Для чего нужен дофамин в головном мозге
Дофамин
Дофаминергическая теория патогенеза шизофрении пользовалась популярностью на протяжении последней четверти ХХ века. Представляется значимым познакомить читателя с основными положениями современного учения о дофамине.
Дофамин является не только предшественником норадреналина, но и сам выступает в роле трансмиттера. Локализация дофамина в нервной системе отличается от локализации других катехоламинов: норадреналина и адреналина.
Богатая сеть чувствительных к дофамину рецепторов выявлена во многих структурах центральной нервной системы.
Вся обширная зона срединного возвышения занята дофаминергическими терминалями, и только единичные окончания нервных клеток этой области чувствительны к норадреналину.
 | Для того, чтобы назначить правильное лечение при шизофрении, необходимо провести ее комплексную диагностику |
Нейроны, чувствительные к дофамину, в основном сконцентрированы в следующих структурах: черной субстанции, вентральной покрышке, полосатом теле, обонятельной луковице, гипоталамусе (аркуатное ядро), вокруг желудочков продолговатого мозга (перивентрикулярная область) и сетчатке.
Аксоны нейронов, чувствительных к дофамину, проецируются в лобную кору (окончания рецепторов, чувствительных к дофамину в коре мозга встречаются довольно редко), лимбическую систему, неостриатум, срединное возвышение.
Базальные ганглии состоят из хвостатого ядра и скорлупы (неостриатум), внутреннего и наружного сегментов бледного шара, ретикулярной и компактной частей черной субстанции и субталамического ядра.
Неостриатум считается основной частью базальных ганглиев, получающих информацию от всей коры в соответствии с соматотопической проекцией, а также от интраламинарных ядер таламуса. Информация поступает из базальных ганглиев через внутренний сегмент бледного шара и ретикулярную черную субстанцию, проходит через ядра таламуса (передневентральное и вентролатеральное), которые проецируются на премоторную область коры, дополнительную моторную зону и префронтальную кору. Проекция также распространяется на спинной мозг, особенно педункулопонтинное ядро, принимающее участие в локомоторных актах, а также к верхним бугоркам четверохолмия, принимающим участие в регуляции движений глаз. Базальные ганглии образуют несколько кругов нейронных сетей. В стрианигростриарном круге последнее звено — дофаминергическое. Неостриатум состоит из полос и стриосом, которые содержат небольшое количество ацетилхолинэстеразы (АцхЭ).
Основная масса постсинаптических рецепторов дофамина, как отмечалось выше, сосредоточена в полосатом теле, в области бледного шара и хвостатого ядра. К нейронам этих ядер подходят волокна клеток черной субстанции, в то время как аксоны бледного шара и хвостатого ядра идут в обратном направлении, образуя нигростриатную систему, играющую важную роль в регуляции психических и двигательных реакций.
Дофамин депонируется в крупных пузырьках синапса. После выброса (экзоцитоз) в синаптическую щель он взаимодействует с различными видами рецепторов. Затем инактивируется во внеклеточном пространстве или в клетках глии и, как другие катехоламины, разрушается с помощью двух ферментов — моноаминооксидазы (МАО) и катехол-о-метилтрансферазы (СОМТ). Описано два типа моноамиооксидаз (МАО-А и МАО-В).
В отличие от полосатого тела у префронтальной коры нет переносчиков, дофамина, последние являются белковыми соединениями, осуществляющими обратный захват. Кроме того, по своей структуре они напоминают белковые соединения, представляющие рецепторы серотонина. Белки обратного захвата могут быть блокированы, как в случае применения ингибиторов обратного захвата серотонина, или вообще отсутствовать, как в случае шизофрении в области префронтальной коры. Во всех этих случаях ферменты (СОМТ), расщепляющие нейротрансмиттеры начинают играть крайне важную роль. Таким образом, не подлежит сомнению влияние СОМТ на активность дофамина в области префронтальной коры.
