definizione – caratteristiche chimiche
Importante neurotrasmettitore endogeno della famiglia delle catecolamine, derivati dall’amminoacido tirosina,
contraddistinta dalla presenza di pirocatecolo [C6H4(OH)2], a cui si lega un gruppo etilamminico (CH2-CH2-NH2); la dopamina è un precursore della noradrenalina e dell’adrenalina: il suo nome chimico è 4-(2-amminoetil)benzene-1,2-diolo e la sua formula chimica C6H3(OH)2-(CH2)2-NH2.
produzione -metabolismo
La dopamina è prodotta nella midollare del surrene e, soprattutto, in diverse aree del cervello, dai cosiddetti neuroni dell’area dopaminergica, tra cui la pars compacta della substantia nigra e l’area tegmentale ventrale (ATV) del mesencefalo: grandi quantità si trovano nei gangli della base, soprattutto nel telencefalo, nell’accumbens, nel tubercolo olfattorio, nel nucleo centrale dell’amigdala, nell’eminenza mediana e in alcune zone della corteccia frontale; è anche un neuro ormone rilasciato dall’ipotalamo, con funzione inibitoria sul rilascio della prolattina da parte del lobo anteriore dell’ipofisi.
Curiosamente, la dopamina è stata prima sintetizzata in laboratorio e poi ritrovata nei tessuti encefalici umani: nel 1910, George Barger e James Ewens, identificarono la molecola per conto della Wellcome di Londra; solo nel 1957, la ricercatrice inglese Kathleen Montagu, del Runwell Hospital di Londra, evidenziò la presenza di dopamina all’interno dell’encefalo; occorre però attendere il 1958 perché gli scienziati Arvid Carlsson e Nils-Ake Hillarp, dipendenti dei Laboratori di Farmacologia Chimica dell’Istituto Nazionale Cuore di Svezia, individuassero e descrissero per la prima volta il ruolo di neurotrasmettitore ricoperto dalla dopamina. Per questo suo importante ritrovamento e per aver stabilito che la dopamina non è soltanto un precursore di norepinefrina ed epinefrina, Arvid Carlsson ricevette anche il premio Nobel in Fisiologia o Medicina.
All’interno del cervello questa feniletilammina funziona da neurotrasmettitore, tramite l’attivazione dei recettori dopaminici specifici e subrecettori: viene prodotta a partire dall’amminoacido L-tirosina attraverso una iniziale idrossilazione (che la trasforma in L-DOPA) e la seguente decarbossilazione; in alcuni neuroni, la dopamina viene trasformata in noradrenalina da parte della dopamina β-idrossilasi.
Nei neuroni secernenti dopamina, una volta sintetizzata e confezionata in vescicole sinaptiche che vengono rilasciate nelle sinapsi in risposta a un potenziale d’azione presinaptico: una volta liberata nello spazio sinaptico, viene rapidamente ricaptata da parte della stessa terminazione nervosa; una volta ricatturata, la dopamina viene degradata attraverso due principali diversi meccanismi: le deamminazione per mezzo delle MAO (monoamino ossidasi) o tramite metilazione da parte delle COMT (catecol o-metiltransferasi); Entrambe le modalità di degradazione naturale della dopamina portano alla formazione di una sostanza, nota come acido omovanilico (HVA).
funzioni
Dopo il suo rilascio nello spazio sinaptico, la dopamina esercita i propri effetti interagendo con i cosiddetti cinque sottotipi diversi di recettori dopaminergici (D1, D2, D3, D4, D5): gli effetti cellulari della dopamina variano secondo il recettore dopaminergico coinvolto nell’interazione. La dopamina svolge numerose funzioni, sia a livello del sistema nervoso centrale, sia a livello del sistema nervoso periferico:
⇒ controllo del movimento – le capacità motorie dell’essere umano dipendono dal rilascio di dopamina da parte dei neuroni della substantia nigra, per effetto della stimolazione effettuata dai gangli della base; livelli anomali di dopamina (inferiore al normale) provocano rallentamento e perdita della coordinazione dei movimenti (morbo di Parkinson), mentre, viceversa, un incremento della concentrazione dopaminica induce l’esecuzione di movimenti non necessari, molto simili a dei tic. La regolazione del rilascio di dopamina, da parte della substantia nigra, è fondamentale affinché l’essere umano possa muoversi correttamente, eseguendo gesti coordinati e alla giusta velocità.
