, están fácilmente disponibles en los alimentos, siendo la tirosina la más común.
Aunque la dopamina también se encuentra en muchos tipos de alimentos, es incapaz de cruzar la barrera hematoencefálica que rodea y protege el cerebro. Por lo tanto, debe sintetizarse dentro del cerebro para realizar su actividad neuronal.
La L- fenilalanina se convierte en L- tirosina por la enzima fenilalanina hidroxilasa, con oxígeno molecular (O 2 ) y tetrahidrobiopterina como cofactores. La L- tirosina se convierte en L- DOPA por la enzima tirosina hidroxilasa, con tetrahidrobiopterina, O 2 y hierro (Fe 2 ) como cofactores. L- DOPA se convierte en dopamina por la enzima aromática L -aminoácido descarboxilasa (también conocida como DOPA descarboxilasa), con fosfato de piridoxalcomo el cofactor
La dopamina en sí misma se usa como precursor en la síntesis de los neurotransmisores norepinefrina y epinefrina. La dopamina se convierte en norepinefrina por la enzima dopamina β-hidroxilasa, con O 2 y L de ácido ascórbico como cofactores. La norepinefrina se convierte en epinefrina por la enzima feniletanolamina N- metiltransferasa con S- adenosil- L- metionina como cofactor.
Algunos de los cofactores también requieren su propia síntesis. La deficiencia en cualquier aminoácido o cofactor requerido puede afectar la síntesis de dopamina, norepinefrina y epinefrina.
Degradación
La dopamina se descompone en metabolitos inactivos por un conjunto de enzimas: monoamino oxidasa (MAO), catecol- O- metil transferasa (COMT) y aldehído deshidrogenasa (ALDH), que actúan en secuencia. Ambas isoformas de monoamino oxidasa, MAO-A y MAO-B, metabolizan efectivamente la dopamina. Existen diferentes vías de descomposición, pero el producto final principal es el ácido homovanílico (HVA), que no tiene actividad biológica conocida.
Desde el torrente sanguíneo, el ácido homovanílico se filtra por los riñones y luego se excreta en la orina. Las dos rutas metabólicas principales que convierten la dopamina en HVA son:
Dopamina → DOPAL → DOPAC → HVA – catalizados por MAO, ALDH y COMT respectivamente
Dopamina → 3-metoxitiramina → HVA – catalizada por COMT y MAO ALDH respectivamente
En la investigación clínica sobre la esquizofrenia, las mediciones de ácido homovanílico en plasma se han utilizado para estimar los niveles de actividad de dopamina en el cerebro. Sin embargo, una dificultad en este enfoque es la separación del alto nivel de ácido homovanílico en plasma aportado por el metabolismo de la noradrenalina.
Aunque la dopamina normalmente se descompone por una enzima oxidorreductasa, también es susceptible a la oxidación por reacción directa con oxígeno, produciendo quinonas más diversos radicales libres como productos. La tasa de oxidación puede incrementarse por la presencia de hierro férrico u otros factores.
Las quinonas y los radicales libres producidos por la autooxidación de la dopamina pueden envenenar las células, y existe evidencia de que este mecanismo puede contribuir a la pérdida celular que ocurre en la enfermedad de Parkinson y otras afecciones.
Funciones
Efectos celulares
La dopamina ejerce sus efectos al unirse y activar los receptores de la superficie celular. En los humanos, la dopamina tiene una alta afinidad de unión a los receptores de dopamina y al receptor 1 asociado a la amina traza humana (hTAAR). En mamíferos, se han identificado cinco subtipos de receptores de dopamina, etiquetados de D1 a D5.
Todos ellos funcione como metabotrópicos, receptores acoplados a proteínas G, lo que significa que ejercen sus efectos a través de un complejo sistema de segundo mensajero. Estos receptores se pueden dividir en dos familias, conocidas comoD-like y D2-like. Para los receptores ubicados en las neuronas del sistema nervioso, el efecto final de la activación tipo D1 (D y D5) puede ser la excitación (a través de la apertura de los canales de sodio ) o la inhibición (a través de la apertura de los canales de potasio );
El efecto final de la activación tipo D2 (D, D3 y D4) suele ser la inhibición de la neurona objetivo. En consecuencia, es incorrecto describir la dopamina en sí misma como excitadora o inhibitoria: su efecto sobre una neurona objetivo depende de qué tipos de receptores están presentes en la membrana de esa neurona y de las respuestas internas de esa neurona al segundo mensajero cAMP.Los receptores D1 son los receptores de dopamina más numerosos en el sistema nervioso humano;
Los receptores D2 son los siguientes; Los receptores D3, D4 y D5 están presentes en niveles significativamente más bajos.
Almacenamiento, liberación y recaptación
Dentro del cerebro, la dopamina funciona como neurotransmisor y neuromodulador, y está controlada por un conjunto de mecanismos comunes a todos los neurotransmisores de monoamina. Después de la síntesis, la dopamina es transportada desde el citosol a las vesículas sinápticas por un transportador de solutos, un transportador vesicular de monoaminas, VMAT.
La dopamina se almacena en estas vesículas hasta que se expulsa a la hendidura sináptica. En la mayoría de los casos, la liberación de dopamina ocurre a través de un proceso llamado exocitosis que es causado por potenciales de acción., pero también puede ser causada por la actividad de un receptor intracelular traza asociado a la amina, TAAR.
TAAR es un receptor de alta afinidad para dopamina, trazas de aminas y ciertas anfetaminas sustituidas que se encuentra a lo largo de las membranas en el medio intracelular de la célula presináptica; la activación del receptor puede regular la señalización de dopamina al inducir la inhibición de la recaptación de dopamina y el flujo de salida, así como al inhibir la activación neuronal a través de un conjunto diverso de mecanismos.
Una vez en la sinapsis, la dopamina se une y activa los receptores de dopamina. Estos pueden ser postsinápticos receptores de dopamina, que se encuentran en las dendritas (la neurona postsináptica), o presinápticos autorreceptores (por ejemplo, la D 2 sh y presináptica D 3 receptores), que se encuentra en la membrana de un terminal del axón (la neurona presináptica).
Después de que la neurona postsináptica provoca un potencial de acción, las moléculas de dopamina se liberan rápidamente de sus receptores. Luego son absorbidos nuevamente dentro de la célula presináptica, a través de la recaptación mediada portransportador de dopamina o por el transportador de monoaminas de membrana plasmática.
