La dopamina és un neurotransmissor present en una gran varietat d'animals, tant vertebrats com invertebrats. Al cervell, aquesta fenitilamina funciona com a neurotransmissor que activa cinc tipus de receptors (D1, D2, D3, D4, D5) i les seves variants. És produïda en diverses àrees del cervell, sobretot a la substància negra i a l'àrea ventral tegmental. A part, també és una neurohormona relacionada amb l'hipotàlem, la funció principal de la qual és inhibir l'alliberament de prolactina de l'adenohipòfisi. La dopamina pot ser subministrada com a medicament que actua sobre el sistema nerviós simpàtic, provocant un conjunt d'efectes tals com l'augment de la pressió sanguínia o de les pulsacions. Tot i això, com que la dopamina no pot passar directament de la sang al sistema nerviós central, presa com a droga no l'afecta directament.
Per augmentar la quantitat de dopamina en el cervell dels pacients que pateixen la malaltia de Parkinson o la distonia en la resposta a dopa, es pot utilitzar L-DOPA, la qual, com que és un precursor de la dopamina, pot travessar les membranes entre la sang i el cervell i així actuar.
Història Les funcions de neurotransmissor de la dopamina van ser descobertes el 1958 per Arvid Carlsson i Nils-Ake Hillarp al Laboratory for Chemical Pharmacology of the National Heart Institute of Sweden. El terme «dopamina» li va ser donat perquè era una monoamina, i el seu precursor sintètic era la 3,4-dihidroxifenilalanina (L-DOPA).
Arvid Carlsson va ser guardonat el 2000 amb el premi Nobel de Psicologia i Medicina per haver demostrat que la dopamina no era només un precursor de la norepinefrina (noradrenalina) i l'epinefrina (adrenalina), sinó que també era un neurotransmissor en si. La dopamina va ser sintetitzada per primer cop el 1910 per George Barger i James Ewens al Wellcome Laboratories de Londres.
Bioquímica miniatura|esquerra|Biosíntesi de la dopamina miniatura|Biodegradació de la dopamina
Nom i família La fórmula química de la dopamina és C6H3(OH)2-CH2-CH2-NH2, i el seu nom és 4-(2-aminoetil)benze-1,2-diol. La forma abreviada n'és DA.
Com que és del gènere de les catecolamines, la dopamina és precursora de la norepinefrina (noradrenalina) i l'epinefrina (adrenalina) a les vies de biosíntesi d'aquests neurotransmissors.
Biosíntesi Se sintetitza al propi cos, principalment al teixit nerviós, a la medul·la espinal i a les glàndules suprarenals. Primer de tot, s'hidroxilen els aminoàcids L-tirosina a L-DOPA amb l'enzim tirosina 3-monooxigenasa (anomenada també tirosina hidroxilasa). Després, la L-DOPA pateix una descarboxilació que porta a terme la L-aminoàcid aromàtic descarboxilasa (en el cas de la dopamina és la dopa descarboxilasa). Llavors, en algunes neurones és transformada a norepinefrina per la dopamina beta-hidroxilasa. A les neurones, la dopamina ja sintetitzada s'emmagatzema en vesícules que seran alliberades a la sinapsi quan el potencial d'acció arribi al final de l'axó (on es troben les vesícules).
Inactivació i degradació La dopamina pot ser inactivada per una via de recaptació mitjançada per transportadors. Llavors es degrada per la catecol-O-metil transferasa (COMT) i la monoamina oxidasa (MAO). La dopamina que no ha pogut ser degradada es torna a emmagatzemar en vesícules per ser reutilitzada.
Funcions al cervell La dopamina té diverses funcions al cervell que afecten el comportament, el moviment, l'estat anímic, la recompensa, la inhibició d'hormones (prolactina), la son, l'atenció, l'aprenentatge i d'altres.
Les neurones dopaminèrgiques, és a dir, les que utilitzen la dopamina com a neurotransmissor primari, estan situades principalment a l'àrea ventral tegmental del cervell (VTA), a la substància negra i al nucli arcuat de l'hipotàlem.
