Generalidad
La dopamina es un importante neurotransmisor de la familia de las catecolaminas, con una función de control sobre: el movimiento, la llamada memoria de trabajo, la sensación de placer, recompensa, producción de prolactina, mecanismos de regulación del sueño, algunas facultades cognitivas y capacidad de atención.
El área dopaminérgica incluye varios sitios del cerebro, incluido el pars compacta de El sustancia negra y el área tegmental ventral del mesencéfalo.
Los niveles anormales de dopamina son responsables de varias condiciones patológicas. Una de estas condiciones patológicas es la conocida enfermedad de Parkinson.
¿Qué es la dopamina?
La dopamina es una molécula orgánica, perteneciente a la familia de las catecolaminas, que desempeña el importante papel de neurotransmisor en el cerebro de los seres humanos y otros animales.
La dopamina es también la molécula precursora de la cual las células, mediante procesos específicos, derivan otros dos neurotransmisores de la familia de las catecolaminas: la norepinefrina (o noradrenalina) y la epinefrina (o adrenalina).
¿QUÉ SON LOS NEUROTRANSMISORES?
Los neurotransmisores son sustancias químicas que permiten que las células del sistema nervioso, las llamadas neuronas, se comuniquen entre sí.
En las neuronas, los neurotransmisores residen dentro de pequeñas vesículas; las vesículas son comparables a sacos, delimitados por una doble capa de fosfolípidos, muy similar a la de la membrana citoplasmática de una célula eucariota sana genérica.
Dentro de las vesículas, los neurotransmisores permanecen como inertes, hasta que llega un impulso nervioso a las neuronas en las que residen.
Los impulsos nerviosos, de hecho, estimulan la liberación de las vesículas por parte de las neuronas que las contienen.
Con la liberación de las vesículas, los neurotransmisores escapan de las células nerviosas, ocupan el llamado espacio sináptico (que es un espacio particular entre dos neuronas muy próximas) e interactúan con las neuronas vecinas, para ser precisos con los receptores de membrana del neuronas antes mencionadas. La interacción de los neurotransmisores con las neuronas situadas en las inmediaciones transforma el impulso nervioso inicial en una respuesta celular muy específica, que depende del tipo de neurotransmisor y del tipo de receptores presentes en las neuronas implicadas.
En palabras más simples, los neurotransmisores son mensajeros químicos, que los impulsos nerviosos liberan para inducir un cierto mecanismo celular.
Además de la dopamina y sus derivados, la noradrenalina y la epinefrina, otros neurotransmisores humanos importantes son: glicina, serotonina, melatonina, ácido gamma-aminobutírico (GABA) y vasopresina.
NOMBRE QUÍMICO DE DOPAMINA
El nombre químico de la dopamina es 4- (2-aminoetil) benceno-1,2-diol.
HISTORIA DE LA DOPAMINA
Curiosamente, la dopamina es un neurotransmisor que los investigadores sintetizaron primero en el laboratorio y luego encontraron en los tejidos del cerebro humano.
Con fecha de 1910, el crédito por la síntesis de laboratorio de la dopamina corresponde a George Barger y James Ewens, dos químicos ingleses de la empresa. Bienvenido de Londres.
Descubrir, sin embargo, que la dopamina es una molécula presente de forma natural en el cerebro fue la investigadora inglesa Kathleen Montagu, en 1957, en los laboratorios de la Hospital Runwell de Londres.
Un año después del descubrimiento de la dopamina en los tejidos cerebrales, luego en 1958, los científicos Arvid Carlsson y Nils-Ake Hillarp, empleados de los Laboratorios de Farmacología Química del Instituto Nacional del Corazón de Suecia, identificaron y describieron por primera vez el papel de neurotransmisor, cubierto de dopamina.
Por este importante hallazgo y por establecer que la dopamina no solo es un precursor de la norepinefrina y la epinefrina, Carlsson también recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina.
¿DE DÓNDE VIENE EL NOMBRE DOPAMINA?
La comunidad científica adoptó el término "dopamina" porque la molécula precursora, a partir de la cual George Barger y James Ewens sintetizaron la dopamina, fue la llamada L-DOPA.
Estructura química
Como se indicó, la dopamina es una catecolamina.