Una vez de vuelta en el citosol, la dopamina puede descomponerse por una monoaminooxidasa o reenvasarse en vesículas por VMAT, dejándola disponible para su futura liberación.
En el cerebro, el nivel de dopamina extracelular está modulado por dos mecanismos: transmisión fásica y tónica. La liberación de dopamina fásica, como la mayoría de la liberación de neurotransmisores en el sistema nervioso, es impulsada directamente por los potenciales de acción en las células que contienen dopamina.
La transmisión de dopamina tónica ocurre cuando se liberan pequeñas cantidades de dopamina sin ser precedidas por potenciales de acción presináptica. La transmisión tónica está regulada por una variedad de factores, incluida la actividad de otras neuronas y la recaptación de neurotransmisores.
Sistema nervioso
Dentro del cerebro, la dopamina desempeña papeles importantes en las funciones ejecutivas, el control motor, la motivación, la excitación, el refuerzo y la recompensa, así como en las funciones de nivel inferior, como la lactancia, la gratificación sexual y las náuseas. Los grupos de células dopaminérgicas y las vías forman el sistema de dopamina, que es neuromodulador.
Las neuronas dopaminérgicas (células nerviosas productoras de dopamina) son relativamente pocas en número (un total de alrededor de 400,000 en el cerebro humano) y sus cuerpos celulares están confinados en grupos a unas pocas áreas cerebrales relativamente pequeñas. Sin embargo, sus axones se proyectan a muchas otras áreas del cerebro y ejercen efectos poderosos sobre sus objetivos.
Estos grupos de células dopaminérgicas fueron mapeados por primera vez en 1964 por Annica Dahlström y Kjell Fuxe, quienes les asignaron etiquetas que comienzan con la letra «A» (para «aminérgico»). En su esquema, las áreas A1 a A7 contienen el neurotransmisor norepinefrina, mientras que A8 a A14 contienen dopamina.
Las áreas dopaminérgicas que identificaron son la sustancia negra (grupos 8 y 9); el área tegmental ventral (grupo 10); el hipotálamo posterior (grupo 11); el núcleo arqueado (grupo 12); la zona incerta (grupo 13) y el núcleo periventricular (grupo 14).
La sustancia negra es una pequeña área del mesencéfalo que forma un componente de los ganglios basales. Esto tiene dos partes: un área de entrada llamada pars compacta y un área de salida, pars reticulata. Las neuronas dopaminérgicas se encuentran principalmente en la pars compacta (grupo celular A8) y cercanas (grupo A9).
En los seres humanos, la proyección de neuronas dopaminérgicas desde la sustancia negra pars compacta hasta el cuerpo estriado dorsal, denominada vía nigrostriatal, desempeña un papel importante en el control de la función motora y en el aprendizaje de nuevas habilidades motoras. Estas neuronas son especialmente vulnerables al daño, y cuando muere una gran cantidad de ellas, el resultado es unsíndrome parkinsoniano.
El área tegmental ventral (VTA) es otra área del cerebro medio. El grupo más prominente de neuronas dopaminérgicas VTA se proyecta hacia la corteza prefrontal a través de la vía mesocortical y otro grupo más pequeño se proyecta hacia el núcleo accumbens a través de la vía mesolímbica. Juntas, estas dos vías se denominan colectivamente proyección mesocorticolímbica.
El VTA también envía proyecciones dopaminérgicas a la amígdala, la circunvolución cingulada, el hipocampo y el bulbo olfatorio.Las neuronas mesocorticolímbicas juegan un papel central en la recompensa y otros aspectos de la motivación. La literatura acumulada muestra que la dopamina también juega un papel crucial en el aprendizaje aversivo a través de sus efectos en varias regiones del cerebro.
El hipotálamo posterior tiene neuronas de dopamina que se proyectan a la médula espinal, pero su función no está bien establecida. Existe cierta evidencia de que la patología en esta área juega un papel en el síndrome de piernas inquietas, una condición en la cual las personas tienen dificultad para dormir debido a una compulsión abrumadora de mover constantemente partes del cuerpo, especialmente las piernas.
El núcleo arqueado y el núcleo periventricular del hipotálamo tienen neuronas de dopamina que forman una proyección importante: la vía tuberoinfundibular que va a la glándula pituitaria, donde influye en la secreción de la hormona prolactina. La dopamina es el principal inhibidor neuroendocrino de la secreción de prolactina de la glándula pituitaria anterior.
La dopamina producida por las neuronas en el núcleo arqueado se secreta en el sistema portal hipofisario de la eminencia media, que irriga la glándula pituitaria.Las células de prolactina que producen prolactina, en ausencia de dopamina, secretan prolactina continuamente; La dopamina inhibe esta secreción.
En el contexto de la regulación de la secreción de prolactina, la dopamina se denomina ocasionalmente factor inhibidor de prolactina, hormona inhibidora de prolactina o prolactostatina.
La zona incerta, agrupada entre los núcleos arqueado y periventricular, se proyecta a varias áreas del hipotálamo y participa en el control de la hormona liberadora de gonadotropina, que es necesaria para activar el desarrollo de los sistemas reproductores masculino y femenino, después de la pubertad.
Se encuentra un grupo adicional de neuronas secretoras de dopamina en la retina del ojo. Estas neuronas son células amacrinas, lo que significa que no tienen axones. Liberan dopamina en el medio extracelular y son específicamente activos durante las horas del día, quedando en silencio por la noche. Esta dopamina retiniana actúa para mejorar la actividad de las células cónicas en la retina mientras suprime las células de la varilla;
El resultado es aumentar la sensibilidad al color y el contraste durante condiciones de luz brillante, a costa de una sensibilidad reducida cuando la luz es tenue.
Ganglios basales
Las fuentes más grandes e importantes de dopamina en el cerebro de los vertebrados son la sustancia negra y el área tegmental ventral. Estas estructuras están estrechamente relacionadas entre sí y son funcionalmente similares en muchos aspectos. Ambos son componentes de los ganglios basales, una red compleja de estructuras ubicadas principalmente en la base del prosencéfalo.
El componente más grande de los ganglios basales es el cuerpo estriado. La sustancia negra envía una proyección dopaminérgica al estriado dorsal, mientras que el área tegmental ventral envía un tipo similar de proyección dopaminérgica al estriado ventral.
