Dihydroxyphenylalanin oder Dopamin, gehört zu den Katecholaminen und kann neben Serotonin, Adrenalin und Noradrenalin den biogenen Aminen zugeordnet werden. Es ist ein wichtiger Neurotransmitter und zählt, neben Serotonin, zu den Glückshormonen, weil es insbesondere beim inneren Belohnungssystem eine wichtige Rolle spielt.
Da Dopamin ein "Glückshormon" ist, sind seine Rezeptoren für die meisten Drogen von zentraler Bedeutung. Bestimmte Substanzen wie Nikotin oder auch Kokain können an die Dopaminrezeptoren andocken und so auf das Belohnngssystem wirken.
Willst du mehr über Neurotransmitter und Katecholamine erfahren? Dann schau dir auf unserer Seite das Thema Neurobiologie noch einmal etwas genauer an.
Dopaminsynthese
Der Ausgangsstoff für die Produktion von Dopamin ist die Aminosäure Tyrosin. Tyrosin wird durch die Tyrosin-Hydroxylase im Zytosol der Nervenendigungen hydroxyliert.Es entsteht L-Dopa (Dihydroxyphenylalanin).
Danach katalysiert die L-Aminosäure-Decarboxylase die Decarboxylierung von Dopa zu Dopamin. Für diesen Schritt braucht es den Cofaktor PALP (Pyridoxalphosphat).
PALP ist eines der wichtigen Coenzyme im Körper. Es hilft vor allem beim Gylokenabbau und Stoffwechsel der Aminosäuren. Es leitet sich vom Vitamin B6 ab.
Sollen andere Katecholamine erzeugt werden, muss das Dopamin aus dem Zytosol in die Granula der Zelle aufgenommen und dort weiterverarbeitet werden. So entstehen Noradrenalin und Adrenalin, allerdings nicht in den Nervenendigungen des ZNS, sondern im Nebennierenmark.
Abbildung 1: Dopaminsynthese
Dopamin – Abbau
Der Abbau von Dopamin funktioniert wie bei allen anderen Katecholaminen. Wichtig für den Abbau von Dopamin sind die zwei Enzyme COMT (Katechol-O-Methyltransferase) und MAO (Monoaminooxidase). COMT methyliert die Hydroxygruppe von Dopamin, während MAO desaminiert.
Wurde Dopamin in einer Synapse freigesetzt, wird es zuerst desaminiert, sonst beginnt der Abbauprozess mit der Methylierung. Am Ende entsteht vor allem Vanillinmandelsäure und ein wenig Metanephrin, welche mit dem Urin ausgeschieden werden.
Dopamin – Neurotransmitter
Im Gehirn hat Dopamin vorgegebene Neuronenbahnen, die es verwendet. Es sind dabei drei große Wegsysteme bekannt:
das nigrostriatale System
das mesolimbocorticale System
das tuberoinfundibuläre System
1. Nigrostriatale System
Auf Dopamin reagierende (dopaminerge) Neuronen beginnen im Zwischenhirn (Mesencephalon) in der Substantia nigra und ziehen von dort zu den Basalganglien, vor allem zum Corpus striatum im Großhirn. Zieht man diese beiden Strukturen nun zu einem Wort zusammen entsteht der Name: nigrostriatales System, nachdem dieses Bahnsystem benannt ist.
Die Basalganglien gehören dem extrapyramidalmotorischen System an und sind für die richtige Ausführung von Bewegungen zuständig.
Degenerieren die dopaminergen Neuronen des nigrostriatalen Systems vor allem in der Substantia nigra, kommt es zu Zittern (Tremor), Bewegungsarmut (Akinesie) und Muskelstarre (Rigor). Diese Symptome treten ebenso bei der Parkinson-Erkrankung auf.
Wenn du mehr über die Parkinson Krankheit erfahren möchtest, kannst du dir unseren Artikel darüber durchlesen.
2. Mesolimbocorticales System
Die dopaminergen Neurone des mesolimbocorticalen Systems ziehen von der Area tegmentale ventralis im Mesencephalon zu Strukturen im limbischen System, zum Hypocampus, der Amygdala und zu den Stirnlappen des Großhirncortex und Teilen des Riechhirns.
Das limbische System ist auch für die Verarbeitung von Emotionen zuständig. Die dopaminergen Neuronen führen speziell zu dem Nucleus accumbens, eine Struktur im limbischen System. Dieser Nucleus spielt eine zentrale Bedeutung im Belohnungssystem des Gehirns.
3. Tuberoinfundibuläres System
Bei dem dritten Bahnsystem ziehen die dopaminergen Neuronen vom Hypothalamus zu der Eminentia mediana, die sich an der Basis der Adenohypophyse befindet.