Las catecolaminas son moléculas orgánicas, en las que la presencia de un anillo bencénico unido a dos grupos hidroxilo OH es recurrente. Este anillo de benceno combinado con dos grupos hidroxilo OH tiene la fórmula química C6H3 (OH) 2.
En el caso de la dopamina, esta sustancia consiste en la unión entre el anillo bencénico con los dos grupos hidroxilo, propios de las catecolaminas, y un grupo etilamina.
Un grupo etilamina es un compuesto orgánico en el que participan dos átomos de carbono y un nitrógeno, y que tiene la siguiente fórmula química: CH2-CH2-NH2.
A la luz de las dos fórmulas químicas descritas anteriormente, a saber, la del grupo benceno con los dos grupos OH y la del grupo etilamina, la fórmula química final de la dopamina es: C6H3 (OH) 2-CH2-CH2-NH2.
Las figuras siguientes muestran la estructura química de una catecolamina genérica, un grupo hidroxilo, un grupo etilamina, dopamina y L-DOPA.
Figura: a diferencia de la dopamina, la L-DOPA tiene un grupo carboxilo, unido a uno de los dos átomos de carbono del grupo etilamina. Un grupo carboxilo, cuya fórmula química es COOH, es el resultado de la unión de un carbono con un átomo de oxígeno y un grupo hidroxilo.
PROPIEDADES QUÍMICAS
Como muchas moléculas compuestas por un grupo etilamina, la dopamina es una base orgánica.
Esto implica que, en un ambiente ácido, generalmente se encuentra en forma protonada; mientras que, en un entorno básico, suele estar en forma no protonada.
Resumen: ¿cómo y dónde ocurre?
La vía de síntesis (o biosíntesis) natural de la dopamina incluye cuatro pasos básicos y comienza con el aminoácido L-fenilalanina.
De forma sencilla y esquemática, la biosíntesis de la dopamina se puede resumir de la siguiente manera:
L-fenilalanina ⇒ L-tirosina ⇒ L-DOPA ⇒ dopamina
La conversión de L-fenilalanina en L-tirosina y la conversión de L-tirosina en L-DOPA consisten en dos reacciones de hidroxilación. En química, una reacción de hidroxilación es una reacción al final de la cual una molécula adquiere un grupo hidroxilo OH.
La primera reacción de hidroxilación, es decir, L-fenilalanina ⇒ L-tirosina, se produce gracias a la intervención de una enzima conocida como fenilalanina hidroxilasa.
La reacción L-tirosina ⇒ L-DOPA, por otro lado, se produce gracias a la intervención de una enzima conocida como tirosina hidroxilasa.
El paso final, el que da la dopamina a partir de L-DOPA, es una reacción de descarboxilación.
En el campo químico, una reacción de descarboxilación corresponde a un proceso al final del cual dicha molécula pierde uno o más grupos carboxílicos COOH.
Proporcionar la reacción de descarboxilación que da lugar a L-DOPA es una enzima llamada L-aminoácido descarboxilasa (o DOPA descarboxilasa).
ASIENTO DE SÍNTESIS DE LA DOPAMINA
En el cuerpo humano, la biosíntesis de la dopamina se realiza principalmente por las llamadas neuronas del área dopaminérgica y, en menor medida, por la porción medular de las glándulas suprarrenales (o suprarrenales).
Las neuronas del área dopaminérgica, o neuronas dopaminérgicas, son células nerviosas ubicadas en:
- Sustancia negra, precisamente en el llamado Pars compacta de El sustancia negra. Allí sustancia negra (o sustancia negra) tiene lugar en el mesencéfalo, que es una de las tres regiones principales que forman el tronco encefálico.
Aunque forma parte del tronco encefálico, la sustancia negra actúa bajo la guía de los núcleos de la base (o ganglios basales) del telencéfalo; el telencéfalo es el cerebro.
Según diversos estudios científicos, la pars compacta de El sustancia negra es el sitio principal de síntesis de dopamina, presente en el cuerpo humano. - Área tegmental ventral. También ubicada a nivel del mesencéfalo, el área tegmental ventral tiene neuronas dopaminérgicas, cuyas extensiones alcanzan diversas áreas nerviosas, entre ellas: el núcleo accumbens, la corteza prefrontal, la amígdala y el hipocampo.