Hi ha hipòtesis que la dopamina transmet erròniament la predicció d'una sensació de recompensa, tot i que és una idea bastant qüestionada. Segons aquestes hipòtesis, s'observen respostes de les neurones dopaminèrgiques quan apareix una recompensa inesperada. Aquestes respostes es traslladen a l'inici d'un estímul condicionat després de repetits aparellaments amb la recompensa. A més, quan s'omet la recompensa esperada les neurones dopaminèrgiques es deprimeixen. Això ha portat a pensar que les neurones de dopamina codifiquen l'error de predicció dels resultats de recompensa.
Per això, en la nostra vida diària, els éssers vius intentem repetir els comportaments que ens porten a rebre el màxim de recompenses. Per aquest fet, es creu que la dopamina proporciona un senyal per activar l'aprenentatge a diferents parts del cervell responsables de l'adquisició del comportament. La diferència temporal de l'aprenentatge proporciona un model computacional que descriu com el fet que les neurones de dopamina s'equivoquin a l'hora de predir es fa servir com a senyal d'aprenentatge.
El sistema de recompensa dels insectes, més que dopamina, utilitza l'octopamina, la qual sembla homòloga de la norepinefrina. En els insectes la dopamina actua com a senyal de càstig i és necessària per generar una memòria de repulsió.
Anatomia Les neurones de dopamina formen un sistema neurotransmissor que s'origina a la substància negra, a l'àrea ventral tegmental (VTA) i a l'hipotàlem. Aquestes neurones escampen els seus axons per les àrees del cervell a través de quatre vies principals:
Mesocortical Mesolímbica Nigrostriatal Tuberoinfundibular
Aquesta innervació explica molts dels efectes de quan s'activa el sistema de dopamina. Per exemple, la via mesolímbica connecta el VTA amb el nucli accumbens, els quals són elements centrals del sistema de recompensa cerebral.
Moviment Mitjançant els receptors de dopamina, del D1 fins al D5, la dopamina redueix la influència de la via indirecta i incrementa les accions de la via directa dins els ganglis basals.
Si se sintetitza poca dopamina, pot arribar a originar-se la malaltia de Parkinson, la qual provoca que els individus perdin el control dels seus moviments i no els puguin realitzar de manera pausada i suau. El blefaroespasme també pot estar associat amb un polimorfisme al receptor de dopamina D5.
Coneixements i còrtex frontal Als lòbuls frontals, la dopamina controla el flux d'informació provinent d'altres àrees del cervell. Si hi ha trastorns de la dopamina en aquestes zones del cervell, poden aparèixer diversos problemes en les funcions neurocognitives, com dificultats en la memorització, l'atenció, la capacitat de resoldre problemes, etc. Si hi ha concentracions baixes de dopamina al còrtex prefrontal, hi ha dèficit d'atenció. S'ha trobat que els receptors D1 i D4 són responsables dels efectes cognitius de la dopamina. Això pot ser degut a un augment de la densitat de proteïnes de transport en la membrana plasmàtica, que eliminen la dopamina de la sinapsi massa ràpidament.
Pot passar també al revés, que hi hagi un excés de dopamina. Malgrat tot, hi ha medicaments antipsicòtics que actuen com a antagonistes de la dopamina i s'utilitzen en tractaments dels símptomes positius de l'esquizofrènia. Encara que la majoria dels antipsicòtics actuen sobre els D2, n'hi ha també de més atípics que actuen sobre els D1, D3 i D4. http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6T99-3YYTH6C-3P&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=7fda10d8dad0b9937580f6371eebb2d5
Regulació de la secreció de prolactina La dopamina és el principal inhibidor neuroendocrí de la prolactina (alliberada per la glàndula hipòfisi).