El progreso en la comprensión de las funciones de los ganglios basales ha sido lento. Las hipótesis más populares, en términos generales, proponen que los ganglios basales juegan un papel central en la selección de la acción. La teoría de la selección de acciones en su forma más simple propone que cuando una persona o un animal se encuentra en una situación en la que son posibles varios comportamientos, la actividad en los ganglios basales determina cuál de ellos se ejecuta, liberando esa respuesta de la inhibición mientras continúa inhibiendo otros sistemas motores que si se activaran generarían comportamientos competitivos.Por lo tanto, los ganglios basales, en este concepto, son responsables de iniciar comportamientos, pero no de determinar los detalles de cómo se llevan a cabo.
En otras palabras, esencialmente forman un sistema de toma de decisiones.
Los ganglios basales se pueden dividir en varios sectores, y cada uno participa en el control de tipos particulares de acciones. El sector ventral de los ganglios basales (que contiene el cuerpo estriado ventral y el área tegmental ventral) opera en el nivel más alto de la jerarquía, seleccionando acciones a nivel de todo el organismo.
Los sectores dorsales (que contienen el estriado dorsal y la sustancia negra) operan en niveles más bajos, seleccionando los músculos y movimientos específicos que se utilizan para implementar un patrón de comportamiento dado.
La dopamina contribuye al proceso de selección de acciones en al menos dos formas importantes. Primero, establece el «umbral» para iniciar acciones. Cuanto mayor sea el nivel de actividad de la dopamina, menor será el ímpetu requerido para evocar un comportamiento dado. Como consecuencia, los altos niveles de dopamina conducen a altos niveles de actividad motora y comportamiento impulsivo;
Los bajos niveles de dopamina provocan letargo y reacciones lentas.La enfermedad de Parkinson, en la que los niveles de dopamina en el circuito de sustancia negra se reducen considerablemente, se caracteriza por la rigidez y la dificultad para iniciar el movimiento; sin embargo, cuando las personas con la enfermedad se enfrentan a fuertes estímulos, como una amenaza grave, sus reacciones pueden ser tan intensas como intensas.
Los de una persona sana En la dirección opuesta, las drogas que aumentan la liberación de dopamina, como la cocaína o la anfetamina, pueden producir niveles elevados de actividad, que incluyen, en el extremo, agitación psicomotora y movimientos estereotipados.
El segundo efecto importante de la dopamina es como una señal de «enseñanza». Cuando una acción es seguida por un aumento en la actividad de la dopamina, el circuito de los ganglios basales se altera de una manera que hace que la misma respuesta sea más fácil de evocar cuando surgen situaciones similares en el futuro.
Esta es una forma de condicionamiento operante, en el que la dopamina desempeña el papel de una señal de recompensa.
Recompensa
En el lenguaje utilizado para discutir el sistema de recompensas, la recompensa es la propiedad atractiva y motivadora de un estímulo que induce el comportamiento apetitivo (también conocido como comportamiento de aproximación) y el comportamiento consumatorio. Un estímulo gratificante es aquel que puede inducir al organismo a acercarse y elegir consumirlo.
El placer, el aprendizaje (por ejemplo, el condicionamiento clásico y operante ) y el comportamiento de aproximación son las tres funciones principales de la recompensa. Como un aspecto de la recompensa, el placer proporciona una definición de recompensa;sin embargo, si bien todos los estímulos placenteros son gratificantes, no todos los estímulos gratificantes son placenteros (p.
Ej., recompensas extrínsecas como el dinero). El aspecto motivador o deseable de los estímulos gratificantes se refleja en el comportamiento de aproximación que inducen, mientras que el placer de las recompensas intrínsecas resulta de consumirlos después de adquirirlos. Un modelo neuropsicológico que distingue estos dos componentes de un estímulo intrínsecamente gratificante es el modelo de incentivo de relevancia, donde «querer» o desear (menos comúnmente, «buscar» ) corresponde al comportamiento apetitivo o de acercamiento mientras que «gusta» o el placer corresponde al comportamiento consumatorio.En los drogadictos humanos, «querer» se disocia con «gustar» a medida que aumenta el deseo de usar una droga adictiva, mientras que el placer obtenido al consumirla disminuye debido a la tolerancia a las drogas.
Dentro del cerebro, la dopamina funciona en parte como una señal de recompensa global. Una respuesta inicial de dopamina a un estímulo gratificante codifica información sobre la prominencia, el valor y el contexto de una recompensa. En el contexto del aprendizaje relacionado con la recompensa, la dopamina también funciona como una señal de error de predicción de recompensa, es decir, el grado en que el valor de una recompensa es inesperado.
Según esta hipótesis de Wolfram Schultz, las recompensas que se esperan no producen una segunda respuesta de dopamina fásica en ciertas células dopaminérgicas, pero las recompensas que son inesperadas o mayores de lo esperado, producen un aumento de corta duración en la dopamina sináptica, mientras que la omisión de una recompensa esperada en realidad causa la liberación de dopamina caer por debajo de su nivel de fondo.
La hipótesis del «error de predicción» ha atraído un interés particular de los neurocientíficos computacionales, porque un método de aprendizaje computacional influyente conocido como aprendizaje de diferencia temporal hace un uso intensivo de una señal que codifica el error de predicción. Esta confluencia de teoría y datos ha llevado a una interacción fértil entre neurocientíficos e informáticos interesados en el aprendizaje automático.
La evidencia de los registros de microelectrodos de los cerebros de los animales muestra que las neuronas de dopamina en el área tegmental ventral (VTA) y la sustancia negra están fuertemente activadas por una amplia variedad de eventos gratificantes. Estas neuronas de dopamina sensibles a la recompensa en el VTA y la sustancia negra son cruciales para la cognición relacionada con la recompensa y sirven como el componente central del sistema de recompensa.
La función de la dopamina varía en cada proyección axonal del VTA y sustancia negra; por ejemplo, el VTA– núcleo de proyección de concha accumbens asigna prominencia de incentivo («querer») a estímulos gratificantes y sus claves asociadas, la proyección VTA- corteza orbitofrontal actualiza el valor de diferentes objetivos de acuerdo con su prominencia de incentivos, las proyecciones VTA-amígdala y VTA-hipocampo median la consolidación de los recuerdos relacionados con la recompensa, y tanto el núcleo VTA– núcleo accumbens como la sustancia negra – Las vías del estriado dorsal participan en el aprendizaje de las respuestas motoras que facilitan la adquisición de estímulos gratificantes.
Cierta actividad dentro de las proyecciones dopaminérgicas de VTA también parece estar asociada con la predicción de recompensas.