Результаты исследований, проводимых на животных, показали, что СОМТ участвует в расщеплении более 60% дофамина, находящегося в области префронтальной коры. Подчеркнем, что дофамин префронтальной коры принимает участие в когнитивных процессах. Усиление активности дофамина в префронтальной коре, согласно исследованиям, проведенным на больных, страдающих болезнью Паркинсона, способствует улучшению когнитивных функций. Получается, что дофамин позволяет как бы сконцентрировать большую часть энергии в тех областях мозга, которые участвуют в обработке информации. Нарушение трансмиссии дофамина приводит к дефициту внимания.
В катехоламинергических нейронах и их аксонах доминирует МАО-В. Часть неразрушенного медиатора с помощью захвата специальной транспортной системой переносится обратно в окончание рецептора (внутринейрональный метаболизм) и может быть использована повторно.
Рецепторы, чувствительные к дофамину, представляют собой медленные метаботропные рецепторы. Длинная полипептидная цепь семь раз пересекает мембрану, гликозилированный N-конец обращен во внеклеточное пространство, а С-конец находится в цитоплазме. Рецепторы дофамина через G-белки сопряжены с аденилатциклазой.
Дофаминовые рецепторы могут быть локализованы как пост-, так и пре- синаптически, в частности, на норадренергических и дофаминергических нервных окончаниях, контролируя таким образом высвобождение медиаторов. Так, например, пресинаптические рецепторы D3 типа, могут регулировать выброс дофамина.
Выделяют четыре основных восходящих дофаминергических тракта:
Первый нигростриатный путь начинается от нейронов черной субстанции (substantia nigra), ядра А9 (в зависимости от рострокаудальной локализации катехоламиновые нейроны классифицированы от А1 до А15). Аксоны нейронов, расположенных в черной субстанции, простираются до дорсальной части тела стриатума (corpus striatum). Нигростриатный путь имеет отношение к регуляции (координации) моторных (сенсомоторных) функций организма, когнитивной интеграции, формированию стереотипных действий и инициации двигательных актов, а блокада дофаминовой трансмиссии в этом тракте нейролептиками проявляется симптомами паркинсонизма.
Нигростриатный путь
Второй дофаминергический путь — мезолимбический — формируется от нейронов вентрального поля покрышки (А10) и идет к структурам лимбической области: прилежащему ядру, обонятельным луковицам, миндалине, периформной коре.
Третий — мезокортикальный начинается также от А10, но направляется к префронтальной коре.
Согласно одной из гипотез патогенеза шизофрении, начало болезни обусловлено снижением активности дофаминергической мезокортикальной системы, тогда как продуктивные симптомы психоза возникают в связи с усилением активности дофаминергической мезолимбической системы (возможно, и кортиколимбической)
Мезокортикальный тракт
Четвертый тубероинфундибулярный путь идет от ядер покрышки к гипоталамусу.
В таблице 10 в общем виде отражена роль дофаминергических трактов в патогенезе некоторых клинических симптомов шизофрении.
Таблица 10. Роль дофаминергических трактов в патогенезе симптомов шизофрении
Дофамин
Дофаминергическая теория патогенеза шизофрении пользовалась популярностью на протяжении последней четверти ХХ века. Представляется значимым познакомить читателя с основными положениями современного учения о дофамине.
Дофамин является не только предшественником норадреналина, но и сам выступает в роле трансмиттера. Локализация дофамина в нервной системе отличается от локализации других катехоламинов: норадреналина и адреналина.
Богатая сеть чувствительных к дофамину рецепторов выявлена во многих структурах центральной нервной системы.
Вся обширная зона срединного возвышения занята дофаминергическими терминалями, и только единичные окончания нервных клеток этой области чувствительны к норадреналину.
| | Для того, чтобы назначить правильное лечение при шизофрении, необходимо провести ее комплексную диагностику |
Нейроны, чувствительные к дофамину, в основном сконцентрированы в следующих структурах: черной субстанции, вентральной покрышке, полосатом теле, обонятельной луковице, гипоталамусе (аркуатное ядро), вокруг желудочков продолговатого мозга (перивентрикулярная область) и сетчатке.