- Hipotálamo posterior. Las extensiones de las neuronas dopaminérgicas del hipotálamo posterior llegan a la médula espinal.
- Núcleo arqueado del hipotálamo y núcleo paraventricular del hipotálamo. Las neuronas dopaminérgicas de estas dos áreas tienen extensiones que llegan a la glándula pituitaria, aquí tienen la función de influir en la producción de prolactina.
- Área incierta del subtálamo.
DEGRADACIÓN
La descomposición natural de la dopamina en metabolitos inactivos puede ocurrir de dos formas distintas e involucra tres enzimas:
- monoamino oxidasa (o MAO),
- catecol-O-metiltransferasa (COMT)
- la aldehído deshidrogenasa.
Ambas formas de descomposición natural de la dopamina conducen a la formación de una sustancia conocida como ácido homovanílico (HVA).
Figura: las dos posibles formas de biodegradación de la dopamina. De: wikipedia.org
Funciones
La dopamina realiza numerosas funciones, tanto a nivel del sistema nervioso central como a nivel del sistema nervioso periférico.
En cuanto al sistema nervioso central, la dopamina es un neurotransmisor que participa en:
- Control de movimiento
- El mecanismo de secreción de la hormona prolactina.
- Comprobación de la capacidad de la memoria
- Los mecanismos de recompensa y placer.
- El control de las habilidades de atención.
- Control de algunos aspectos del comportamiento y algunas funciones cognitivas.
- El mecanismo del sueño
- Control del estado de ánimo
- Los mecanismos subyacentes al aprendizaje
En cuanto al sistema nervioso periférico, la dopamina actúa:
- Como vasodilatador
- Como estimulante de la excreción de sodio, a través de la orina.
- Como factor favorecedor de la motilidad intestinal
- Como factor que reduce la actividad de los linfocitos
- Como factor que reduce la secreción de insulina por los islotes de Langerhans (células beta pancreáticas)
RECEPTORES DOPAMINÉRGICOS
Después de su liberación al espacio sináptico, la dopamina ejerce sus efectos al interactuar con los llamados receptores dopaminérgicos, presentes en la membrana de diferentes células nerviosas.
En los mamíferos - por tanto también en los humanos - existen 5 subtipos diferentes de receptores dopaminérgicos, los nombres de estos 5 subtipos de receptores son muy simples: D1, D2, D3, D4 y D5.
La respuesta producida por la dopamina depende del subtipo de receptor de dopamina, con el que interactúa la propia dopamina.
En otras palabras, los efectos celulares de la dopamina varían según el receptor de dopamina involucrado en la interacción.
En el cerebro, la densidad de distribución de los receptores dopaminérgicos varía de un área cerebral a otra, es decir, cada área del cerebro tiene su propia cantidad de receptores dopaminérgicos.
Los biólogos creen que esta diferente densidad de distribución de receptores depende de las funciones que deben cubrir las áreas del cerebro.
DOPAMINA Y MOVIMIENTO
Las habilidades motoras del ser humano (corrección de movimientos, rapidez de movimientos, etc.) dependen de la dopamina que sustancia negra libera bajo la acción de los ganglios basales.
De hecho, si la dopamina se libera del sustancia negra es menos de lo normal, los movimientos se vuelven más lentos y descoordinados. Por el contrario, si la dopamina es cuantitativamente más alta de lo normal, el cuerpo humano comienza a realizar movimientos innecesarios, muy similares a los tics.
Por lo tanto, la fina regulación de la liberación de dopamina por el sustancia negra, es fundamental que el ser humano se mueva correctamente, realizando gestos coordinados y con la velocidad adecuada.
LIBERACIÓN DE DOPAMINA Y PROLACTINA
La dopamina que se origina en las neuronas dopaminérgicas del núcleo arqueado y el núcleo paraventricular inhibe la secreción de la hormona prolactina por las células lactotropas de la glándula pituitaria.
Como es fácil de entender, la ausencia o presencia reducida de dopamina proveniente de los distritos antes mencionados implica una mayor actividad de las células lactotrópicas hipofisarias, por lo tanto una mayor producción de prolactina.
La dopamina que inhibe la secreción de prolactina toma el nombre alternativo de "factor inhibidor de prolactina" (PIF).
Para averiguar cuáles son los efectos de la prolactina, los lectores pueden hacer clic aquí.