Placer
Si bien la dopamina tiene un papel central en causar «querer», asociada con las respuestas conductuales apetitivas o de aproximación a estímulos gratificantes, estudios detallados han demostrado que la dopamina no puede ser simplemente equiparada con «gusto» o placer hedónico, como se refleja en la respuesta conductual consumatoria.
La neurotransmisión de dopamina está involucrada en algunos pero no en todos los aspectos de la cognición relacionada con el placer, ya que se han identificado centros de placer tanto dentro del sistema de dopamina (es decir, el núcleo accumbens shell) como fuera del sistema de dopamina (es decir, el pálido ventral y el núcleo parabraquial).
Por ejemplo, estimulación eléctrica directade las vías de la dopamina, usando electrodos implantados en el cerebro, se experimenta como placentero, y muchos tipos de animales están dispuestos a trabajar para obtenerlo. Los medicamentos antipsicóticos reducen los niveles de dopamina y tienden a causar anhedonia, una capacidad disminuida para experimentar placer.
Muchos tipos de experiencias placenteras, como el sexo, comer y jugar videojuegos, aumentan la liberación de dopamina. Todas las drogas adictivas afectan directa o indirectamente a la neurotransmisión de dopamina en el núcleo accumbens; estas drogas aumentan el «deseo» de drogas, lo que lleva al uso compulsivo de drogas, cuando se toman repetidamente en dosis altas, presumiblemente a través de la sensibilización de la prominencia de incentivos..
Las drogas que aumentan las concentraciones sinápticas de dopamina incluyen psicoestimulantes como la metanfetamina y la cocaína. Estos producen aumentos en los comportamientos de «querer», pero no alteran en gran medida las expresiones de placer ni cambian los niveles de saciedad. Sin embargo, las drogas opiáceas como la heroína y la morfina producen aumentos en las expresiones de comportamientos de «me gusta» y «querer».
Además, los animales en los que el sistema de dopamina tegmental ventral se ha vuelto inactivo no buscan comida y morirán de hambre si se los dejan solos, pero si se les lleva comida a la boca, la consumirán y mostrarán expresiones indicativas de placer..
Un estudio clínico de enero de 2019 que evaluó el efecto de un precursor de la dopamina ( levodopa ), un antagonista de la dopamina ( risperidona ) y un placebo sobre las respuestas de recompensa a la música, incluido el grado de placer experimentado durante los escalofríos musicales, medido por los cambios en la actividad electrodérmica así como calificaciones subjetivas:
Se descubrió que la manipulación de la neurotransmisión de dopamina regula bidireccionalmente la cognición del placer (específicamente, el impacto hedónico de la música ) en sujetos humanos. Esta investigación demostró que el aumento de la neurotransmisión de dopamina actúa como una condición sine qua noncondición para reacciones hedónicas placenteras a la música en humanos.
Fuera del sistema nervioso
La dopamina no atraviesa la barrera hematoencefálica, por lo que su síntesis y funciones en áreas periféricas son en gran medida independientes de su síntesis y funciones en el cerebro. Una cantidad sustancial de dopamina circula en el torrente sanguíneo, pero sus funciones allí no están del todo claras.
La dopamina se encuentra en el plasma sanguíneo a niveles comparables a los de la epinefrina, pero en los humanos, más del 95% de la dopamina en el plasma está en forma de sulfato de dopamina, un conjugado producido por la enzima sulfotransferasa 1A3 / 1A4 que actúa sobre Dopamina libre. La mayor parte de este sulfato de dopamina se produce en el mesenterio que rodea partes del sistema digestivo.
Se cree que la producción de sulfato de dopamina es un mecanismo para desintoxicar la dopamina que se ingiere como alimento o se produce por el proceso digestivo; los niveles en el plasma generalmente aumentan más de cincuenta veces después de una comida. El sulfato de dopamina no tiene funciones biológicas conocidas y se excreta en la orina.
La cantidad relativamente pequeña de dopamina no conjugada en el torrente sanguíneo puede ser producida por el sistema nervioso simpático, el sistema digestivo o posiblemente otros órganos. Puede actuar sobre los receptores de dopamina en los tejidos periféricos, o ser metabolizado o convertido en noradrenalina por la enzima dopamina beta hidroxilasa, que se libera en el torrente sanguíneo por la médula suprarrenal.
Algunos receptores de dopamina se encuentran en las paredes de las arterias, donde actúan como vasodilatadores e inhibidores de la liberación de noradrenalina. Estas respuestas podrían ser activadas por la dopamina liberada del cuerpo carotídeobajo condiciones de bajo oxígeno, pero no se sabe si los receptores de dopamina arterial realizan otras funciones biológicamente útiles.
Más allá de su papel en la modulación del flujo sanguíneo, existen varios sistemas periféricos en los que la dopamina circula dentro de un área limitada y realiza una función exocrina o paracrina. Los sistemas periféricos en los que la dopamina juega un papel importante incluyen el sistema inmune, los riñones y el páncreas.
En el sistema inmunitario, la dopamina actúa sobre los receptores presentes en las células inmunes, especialmente los linfocitos. La dopamina también puede afectar las células inmunes en el bazo, la médula ósea y el sistema circulatorio. Además, la dopamina puede ser sintetizada y liberada por las propias células inmunes.
El efecto principal de la dopamina en los linfocitos es reducir su nivel de activación. La importancia funcional de este sistema no está clara, pero ofrece una posible ruta para las interacciones entre el sistema nervioso y el sistema inmune, y puede ser relevante para algunos trastornos autoinmunes.
El sistema dopaminérgico renal se encuentra en las células de la nefrona en el riñón, donde están presentes todos los subtipos de receptores de dopamina. La dopamina también se sintetiza allí, por las células del túbulo, y se descarga en el líquido tubular. Sus acciones incluyen aumentar el suministro de sangre a los riñones, aumentar la tasa de filtración glomerular y aumentar la excreción de sodio en la orina.
Por lo tanto, los defectos en la función renal de la dopamina pueden conducir a una reducción de la excreción de sodio y, en consecuencia, al desarrollo de hipertensión arterial. Existe una fuerte evidencia de que las fallas en la producción de dopamina o en los receptores pueden dar lugar a una serie de patologías que incluyenestrés oxidativo, edema e hipertensión genética o esencial.
El estrés oxidativo en sí mismo puede causar hipertensión. Los defectos en el sistema también pueden ser causados por factores genéticos o presión arterial alta.