Das Dopamin wirkt hier nicht direkt, sondern wird erst an das hypothalamoadenohypophysäre System abgegeben. Dies ist ein Kapillarnetz, das zu dem Hypophysenvorderlappen führt. Dort hemmt Dopamin die Ausschüttung verschiedener Hormone: unter anderem Prolactin, TSH (= Thyreoideastimulierendes Hormon) und ACTH (= adrenocorticotropes Hormon).
Hormon | Funktion |
Prolactin | - Für das Wachstum der Brust verantwortlich und nach der Geburt auch für die Milchabgabe.
- Kann den Menstruationszyklus während einer Schwangerschaft beeinflussen, sodass kein neues Ei zur Reifung gelangt, solange der Uterus durch einen wachsenden Embryo belegt ist.
|
TSH | Steuert das Wachstum der Schilddrüse, die Jodaufnahme und auch die Hormonproduktion. |
ACTH | Für die Steuerung des Hormons Cortisol verantwortlich. |
Dopamin – Wirkung
Dopamin hat als Botenstoff der Nervenzellen die Aufgabe, das am Synapsenspalt ankommende elektrische Signal über den Synapsenspalt als chemisches Signal weiterzuleiten und am anderen Ende des Spaltes an der nächsten Nervenzelle wieder ein neues elektrisches Signal auszulösen. Somit wird eine Signalübertragung von einer zur anderen Zelle gewährleistet. So ist es an der Entstehung vieler verschiedener Prozesse beteiligt.
Dopamin Rezeptoren
Dopamin-Rezeptoren oder dopaminerge Rezeptoren sind alle an bestimmte G-Proteine gekoppelt. Insgesamt unterscheidet man 5 Subtypen von Rezeptoren für Dopamin, die mit D1-D5 beschriftet werden. Alle Subtypen wirken auf den cAMP-Spiegel der Zellen.
cAMP steht für cyclisches Adenosinmonophosphat und ist ein intrazellulärer Botenstoff (auch second messenger genannt). Es ist spielt eine wichtige Rolle bei der Signaltransduktion in den Zellen. Die Signaltransduktion bezeichnet den Weg zu einer zellulären Antwort auf ein extrazelluläres Signal. Ein primärer Botenstoff sendet dabei von außerhalb der Zelle ein Signal an die Zelle und die Signaltransduktion übersetzt dieses Signal, sodass die Zelle darauf reagieren kann. Das Endsignal kann bei der Signaltransduktion mithilfe von cAMP sehr unterschiedlich ausfallen.
D1- und D5-Rezeptoren wirken fördernd auf die Adenylatzyklase und erhöhen dadurch den cAMP-Spiegel.
Die Adenylatzyklase ist ein wichtiges mebranständiges Enzym, das hilft, ATP (Adenosintriphosphat) in cAMP umzuwandeln. Dadurch ist es essentiell für die Signaltransduktion der Zellen.
D2-, D3- und D4-Rezeptoren verringern den cAMP-Spiegel der Zellen. D3- und D4-Rezeptoren finden sich dabei vor allem im limbischen System im Gehirn. Während die Hemmung von Prolaktin im Hypophysenvorderlappen ausschließlich über D2-Rezeptoren vonstattengeht.
Für folgene Prozesse ist Dopamin essentiell:
Dopamin Brechreiz
Chemische Brechreize werden unter anderem durch dopaminerge Rezeptoren an das Brechzentrum im Gehirn weitergegeben und aktiviert. Mithilfe von Dopaminantagonisten kann die Aktivierung des Brechzentrums gehemmt und so der Brechreiz gelindert beziehungsweise verhindert werden.
Brechen ist einer der menschlichen Schutzreflexe. Der Körper versucht so, die Aufnahme von giftigen Substanzen so schnell wie möglich rückgängig zu machen, bevor er zu viel resorbieren kann.
Dopamin und die Steuerung von Emotionen
Dopamin macht glücklich. Wie stark dieser Effekt sein kann, bewiesen US-Forscher bereits 1954 in einem Tierexperiment. Die beiden Psychologen entdeckten das dopaminerge Belohnungssystem und wiesen nach, dass dessen Aktivierung zu starken Glücksgefühlen führte. Für den Menschen ist dieser Zusammenhang jedoch nicht ganz so eindeutig.
James Olds und Peter Milner wollten 1954 eigentlich mehr über den Prozess des Lernens herausfinden. Dazu implantierten sie Ratten Elektroden in unterschiedliche Hirnareale. Die Elektroden verursachten leichte Stromstöße, um die umliegenden Gehirnbereiche zu reizen.
Bei einer Ratte implantieren die Psychologen die Elektrode jedoch zufällig in einem anderen Bereich und trauten ihren Augen kaum: die Ratte kehrte nach dem Versuch immer wieder in die Käfigecke zurück, in der das Experiment stattgefunden hatte, während die anderen Tiere diesen Bereich mieden.