La dopamina que sintetitzen les neurones del nucli arcuat de l'hipotàlem se secreta directament als vasos sanguinis de la regió hipotàlem-hipòfisi. Les cèl·lules lactotropes, sintetitzadores de prolactina, no paren mai de secretar-ne quan hi ha manca de dopamina; la dopamina inhibeix la seva secreció. Per això, entenent la dopamina com a reguladora de la secreció de prolactina, se l'ha anomenat factor d'inhibició de la prolactina (PIF), hormona d'inhibició de la prolactina (PIH) o prolactostatina.
Motivació i plaer Reforç La dopamina s'associa sovint al sistema del cervell que proporciona plaer, subministrant sentiments de goig o reforç per motivar les persones a dur a terme determinades accions.
S'allibera sobretot al nucli accumbens i al còrtex prefrontal quan experimentem sensacions de recompensa com el menjar, el sexe, les drogues (generen una secreció de dopamina forçada artificialment) o un estímul neutre que es pugui associar amb aquests.
En estudis nous s'ha indicat que l'agressivitat pot estimular l'alliberament de dopamina. Aquesta teoria ha estat altament discutida quan es parla de drogues com la cocaïna, la nicotina o les amfetamines, les quals porten de manera directa o indirecta a un augment de la concentració de dopamina a la via de recompensa mesolímbica, així com en relació amb les teories neurobiològiques d'addicció química a aquestes substàncies (no addicció psicològica), discutint que la via de la dopamina està alterada de manera patològica en les persones addictes.Vanderbilt University (2008, January 15). Aggression As Rewarding As Sex, Food And Drugs, New Research Shows. ScienceDaily.
Inhibició de la recaptació i expulsió La cocaïna i les amfetamines inhibeixen la recaptació de dopamina, però ho fan amb mecanismes d'acció diferents. La cocaïna bloqueja el transportador de dopamina i inhibeix de manera competitiva la seva captació per augmentar el temps de vida de la dopamina i augmentar els nivells de dopamina fins a un 150%.
Les amfetamines, com la cocaïna, augmenten la concentració de dopamina als espais sinàptics, però per un mecanisme diferent. Les amfetamines tenen una estructura semblant a la dopamina i això els confereix la capacitat de col·locar-se i entrar als botons terminals de les neurones presinàptiques, com si es tractés de molècules de dopamina, mitjançant els transportadors de dopamina i difonent-se en la membrana neural directament. Un cop dins, forcen les molècules de dopamina a sortir de les vesícules on es troben emmagatzemades i les expulsen cap a l'espai sinàptic per fer funcionar a la inversa els transportadors de dopamina.
Prominència d'incentius Alguns investigadors han posat en dubte el paper de la dopamina en l'experimentació del plaer. S'ha dit que està més relacionada amb el sentiment que generen els desitjos anticipats i la motivació (voler fer o voler tenir les coses) que no en el plaer instantani, en viu.
Aprenentatge i comportament de cerca de recompensa Les neurones dopaminèrgiques del mig del cervell són la principal font de dopamina en aquest òrgan. S'ha vist que la dopamina està involucrada en el control dels moviments, la senyalització d'error en la predicció de recompensa, la motivació i l'aprenentatge.
Els nivells de dopamina cerebrals quasi nuls són senyals molt importants de la malaltia de Parkinson. Altres malalties també han estat associades a trastorns amb la dopamina, com ara l'esquizofrènia, l'autisme, les faltes d'atenció per hiperactivitat i l'abús de drogues. Els comportaments que busquen obtenir recompenses estan molt relacionats amb la dopamina, com el consum i l'addicció.
Recentment, es proposa que els excitadors de les neurones de dopamina són una substància motivacional generada a partir de les anticipacions a recompenses. Aquesta hipòtesi està basada en l'evidència que, quan la recompensa és major que l'esperada, l'excitació en algunes neurones dopaminèrgiques augmenta i com a conseqüència augmenta el desig o la motivació per la recompensa. Malgrat tot, s'ha trobat que mentre algunes neurones de dopamina reaccionen de la manera esperada, com una neurona de recompensa, altres no ho fan, sinó que sembla que responen com si no s'hagués predit anteriorment.