En el páncreas, el papel de la dopamina es algo complejo. El páncreas consta de dos partes, un componente exocrino y otro endocrino. La parte exocrina sintetiza y secreta enzimas digestivas y otras sustancias, incluida la dopamina, en el intestino delgado. La función de esta dopamina secretada después de que ingresa al intestino delgado no está claramente establecida:
Las posibilidades incluyen proteger la mucosa intestinal del daño y reducir la motilidad gastrointestinal (la velocidad a la que el contenido se mueve a través del sistema digestivo).
Los islotes pancreáticos forman la parte endocrina del páncreas y sintetizan y secretan hormonas, incluida la insulina, en el torrente sanguíneo. Existe evidencia de que las células beta en los islotes que sintetizan insulina contienen receptores de dopamina, y que la dopamina actúa para reducir la cantidad de insulina que liberan.
La fuente de su aporte de dopamina no está claramente establecida: puede provenir de la dopamina que circula en el torrente sanguíneo y deriva del sistema nervioso simpático, o puede ser sintetizada localmente por otros tipos de células pancreáticas.
Usos médicos
La dopamina como medicamento fabricado se vende con los nombres comerciales Intropin, Dopastat y Revimine, entre otros. Está en la Lista de medicamentos esenciales de la Organización Mundial de la Salud. Se usa más comúnmente como un fármaco estimulante en el tratamiento de la presión arterial baja severa, la frecuencia cardíaca lenta y el paro cardíaco.
Es especialmente importante en el tratamiento de estos en recién nacidos.Se administra por vía intravenosa. Dado que la vida media de la dopamina en plasma es muy corta, aproximadamente un minuto en adultos, dos minutos en recién nacidos y hasta cinco minutos en recién nacidos prematuros, generalmente se administra en un goteo intravenoso continuo en lugar de una sola inyección.
Sus efectos, dependiendo de la dosis, incluyen un aumento en la excreción de sodio por los riñones, un aumento en la producción de orina, un aumento en la frecuencia cardíaca y un aumento en la presión arterial. A dosis bajas, actúa a través del sistema nervioso simpático para aumentar la fuerza de contracción del músculo cardíaco y la frecuencia cardíaca, lo que aumenta el gasto cardíaco y la presión arterial.
Dosis más altas también causan vasoconstricción que aumenta aún más la presión arterial.La literatura anterior también describe dosis muy bajas que se cree que mejoran la función renal sin otras consecuencias, pero las revisiones recientes han concluido que las dosis a niveles tan bajos no son efectivas y en ocasiones pueden ser dañinas.
Si bien algunos efectos resultan de la estimulación de los receptores de dopamina, los efectos cardiovasculares prominentes resultan de la dopamina que actúa en los receptores adrenérgicos α 1, β 1 y β 2.
Los efectos secundarios de la dopamina incluyen efectos negativos sobre la función renal y latidos cardíacos irregulares. La DL 50, o dosis letal que se espera que resulte fatal en el 50% de la población, es de 59 mg / kg (ratón; administrada por vía intravenosa ); 95 mg / kg (ratón; administrado por vía intraperitoneal );
163 mg / kg (rata; administrado por vía intraperitoneal); 79 mg / kg (perro; administrado por vía intravenosa).
Una forma fluorada de L-DOPA conocida como fluorodopa está disponible para su uso en la tomografía por emisión de positrones para evaluar la función de la vía nigrostriatal.
Enfermedades, trastornos y farmacología
El sistema de dopamina desempeña un papel central en varias afecciones médicas importantes, como la enfermedad de Parkinson, el trastorno por déficit de atención con hiperactividad, el síndrome de Tourette, la esquizofrenia, el trastorno bipolar y la adicción. Además de la dopamina en sí, hay muchas otras drogas importantes que actúan sobre los sistemas de dopamina en varias partes del cerebro o el cuerpo.
Algunos se usan con fines médicos o recreativos, pero los neuroquímicos también han desarrollado una variedad de medicamentos de investigación, algunos de los cuales se unen con alta afinidad a tipos específicos de receptores de dopamina y agonizan o antagonizan sus efectos, y muchos que afectan otros aspectos de la fisiología de la dopamina., incluyendoinhibidores del transportador de dopamina, inhibidores de VMAT e inhibidores de enzimas.
Envejecimiento del cerebro
Varios estudios han informado una disminución relacionada con la edad en la síntesis de dopamina y la densidad del receptor de dopamina (es decir, el número de receptores) en el cerebro. Se ha demostrado que esta disminución ocurre en las regiones estriado y extraestriatal. Las disminuciones en los receptores D 1, D 2 y D 3 están bien documentadas.
Se cree que la reducción de la dopamina con el envejecimiento es responsable de muchos síntomas neurológicos que aumentan en frecuencia con la edad, como la disminución del movimiento del brazo y la rigidez.Los cambios en los niveles de dopamina también pueden causar cambios relacionados con la edad en la flexibilidad cognitiva.
Otros neurotransmisores, como la serotonina y el glutamato también muestran una disminución en la producción con el envejecimiento.
Esclerosis múltiple
Los estudios informaron que el desequilibrio de dopamina influye en la fatiga en la esclerosis múltiple. Los pacientes con esclerosis múltiple dopamina inhiben la producción de IL- e IFN-γ por las células mononucleares de sangre periférica.
Enfermedad de Parkinson
La enfermedad de Parkinson es un trastorno relacionado con la edad caracterizado por trastornos del movimiento, como rigidez del cuerpo, ralentización del movimiento y temblor de las extremidades cuando no están en uso. En etapas avanzadas progresa a demencia y eventualmente a la muerte. Los síntomas principales son causados por la pérdida de células secretoras de dopamina en la sustancia negra.
Estas células de dopamina son especialmente vulnerables al daño y a una variedad de insultos, incluida la encefalitis (como se muestra en el libro y la película » Awakenings «), conmociones cerebrales repetidas relacionadas con el deporte y algunas formas de envenenamiento químico como MPTP, puede conducir a una pérdida celular sustancial, produciendo un síndrome parkinsoniano que es similar en sus características principales a la enfermedad de Parkinson.
Sin embargo, la mayoría de los casos de enfermedad de Parkinson son idiopáticos, lo que significa que no se puede identificar la causa de la muerte celular.
El tratamiento más utilizado para el parkinsonismo es la administración de L-DOPA, el precursor metabólico de la dopamina. L-DOPA se convierte en dopamina en el cerebro y en varias partes del cuerpo por la enzima DOPA descarboxilasa. L-DOPA se usa en lugar de la dopamina en sí porque, a diferencia de la dopamina, es capaz de cruzar la barrera hematoencefálica.