Аксоны нейронов, чувствительных к дофамину, проецируются в лобную кору (окончания рецепторов, чувствительных к дофамину в коре мозга встречаются довольно редко), лимбическую систему, неостриатум, срединное возвышение.
Базальные ганглии состоят из хвостатого ядра и скорлупы (неостриатум), внутреннего и наружного сегментов бледного шара, ретикулярной и компактной частей черной субстанции и субталамического ядра.
Неостриатум считается основной частью базальных ганглиев, получающих информацию от всей коры в соответствии с соматотопической проекцией, а также от интраламинарных ядер таламуса. Информация поступает из базальных ганглиев через внутренний сегмент бледного шара и ретикулярную черную субстанцию, проходит через ядра таламуса (передневентральное и вентролатеральное), которые проецируются на премоторную область коры, дополнительную моторную зону и префронтальную кору. Проекция также распространяется на спинной мозг, особенно педункулопонтинное ядро, принимающее участие в локомоторных актах, а также к верхним бугоркам четверохолмия, принимающим участие в регуляции движений глаз. Базальные ганглии образуют несколько кругов нейронных сетей. В стрианигростриарном круге последнее звено — дофаминергическое. Неостриатум состоит из полос и стриосом, которые содержат небольшое количество ацетилхолинэстеразы (АцхЭ).
Основная масса постсинаптических рецепторов дофамина, как отмечалось выше, сосредоточена в полосатом теле, в области бледного шара и хвостатого ядра. К нейронам этих ядер подходят волокна клеток черной субстанции, в то время как аксоны бледного шара и хвостатого ядра идут в обратном направлении, образуя нигростриатную систему, играющую важную роль в регуляции психических и двигательных реакций.
Дофамин депонируется в крупных пузырьках синапса. После выброса (экзоцитоз) в синаптическую щель он взаимодействует с различными видами рецепторов. Затем инактивируется во внеклеточном пространстве или в клетках глии и, как другие катехоламины, разрушается с помощью двух ферментов — моноаминооксидазы (МАО) и катехол-о-метилтрансферазы (СОМТ). Описано два типа моноамиооксидаз (МАО-А и МАО-В).
В отличие от полосатого тела у префронтальной коры нет переносчиков, дофамина, последние являются белковыми соединениями, осуществляющими обратный захват. Кроме того, по своей структуре они напоминают белковые соединения, представляющие рецепторы серотонина. Белки обратного захвата могут быть блокированы, как в случае применения ингибиторов обратного захвата серотонина, или вообще отсутствовать, как в случае шизофрении в области префронтальной коры. Во всех этих случаях ферменты (СОМТ), расщепляющие нейротрансмиттеры начинают играть крайне важную роль. Таким образом, не подлежит сомнению влияние СОМТ на активность дофамина в области префронтальной коры.
Результаты исследований, проводимых на животных, показали, что СОМТ участвует в расщеплении более 60% дофамина, находящегося в области префронтальной коры. Подчеркнем, что дофамин префронтальной коры принимает участие в когнитивных процессах. Усиление активности дофамина в префронтальной коре, согласно исследованиям, проведенным на больных, страдающих болезнью Паркинсона, способствует улучшению когнитивных функций. Получается, что дофамин позволяет как бы сконцентрировать большую часть энергии в тех областях мозга, которые участвуют в обработке информации. Нарушение трансмиссии дофамина приводит к дефициту внимания.
В катехоламинергических нейронах и их аксонах доминирует МАО-В. Часть неразрушенного медиатора с помощью захвата специальной транспортной системой переносится обратно в окончание рецептора (внутринейрональный метаболизм) и может быть использована повторно.
Рецепторы, чувствительные к дофамину, представляют собой медленные метаботропные рецепторы. Длинная полипептидная цепь семь раз пересекает мембрану, гликозилированный N-конец обращен во внеклеточное пространство, а С-конец находится в цитоплазме. Рецепторы дофамина через G-белки сопряжены с аденилатциклазой.