DOPAMINA Y MEMORIA
Varias investigaciones científicas han demostrado que niveles adecuados de dopamina en la corteza prefrontal mejoran la llamada memoria de trabajo.
Por definición, la memoria de trabajo es "un sistema para el mantenimiento y manipulación temporal de información durante el desempeño de diferentes tareas cognitivas, como la comprensión, el" aprendizaje y el razonamiento ".
Si los niveles de dopamina que se originan en la corteza prefrontal disminuyen o aumentan, la memoria de trabajo comienza a sufrir.
DOPAMINA, PLACER Y RECOMPENSA
La dopamina es un mediador de placer y recompensa.
De hecho, según estudios fiables, el cerebro del ser humano libera dopamina cuando “experimenta” circunstancias o actividades placenteras, como una comida basada en una buena comida o una actividad sexual satisfactoria.
Las neuronas del área dopaminérgica más implicadas en los mecanismos de recompensa y placer son las del núcleo accumbens y la corteza prefrontal.
DOPAMINA Y ATENCIÓN
La dopamina que se origina en la corteza prefrontal apoya las habilidades de atención.
Una investigación interesante ha demostrado que las concentraciones bajas de dopamina en la corteza prefrontal a menudo se asocian con una condición conocida como trastorno por déficit de atención con hiperactividad.
DOPAMINA Y FUNCIONES COGNITIVAS
El vínculo entre la dopamina y las capacidades cognitivas es evidente en todas las condiciones mórbidas caracterizadas por una "alteración de las neuronas dopaminérgicas de la corteza prefrontal".
De hecho, en las condiciones mórbidas antes mencionadas, además de las facultades de atención y memoria de trabajo antes mencionadas, también las funciones neurocognitivas, la capacidad de resolución de problemas etc.
Patologias
La dopamina juega un papel central en varias afecciones médicas, que incluyen: enfermedad de Parkinson, trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH), esquizofrenia / psicosis y adicción a ciertas drogas y medicamentos.
Además, según algunos estudios científicos, sería responsable de las sensaciones dolorosas que caracterizan algunos estados mórbidos (fibromialgia, síndrome de piernas inquietas, síndrome de boca ardiente) y las náuseas asociadas a los vómitos.
Drogas
Medicamentos
- Cocaína
- Anfetaminas
- Metanfetamina
- Éxtasis (MDMA)
- Ritalin
- Psicoestimulantes
Para saber mas:
- enfermedad de Parkinson
- TDAH
- Esquizofrenia
Curiosidades y otra información
Para complementar lo dicho hasta ahora, aquí hay información adicional sobre la dopamina:
- La conversión de dopamina en norepinefrina es una reacción de hidroxilación, que es realizada por la enzima conocida como dopamina beta-hidroxilasa.
La conversión de dopamina en adrenalina, por otro lado, es una reacción que tiene lugar debido a la intervención de la enzima conocida como feniletanolamina N-metiltransferasa. - Estudios recientes han demostrado que la retina ocular también alberga algunas neuronas dopaminérgicas.
Estas células nerviosas tienen la particularidad de estar activas durante las horas de luz y de estar silenciadas durante las horas de oscuridad. - Los receptores dopaminérgicos más presentes en el sistema nervioso humano son los receptores D1, seguidos poco después por los receptores D2.
En comparación con los subtipos D1 y D2, los receptores D3, D4 y D5 están presentes en niveles significativamente más bajos. - Según los expertos, el abuso de drogas se encuentra entre las circunstancias que favorecen la liberación de la dopamina del placer y la recompensa.
De hecho, parece que consumir drogas, como la cocaína, conduce a un aumento de los niveles de dopamina, al igual que una buena comida o una actividad sexual satisfactoria. - Los médicos planifican un tratamiento a base de inyecciones de dopamina, en presencia de: hipotensión, bradicardia, insuficiencia cardíaca, infarto, paro cardíaco e insuficiencia renal.
- El envejecimiento fisiológico al que está sujeto todo ser humano coincide con un descenso de los niveles de dopamina en el sistema nervioso.
Según algunos estudios científicos, la disminución de la función cerebral relacionada con la edad se debe, en parte, a esta disminución de los niveles de dopamina en el sistema nervioso.
Ver también: Fármacos agonistas de la dopamina