A menudo se administra conjuntamente con un inhibidor enzimático de la descarboxilación periférica como la carbidopa o la benserazida, para reducir la cantidad convertida en dopamina en la periferia y aumentar así la cantidad de L-DOPA que ingresa al cerebro. Cuando L-DOPA se administra regularmente durante un período de tiempo prolongado, a menudo comienzan a aparecer una variedad de efectos secundarios desagradables como la discinesia;
Aun así, se considera la mejor opción de tratamiento a largo plazo disponible para la mayoría de los casos de enfermedad de Parkinson.
El tratamiento con L-DOPA no puede restaurar las células de dopamina que se han perdido, pero hace que las células restantes produzcan más dopamina, compensando así la pérdida al menos en cierto grado. En etapas avanzadas, el tratamiento comienza a fallar porque la pérdida de células es tan grave que las restantes no pueden producir suficiente dopamina, independientemente de los niveles de L-DOPA.
Otras drogas que mejoran la función de la dopamina, como la bromocriptina y el pergolida, a veces también se usan para tratar el parkinsonismo, pero en la mayoría de los casos la L-DOPA parece ofrecer la mejor compensación entre los efectos positivos y los efectos secundarios negativos.
Los medicamentos dopaminérgicos que se usan para tratar la enfermedad de Parkinson a veces se asocian con el desarrollo de un síndrome de desregulación de dopamina, que implica el uso excesivo de medicamentos dopaminérgicos y la participación compulsiva inducida por medicamentos en recompensas naturales como el juego y la actividad sexual.
Los últimos comportamientos son similares a los observados en individuos con una adicción conductual.
Adicción a las drogas y psicoestimulantes
La cocaína, las anfetaminas sustituidas (incluida la metanfetamina ), Adderall, metilfenidato (comercializado como Ritalin o Concerta ) y otros psicoestimulantes ejercen sus efectos principalmente o en parte al aumentar los niveles de dopamina en el cerebro mediante una variedad de mecanismos. La cocaína y el metilfenidato son bloqueadores del transportador de dopamina o inhibidores de la recaptación;
Que no inhiben de forma competitiva la recaptación de dopamina, lo que resulta en un aumento de las concentraciones de dopamina en la hendidura sináptica. : 54–58Al igual que la cocaína, las anfetaminas sustituidas y las anfetaminas también aumentan la concentración de dopamina en la hendidura sináptica, pero por diferentes mecanismos.
147–150
Los efectos de los psicoestimulantes incluyen aumentos en la frecuencia cardíaca, la temperatura corporal y la sudoración; mejoras en el estado de alerta, atención y resistencia; aumentos en el placer producido por eventos gratificantes; pero a dosis más altas agitación, ansiedad o incluso pérdida de contacto con la realidad.
Las drogas en este grupo pueden tener un alto potencial de adicción, debido a sus efectos de activación en el sistema de recompensa mediado por dopamina en el cerebro. Sin embargo, algunos también pueden ser útiles, a dosis más bajas, para tratar el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) y la narcolepsia.
Un factor diferenciador importante es el inicio y la duración de la acción. La cocaína puede surtir efecto en segundos si se inyecta o inhala en forma de base libre; Los efectos duran de 5 a 90 minutos. Esta acción rápida y breve hace que sus efectos se perciban fácilmente y, en consecuencia, le da un alto potencial de adicción.
El metilfenidato tomado en forma de píldora, en contraste, puede tomar dos horas para alcanzar niveles máximos en el torrente sanguíneo, y dependiendo de la formulación, los efectos pueden durar hasta 12 horas. Estas acciones lentas y sostenidas reducen el potencial de abuso y lo hacen más útil para tratar el TDAH.
Una variedad de drogas adictivas produce un aumento en la actividad de la dopamina relacionada con la recompensa. Los estimulantes como la nicotina, la cocaína y la metanfetamina promueven mayores niveles de dopamina, que parecen ser el factor principal que causa la adicción. Para otras drogas adictivas como la heroína opioide, el aumento de los niveles de dopamina en el sistema de recompensa solo puede desempeñar un papel menor en la adicción.
Cuando las personas adictas a los estimulantes pasan por la abstinencia, no experimentan el sufrimiento físico asociado con la abstinencia o la abstinencia de alcohol.de los opiáceos en cambio, experimentan antojo, un intenso deseo por la droga caracterizada por irritabilidad, inquietud y otros síntomas de excitación, provocados por la dependencia psicológica.
El sistema de dopamina juega un papel crucial en varios aspectos de la adicción. En la etapa más temprana, las diferencias genéticas que alteran la expresión de los receptores de dopamina en el cerebro pueden predecir si una persona encontrará estimulantes atractivos o aversivos. El consumo de estimulantes produce aumentos en los niveles de dopamina cerebral que duran de minutos a horas.
Finalmente, la elevación crónica de la dopamina que viene con el consumo repetitivo de estimulantes en altas dosis desencadena un amplio conjunto de cambios estructurales en el cerebro que son responsables de las anormalidades de comportamiento que caracterizan una adicción.El tratamiento de la adicción a los estimulantes es muy difícil, porque incluso si cesa el consumo, el deseo que viene con la abstinencia psicológica no lo hace.
Incluso cuando el deseo parece extinguirse, puede resurgir cuando se enfrentan a estímulos asociados con la droga, como amigos, lugares y situaciones. Las redes de asociación en el cerebro están muy interconectadas.
Psicosis y fármacos antipsicóticos
A principios de la década de 1950, los psiquiatras descubrieron que una clase de medicamentos conocidos como antipsicóticos típicos (también conocidos como tranquilizantes principales ) a menudo eran eficaces para reducir los síntomas psicóticos de la esquizofrenia. La introducción del primer antipsicótico ampliamente utilizado, la clorpromazina (torazina), en la década de 1950, condujo a la liberación de muchos pacientes con esquizofrenia de las instituciones en los años siguientes.
En la década de 1970, los investigadores entendieron que estos antipsicóticos típicos funcionaban como antagonistas en los receptores D2. Esta realización condujo a la llamadahipótesis de la esquizofrenia sobre la dopamina, que postula que la esquizofrenia es causada en gran medida por la hiperactividad de los sistemas de dopamina del cerebro.
La hipótesis de la dopamina obtuvo un apoyo adicional de la observación de que los síntomas psicóticos a menudo se intensificaron con estimulantes que aumentan la dopamina, como la metanfetamina, y que estos medicamentos también podrían producir psicosis en personas sanas si se toman en dosis suficientemente grandes.