Дофаминовые рецепторы могут быть локализованы как пост-, так и пре- синаптически, в частности, на норадренергических и дофаминергических нервных окончаниях, контролируя таким образом высвобождение медиаторов. Так, например, пресинаптические рецепторы D3 типа, могут регулировать выброс дофамина.
Выделяют четыре основных восходящих дофаминергических тракта:
Первый нигростриатный путь начинается от нейронов черной субстанции (substantia nigra), ядра А9 (в зависимости от рострокаудальной локализации катехоламиновые нейроны классифицированы от А1 до А15). Аксоны нейронов, расположенных в черной субстанции, простираются до дорсальной части тела стриатума (corpus striatum). Нигростриатный путь имеет отношение к регуляции (координации) моторных (сенсомоторных) функций организма, когнитивной интеграции, формированию стереотипных действий и инициации двигательных актов, а блокада дофаминовой трансмиссии в этом тракте нейролептиками проявляется симптомами паркинсонизма.
Нигростриатный путь
Второй дофаминергический путь — мезолимбический — формируется от нейронов вентрального поля покрышки (А10) и идет к структурам лимбической области: прилежащему ядру, обонятельным луковицам, миндалине, периформной коре.
Третий — мезокортикальный начинается также от А10, но направляется к префронтальной коре.
Согласно одной из гипотез патогенеза шизофрении, начало болезни обусловлено снижением активности дофаминергической мезокортикальной системы, тогда как продуктивные симптомы психоза возникают в связи с усилением активности дофаминергической мезолимбической системы (возможно, и кортиколимбической)
Мезокортикальный тракт
Четвертый тубероинфундибулярный путь идет от ядер покрышки к гипоталамусу.
В таблице 10 в общем виде отражена роль дофаминергических трактов в патогенезе некоторых клинических симптомов шизофрении.
Таблица 10. Роль дофаминергических трактов в патогенезе симптомов шизофрении
Дофамин – как гормон влияет на зависимого
Дофамин – это гормон и нейромедиатор, вырабатываемый в головном мозге и надпочечниках. Он отвечает за чувство удовлетворения, поэтому используется организмом для мотивации. Он выполняет много полезных функций, но легко вызывает зависимость. Человек продолжает выполнять определенные действия, чтобы стимулировать выработку дофамина и получить удовольствие.
Какие функции выполняет
Дофамин активирует часть мозга, которая называется «системой вознаграждения». Благодаря этому формируется определенная модель поведения. Этот гормон выполняет такие функции:
Недостаток и избыток дофамина
Если этого гормона вырабатывается мало, человек будет ощущать апатию, недовольство жизнью. Ему становится скучно, снижается мотивация, интерес к привычным вещам. Может появиться раздражительность, повышенная тревожность. Часто развивается депрессия. Человек реагирует на раздражители неадекватно. У него снижается память, концентрация внимания, когнитивные функции.
Повышение уровня дофамина наблюдается при шизофрении и некоторых других психических заболеваниях. Кратковременное увеличение его выработки бывает при сильном стрессе, шоке, травмах, кровотечениях.
Роль дофамина в формировании зависимости
Но постепенно снижается чувствительность дофаминовых рецепторов, организм вырабатывает меньше этого гормона. Это вынуждает зависимого человека увеличивать дозу. Не получая удовлетворения, он ощущает раздражительность, впадает в депрессию. Ему требуется все больше алкоголя или наркотиков. Но чем активнее выброс дофамина, тем слабее рецепторы реагируют на него. Постепенно человек уже не получает удовольствия и наслаждения.
Как повысить уровень дофамина
Без этого гормона невозможно нормальное функционирование организма. Но искусственная стимуляция его выработки негативно сказывается на здоровье. Поэтому нужно научиться получать удовольствие без алкоголя, наркотиков или никотина. Есть несколько простых способов повышения уровня дофамина.