⇒ meccanismo di secrezione dell’ormone prolattina – i neuroni dopaminergici del nucleo arcuato e del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo hanno la facoltà di inibire la secrezione della prolattina, da parte delle cellule lattotrope dell’ipofisi; l’assenza o la ridotta presenza di dopamina, implica un incremento della produzione d quest’ormone. La dopamina che inibisce la secrezione di prolattina prende il nome alternativo di “fattore inibente la prolattina” (PIF).
⇒ controllo delle capacità di memoria – adeguati livelli di dopamina nella corteccia prefrontale migliorano la cosiddetta memoria di lavoro, ovvero della capacità di mantenere (temporaneamente) o per manipolare le informazioni, durante l’esecuzione di differenti compiti cognitivi, come la comprensione, l’apprendimento e il ragionamento; se i livelli di dopamina diminuiscono o aumentano, la memoria di lavoro comincia a risentirne.
⇒ meccanismi di ricompensa e piacere – l’encefalo umano rilascia dopamina quando “vive” circostanze o attività gradite: gli stimoli motivazionali, che hanno un effetto positivo e di gratificazione, siano essi fisiologici come il sesso, il cibo, l’acqua o artificiali, come la musica, ma anche le sostanze stupefacenti (anfetamina e cocaina) stimolano i neuroni dell’area dopaminergica del nucleus accumbens, funzionalmente integrato nelle circuitazioni limbiche ed extra-piramidali; all’opposto, lesioni dei neuroni o il blocco dei recettori dopaminergici di questa area sopprime le sensazioni piacevoli. Il nucleus accumbens, svolge un ruolo critico nel mediare gli effetti di rinforzo positivo acuto (soddisfazione) delle sostanze stupefacenti d’abuso, e negli aspetti motivazionali della sospensione, dopo assunzione in cronico, quindi nel rinforzo negativo (punizione), proprio del fenomeno astinenziale. Amfetamina, cocaina, nicotina (e altri alcaloidi contenuti nelle sigarette), stimolando i recettori D1 e D2, aumentano il tono dopaminergico, stimolandone il rilascio sinaptico e/o bloccandone la ricaptazione neuronale; alcuni studi neuro-farmacologici hanno indicato che le caratteristiche di rinforzo positivo della cocaina sono bloccate dalla somministrazione d’antagonisti dei recettori dopaminergici. È stato osservato che il blocco selettivo dei recettori D2 incrementa la liberazione di dopamina, con un incremento delle sensazioni di piacere: alcune terapie farmacologiche utilizzano questo principio per il trattamento della depressione (inibizione del recettore D2 per risollevare il tono dell’umore).
⇒ controllo delle capacità di attenzione – alcuni studi hanno evidenziato una relazione fra concentrazioni ridotte di dopamina nella corteccia prefrontale e l’insorgenza della sindrome da deficit di attenzione e iperattività (ADHD); le capacità di attenzione assumono rilevanza anche per gli squilibri della memoria di lavoro.
⇒ controllo di alcuni aspetti del comportamento e di alcune funzioni cognitive – Il legame tra dopamina e abilità cognitive è evidente in tutte le condizioni morbose caratterizzate da un’alterazione dei neuroni dopaminergici della corteccia prefrontale; in tali condizioni si osserva un decadimento delle funzioni neurocognitive e le capacità di problem-solving. Secondo alcuni ricercatori, i processi di senescenza sono riconducibili al calo dei livelli di dopamina nel sistema nervoso, in particolare per quello che riguarda il declino delle funzioni cerebrali, che sarebbe dovuto, in parte, proprio alla diminuzione della concentrazione di questo neurotrasmettitore nel sistema nervoso.
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