En las décadas siguientes se desarrollaron otros antipsicóticos atípicos que tuvieron menos efectos secundarios graves. Muchos de estos medicamentos más nuevos no actúan directamente sobre los receptores de dopamina, sino que producen alteraciones en la actividad de la dopamina indirectamente.Estas drogas también se usaron para tratar otras psicosis.
Los fármacos antipsicóticos tienen un efecto ampliamente supresor en la mayoría de los tipos de comportamiento activo, y en particular reducen el comportamiento delirante y agitado característico de la psicosis manifiesta.
Sin embargo, observaciones posteriores han hecho que la hipótesis de la dopamina pierda popularidad, al menos en su forma original simple. Por un lado, los pacientes con esquizofrenia generalmente no muestran niveles apreciablemente aumentados de actividad cerebral de dopamina. Aun así, muchos psiquiatras y neurocientíficos continúan creyendo que la esquizofrenia implica algún tipo de disfunción del sistema de dopamina.
Sin embargo, a medida que la «hipótesis de la dopamina» ha evolucionado con el tiempo, los tipos de disfunciones que postula tienden a volverse cada vez más sutiles y complejos.
El psicofarmacólogo Stephen M. Stahl sugirió en una revisión de 2018 que en muchos casos de psicosis, incluida la esquizofrenia, tres redes interconectadas basadas en dopamina, serotonina y glutamato, cada una por sí misma o en varias combinaciones, contribuyeron a una sobreexcitación de los receptores D2 de dopamina en el estriado ventral.
Trastorno por déficit de atención con hiperactividad
La neurotransmisión de dopamina alterada está implicada en el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH), una condición asociada con un control cognitivo deteriorado, que a su vez conduce a problemas con la regulación de la atención ( control atencional ), comportamientos inhibitorios ( control inhibitorio ) y olvido de cosas o detalles faltantes ( trabajo memoria ), entre otros problemas.
Existen vínculos genéticos entre los receptores de dopamina, el transportador de dopamina y el TDAH, además de los vínculos con otros receptores y transportadores de neurotransmisores. La relación más importante entre la dopamina y el TDAH involucra los medicamentos que se usan para tratar el TDAH.Algunos de los agentes terapéuticos más efectivos para el TDAH son los psicoestimulantes como el metilfenidato (Ritalin, Concerta) y la anfetamina (Adderall, Dexedrine), medicamentos que aumentan los niveles de dopamina y norepinefrina en el cerebro.
Los efectos clínicos de estos psicoestimulantes en el tratamiento del TDAH están mediados por la activación indirecta de los receptores de dopamina y noradrenalina, específicamente el receptor de dopamina D 1 y el adrenoceptor α 2, en la corteza prefrontal.
Dolor
La dopamina desempeña un papel en el procesamiento del dolor en múltiples niveles del sistema nervioso central, incluida la médula espinal, el gris periacueductal, el tálamo, los ganglios basales y la corteza cingulada. Los niveles disminuidos de dopamina se han asociado con síntomas dolorosos que ocurren con frecuencia en la enfermedad de Parkinson.
Las anomalías en la neurotransmisión dopaminérgica también ocurren en varias afecciones clínicas dolorosas, como el síndrome de boca ardiente, la fibromialgia y el síndrome de piernas inquietas.
Náuseas
Las náuseas y los vómitos están determinados en gran medida por la actividad en el área postrema en la médula del tronco encefálico, en una región conocida como la zona de activación de los quimiorreceptores. Esta área contiene una gran población de receptores de dopamina tipo D2. En consecuencia, las drogas que activan los receptores D2 tienen un alto potencial de causar náuseas.
Este grupo incluye algunos medicamentos que se administran para la enfermedad de Parkinson, así como otros agonistas de la dopamina como la apomorfina. En algunos casos, los antagonistas de los receptores D2 como la metoclopramidason útiles como medicamentos contra las náuseas.
Biología comparativa y evolución
Microorganismos
No hay informes de dopamina en arqueas, pero se ha detectado en algunos tipos de bacterias y en el protozoo llamado Tetrahymena. Quizás lo más importante es que hay tipos de bacterias que contienen homólogos de todas las enzimas que los animales usan para sintetizar dopamina. Se ha propuesto que los animales derivan su maquinaria de síntesis de dopamina de las bacterias, a través de la transferencia horizontal de genes que puede haber ocurrido relativamente tarde en el tiempo evolutivo, tal vez como resultado de la incorporación simbiótica de bacterias en las células eucariotas que dio lugar amitocondrias.
Animales
La dopamina se usa como neurotransmisor en la mayoría de los animales multicelulares. En las esponjas solo hay un informe único de la presencia de dopamina, sin indicación de su función; sin embargo, se ha informado de dopamina en el sistema nervioso de muchas otras especies simétricas radialmente, incluidas las medusas cnidarios, la hidra y algunos corales.
Esto data de la aparición de la dopamina como neurotransmisor desde la aparición más temprana del sistema nervioso, hace más de 500 millones de años en el Período Cámbrico. La dopamina funciona como neurotransmisor en vertebrados,equinodermos, artrópodos, moluscos y varios tipos de gusanos.
En cada tipo de animal que ha sido examinado, se ha visto que la dopamina modifica el comportamiento motor. En el organismo modelo, el nematodo Caenorhabditis elegans, reduce la locomoción y aumenta los movimientos de exploración de alimentos; en los gusanos planos produce movimientos «en forma de tornillo»;
En sanguijuelas inhibe la natación y promueve el gateo. En una amplia gama de vertebrados, la dopamina tiene un efecto «activador» sobre el cambio de comportamiento y la selección de respuesta, comparable a su efecto en los mamíferos.
También se ha demostrado que la dopamina desempeña un papel importante en el aprendizaje de recompensa, en todos los grupos de animales. Como en todos los vertebrados, los invertebrados, como los gusanos redondos, los gusanos planos, los moluscos y las moscas comunes de la fruta, pueden ser entrenados para repetir una acción si es seguido de manera constante por un aumento en los niveles de dopamina.
En las moscas de la fruta, distintos elementos para el aprendizaje de recompensa sugieren una estructura modular para el sistema de procesamiento de recompensa de insectos que es muy similar al de los mamíferos. Por ejemplo, la dopamina regula el aprendizaje a corto y largo plazo en monos;En las moscas de la fruta, diferentes grupos de neuronas de dopamina median las señales de recompensa para los recuerdos a corto y largo plazo.