Некоторые люди, испытывая недостаток дофамина, ощущают неудовлетворение жизнью, постоянно недовольны собой. Для преодоления этого чувства они используют алкоголь, никотин, наркотики. Но испытать радость и счастье можно без искусственных стимуляторов.
Этот загадочный дофамин
Где его искать?
Сегодня даже школьник знает, что избыток дофамина, то ли при психических расстройствах, то ли в результате приема наркотиков, может привести к психозу. Те больные, которые боятся психоза бегут в лаборатории сдавать кровь на дофамин, не понимая, что этот анализ не имеет никакого отношения к психозу, что концентрация дофамин в мозгу, в спинномозговой жидкости, в крови, да и в моче — все покажут разные результаты. Кроме того, концентрация дофамина в крови варьирует у разных людей в широком диапазоне (в 50 раз!) и даже зависит от времени приема еды и ее количества.
Очень краткая история
Вещество со свойствами дофамина было открыто в 1901 году, но лишь спустя 30 лет мы стали понимать, откуда он берется, а еще спустя 20 лет, появилось слово «дофамин». Ученые, которые доказали в 1957-1959, что дофамин распределен в структурах мозга и в других тканях организма получили за это Нобелевскую премию лишь в 2000 году (награда нашла своих героев). В начале 60-х годов прошлого века первые исследования болезни Паркинсона продемонстрировали отсутствие дофамина в полосатом теле мозга.
Биологи и реже врачи знают, что дофамин получается из L-тирозина через L-ДОФА, но это еще не биологи и еще реже врачи, знают, что дофамин может превращаться в норадреналин и адреналин. Вы скажите, что тут нового? Но давайте посмотрим, тирозин также предшественников гормонов щитовидной железы, а значит его прием улучшит функцию этой железы, если она будет ослаблена. Повлияет ли это на дофамин, полагаю, что да — его также станет больше, хорошо или плохо, это — не знаю, ведь на фоне лечения тирозином всегда поднимается гормон пролактин. Может поэтому современные эндокринологи без головной боли лечат гипотиреоз тироксином.
Лечим или калечим?
Если дофамин повышен при психозах, допустим при бреде, галлюцинациях и психомоторном возбуждение больного, то значит концентрацию дофамина в структурах мозга надо снизить или сделать нейроны нечувствительными к дофамину. На последнем принципе и основана терапия нейролептиками, то есть на идее о блокаде рецепторов дофамина. Первые энтузиасты лечения нейролептиками блокировали рецепторы дофамина, как придется, по принципу, чем больше, тем лучше. Однако, возбужденный мозг сложно обмануть по ряду причин. Во-первых, рецепторов дофамина оказалось достаточно много (выяснилось, что они и относятся к разным семействам), во-вторых, слишком сильная блокада оказалась вредна для организма, в-третьих, выяснилось, что одни рецепторы дофамина, допустим D2 в так называемом полосатом теле надо блокировать, а другие, например, D1, в большей степени сконцентрированном в коре мозга, наоборот блокировать нельзя, поскольку от этого заметно падает инициатива и слабее воля больного. Чем дальше в лес, тем больше бурелома. Позже выяснилось, что блокада D2 рецептора меньше, чем на 60% бесполезна для обрыва психоза, а выше 80% — вредна, но попробуйте поймать нужную концентрацию. Еще один нюанс — блокада рецепторов дофамина приводит к повышению уровня пролактина, а это совсем нехорошо, поскольку у мужчин появляется импотенция, а у женщин — набухают грудные железы и прекращаются месячные и, кроме того, у тех и у других — при этом усиливается тревога и нарушается структура костей. Попробуйте снизить уровень пролактина и получите обострение психоза, что же делать?
Препараты, повышающие активирующие рецепторы дофамина, например, те, которые используются для лечения болезни Паркинсона, сами вызывают психоз, в частности, со зрительными галлюцинациями. Возникает дилемма — отменишь эти препараты — получишь обострение болезни Паркинсона (тремор, ригидность мышц, падения и пр.), назначишь нейролептики — значит усилишь те же самые симптомы. Психиатры должны здесь пройти между «Сциллой и Харибдой», что требует довольно высокой квалификации и не всем удается.