Durante mucho tiempo se creía que los artrópodos eran una excepción a esto, ya que se consideraba que la dopamina tenía un efecto adverso. Se observó que la recompensa estaba mediada por la octopamina, un neurotransmisor estrechamente relacionado con la noradrenalina. Sin embargo, estudios más recientes han demostrado que la dopamina juega un papel importante en el aprendizaje de recompensa en moscas de la fruta.
También se ha descubierto que el efecto gratificante de la octopamina se debe a que activa un conjunto de neuronas dopaminérgicas a las que no se había accedido previamente en la investigación.
Plantas
Muchas plantas, incluida una variedad de plantas alimenticias, sintetizan dopamina en diversos grados. Las concentraciones más altas se han observado en las bananas: la pulpa de la fruta de las bananas rojas y amarillas contiene dopamina en niveles de 40 a 50 partes por millón en peso. Las papas, el aguacate, el brócoli y las coles de Bruselas también pueden contener dopamina en niveles de 1 parte por millón o más;
Las naranjas, tomates, espinacas, frijoles y otras plantas contienen concentraciones medibles de menos de 1 parte por millón. La dopamina en las plantas se sintetiza a partir del aminoácido tirosina, mediante mecanismos bioquímicos similares a los que usan los animales.Se puede metabolizar de varias maneras, produciendo melanina y una variedad de alcaloides como subproductos.
Las funciones de las catecolaminas de las plantas no se han establecido claramente, pero hay evidencia de que juegan un papel en la respuesta a factores estresantes como la infección bacteriana, actúan como factores promotores del crecimiento en algunas situaciones y modifican la forma en que los azúcares son metabolizado Los receptores que median estas acciones aún no han sido identificados, ni tienen los mecanismos intracelulares que activan.
La dopamina consumida en los alimentos no puede actuar sobre el cerebro porque no puede cruzar la barrera hematoencefálica. Sin embargo, también hay una variedad de plantas que contienen L-DOPA, el precursor metabólico de la dopamina. Las concentraciones más altas se encuentran en las hojas y las vainas de frijol de las plantas del género Mucuna, especialmente en Mucuna pruriens (frijoles de terciopelo), que se han utilizado como fuente de L-DOPA como medicamento.
Otra planta que contiene cantidades sustanciales de L-DOPA es Vicia faba, la planta que produce habas (también conocidas como «habas»). Sin embargo, el nivel de L-DOPA en los frijoles es mucho más bajo que en las cáscaras de vainas y otras partes de la planta.Las semillas de los árboles Cassia y Bauhinia también contienen cantidades sustanciales de L-DOPA.
En una especie de alga verde marina Ulvaria obscura, un componente importante de algunas floraciones de algas, la dopamina está presente en concentraciones muy altas, estimadas en 4.4% del peso seco. Hay evidencia de que esta dopamina funciona como una defensa anti- herbívoro, reduciendo el consumo de caracoles e isópodos.
Como precursor de la melanina
Las melaninas son una familia de sustancias pigmentadas oscuras que se encuentran en una amplia gama de organismos. Químicamente están estrechamente relacionados con la dopamina, y existe un tipo de melanina, conocida como dopamina-melanina, que puede sintetizarse por oxidación de dopamina a través de la enzima tirosinasa.
La melanina que oscurece la piel humana no es de este tipo: se sintetiza por una vía que utiliza L-DOPA como precursor pero no dopamina. Sin embargo, existe evidencia sustancial de que la neuromelanina que da un color oscuro a la sustancia negra del cerebro es al menos en parte dopamina-melanina.
La melanina derivada de la dopamina probablemente también aparece en al menos algunos otros sistemas biológicos. Es probable que parte de la dopamina en las plantas se use como precursor de la dopamina-melanina. Los patrones complejos que aparecen en las alas de las mariposas, así como las rayas en blanco y negro en los cuerpos de las larvas de insectos, también se cree que son causados por acumulaciones espacialmente estructuradas de dopamina-melanina.
Historia y desarrollo
La dopamina fue sintetizada por primera vez en 1910 por George Barger y James Ewens en Wellcome Laboratories en Londres, Inglaterra y fue identificada por primera vez en el cerebro humano por Kathleen Montagu en 1957. Fue nombrada dopamina porque es una monoamina cuyo precursor en el Barger- La síntesis de Ewens es 3,4- d ihydr o xy p fenil a lanina (levodopa o L-DOPA).
La función de la dopamina como neurotransmisor fue reconocida por primera vez en 1958 por Arvid Carlsson y Nils-Åke Hillarp en el Laboratorio de Farmacología Química del Instituto Nacional del Corazón de Suecia. Carlsson recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2000por demostrar que la dopamina no solo es un precursor de la noradrenalina (noradrenalina) y la epinefrina (adrenalina), sino que también es un neurotransmisor.
Polidopamina
La investigación motivada por proteínas polifenólicas adhesivas en mejillones condujo al descubrimiento en 2007 de que una amplia variedad de materiales, si se colocan en una solución de dopamina a un pH ligeramente básico, se recubrirán con una capa de dopamina polimerizada, a menudo denominada polidopamina.
Esta dopamina polimerizada se forma mediante una reacción de oxidación espontánea y es formalmente un tipo de melanina. La síntesis generalmente implica la reacción del clorhidrato de dopamina con Tris como base en agua. La estructura de la polidopamina es desconocida.
Se pueden formar recubrimientos de polidopamina en objetos que varían en tamaño desde nanopartículas hasta grandes superficies. Las capas de polidopamina tienen propiedades químicas que tienen el potencial de ser extremadamente útiles, y numerosos estudios han examinado sus posibles aplicaciones. En el nivel más simple, se pueden usar para proteger contra el daño de la luz o para formar cápsulas para la administración de medicamentos.
En un nivel más sofisticado, sus propiedades adhesivas pueden hacerlos útiles como sustratos para biosensores u otras macromoléculas biológicamente activas.
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Los autores proponen que la mejora observada en la dopamina con cáscara de NAcc probablemente refleje prominencia motivacional general, tal vez debido al alivio de un estado de miedo inducido por CS cuando los EE. UU. (Choque del pie) no se entrega. Este razonamiento está respaldado por un informe de Budygin y colegas 112 que muestra que, en ratas anestesiadas, la terminación del pinzamiento de la cola da como resultado una liberación aumentada de dopamina en el caparazón.
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