Ладно, в нашей клинике (ООО «Психическое здоровье») мы можем посмотреть не только концентрацию нейролептика в крови, но и продукты его метаболизма, а что делать врачу государственной клиники, как ему определить ту дозу нейролептика, которая оптимальна? Опытный психиатр, небезразличный к судьбе больного делает это «на глазок», ориентируясь на неврологические побочные эффекты, так называемую экстрапирамидную симптоматику. Если она есть — это вроде бы плохо и надо снижать дозу нейролептика, если — нет — и так сойдет. Опять-таки, не тут то было, если неврологические побочные эффекты есть, но не резко выражены — психиатры обычно говорят, препарат — работает. Так вот, попробуйте «на глаз» понять сколько миллиграмм нейролептика все же надо давать больному, скорее всего — не получится.
В нашей клинике (ООО «Психическое здоровье») мы смотрим антитела к рецепторам дофамина, к сожалении, пока нам не удается создать такой тест, который бы выделял антитела к разным рецепторам дофамина. Однако, мы заметили, что количество антител интегрально, считай ко всем рецепторам дофамина, появляется у больных со слуховыми галлюцинациями и бредом воздействия и отсутствует у пациентов с дезорганизацией мышления даже при психозе, допустим шизофрении.
Фигаро
Обычно, когда мы говорим дофамин мы в первую очередь вспоминаем о мозге, но это не совсем правильно. Действительно дофамин принимает участие в разной работе мозга, касаясь процессов познания, настроения, системы вознаграждения, восприятия боли, сексуального и даже говорят романтического поведения.
Однако, дофамин преподносит нам много сюрпризов, он появляется там, где его совсем и не ждали. То он заботится об отложении жира, то влияет на артериальное давление, то бросается регулировать выделение соли почками, а еще и восстанавливает зубы с помощью клеток крови — тромбоцитов. Кстати о последних, их число снижается при повышении уровня дофамина, но активность, способность к агрегации, напротив, усиливается, что может привести к закупорке сосудов тромбами. И далее, повышение уровня дофамина способствует анемии (меньше эритроцитов, меньше гемоглобина, меньше, следовательно, и кислорода), снижает активность практически всех клеток иммунной системы от нейтрофилов до лимфоцитов. Правда, есть тут один интересный момент, дофамин — снижает количество В-лимфоцитов, то есть тех клеток приобретенного иммунитета, которые вырабатывают низкомолекулярные белки-антитела — можно сказать корректоров тех нарушений, которые появляются в клетках организма, например, в нейронах.
Получается, что от дофамина нам больше вреда чем пользы? Сомневаюсь, все хорошо в меру, слишком много дофамина — психоз, слишком мало — апатия, например, после выхода из психоза (слишком большой выброс дофамина был во время психоза).
Дофамин секретируется лейкоцитами согласно этому происхождению, эффекты дофамина связаны с такими процессами, как «респираторный взрыв», секреция антител и, хемотаксис, программируемая гибель клеток и пр., значит выброс дофамина может быть опасен для организма и его надо прекращать во всех случаях.
Оставим нейролептики в покое
Можем ли мы уменьшить количество дофамина при психозе без нейролептиков. Полагаю, что да, например, блокируя выделение этого медиатора из периферических симпатических нервов с помощью препаратов, способных это сделать. Кроме того, а почему бы нам вообще не снизить количество дофамина с помощью некоторых средств, например, на количество дофамина могут влиять отдельные мочегонные и сердечно-сосудистые средства, в частности, и те, что снижают артериальное давление. Напрашивается вопрос: кто нам мешает при высоком давлении или отеками у пациента с психозом подключать именно те препараты, которые снижают давления или уменьшают выраженность отеков, особенно, у пожилых людей, это явно принесет определенную пользу?