Um herauszufinden was es mit diesem Verhalten auf sich hatte, setzten die Forscher die Elektrode bei mehreren Tieren an die selbe Stelle. Sie gaben den Ratten einen Schalter, über den diese die Stromstöße selbstständig auslösen konnten. Die Tiere drückten den Schalter immer wieder - bis zu 2000 mal pro Stunden - und einige vergaßen dabei sogar zu essen und zu trinken.
Wie sich herausstellte, hatten die Psychologen zufällig das mesolimbocorticale System oder Belohnungssystem entdeckt. Jedes Drücken des Schalters aktivierte das System und führte zur Ausschüttung von Dopmanin. Die Folge: glückliche Ratten, denen alles andere egal war.
Wie das Belohnungssystem des Gehirns genau funktioniert, ist bis heute nicht vollständig geklärt. Es scheint jedoch ein großer Motivator für viele Handlungen zu sein.
Sonstige Wirkungen von Dopamin
Als Neurotransmitter im Gehirn spielt Dopamin auch bei verschiedenen anderen Prozessen eine wichtige Rolle. So reguliert Dopamin die Durchblutung der Bauchhöhlenorgane, steigert in anderen Bahnen die Wahrnehmungsfähigkeit und hilft über andere Neuronen dem Gedächtnis.
Dopamin wird ebenso durch die Noradrenalin- und Adrenalinsynthese aus dem Nebennierenmark ausgeschieden. Hier hat es aber keine weitere Funktion und wird nur als Nebenprodukt der Biosynthese schnell wieder abgebaut.
Dopamin – Krankheiten
Durch seine zentrale Rolle können bei einer Fehlfunktion der Dopaminübertragung jedoch sehr viele Schäden entstehen.
Allgemein solltest du dir merken:
- Gibt es einen Überschuss an Dopamin, entstehen leichter psychotische Symptome.
- Kommt es zu einem Dopaminmangel, haben wir es vor allem mit motorischen Störungen zu tun.
Im Folgenden findest du einige wichtige Krankheitsbilder, die mit Dopamin in Zusammenhang stehen:
Parkinson
Bei der Parkinson-Krankheit degenerieren dopaminerge Neuronen in der Substantia nigra des Mesencephalons. Deswegen kommt zu wenig oder gar kein Dopamin im Corpus striatum (eine Region in den Basalganglien) an.
So kann es nicht nur zu Bewegungsstörungen kommen, es kann auch das Gleichgewicht beeinträchtigt werden. Die typische Parkinson-Trias entsteht: Akinesie, Tremor und Rigor.
Therapiemöglichkeiten
Parkinson kann bis heute nicht geheilt werden, allerdings gibt es Medikamente, die den Verlauf lindern und den Betroffenen das Leben erleichtern können.
Die naheliegendste Lösung wäre hier – da es einen Dopaminmangel im Gehirn gibt – dem Körper zusätzlich Dopamin zuzuführen. Das funktioniert aber nicht so einfach, da Dopamin als solches die Blut-Hirn-Schranke nicht überqueren kann.
Hierfür gibt es verschiedene Lösungsmöglichkeiten:
Die Vorstufe von Dopamin, L-Dopa, kann die Blut-Hirn-Schranke überwinden und sich im Gehirn zu Dopamin umwandeln und so dessen Konzentration im ZNS erhöhen.
Durch die Verabreichung von ZNS-gängigen Hemmstoffen für die Dopa-Decarboxylase wird die Dopaminproduktion in der Peripherie gehemmt und auf das ZNS konzentriert.
Gleichzeitig kann der Abbau von Dopamin hinausgezögert werden, indem die Abbau-Enzyme MAO und COMT gehemmt werden.
Nach der Degenerierung der dopaminergen Neuronen im Corpus striatum überwiegen vor allem nur noch cholinerge Neuronen. Acetylcholin-Hemmstoffe können dies verlangsamen.
Schizophrenie und psychotische Symptome
Dopamin kann bei einer Fehlfunktion auch psychotisch induzierte Syndrome verstärken. Infolgedessen ist Dopamin auch maßgeblich an der Entstehung von Schizophrenie beteiligt.
Die genauen Ursachen dieser Erkrankung konnten bis jetzt noch nicht gänzlich geklärt werden.
Man hat allerdings herausgefunden, dass es vermutlich durch einen Dopaminüberschuss im mesolimbischen System bei der Schizophrenie zu paranoiden Wahnvorstellungen und Halluzinationen kommt, ohne dass strukturelle Veränderungen im Gehirn erkennbar sind. Lediglich eine zu starke Übertragung von Dopamin, also ein Dopaminexzess, kann beobachtet werden.
Therapiemöglichkeiten
Zur Therapie werden Dopamin-Antagonisten, die die Wirkung des Dopamins hemmen sollen, verabreicht. Als Arzt muss man dabei allerdings sehr auf die Dosierung achten, damit nicht zu viel Dopamin gehemmt wird. Sonst kann es, aufgrund des akuten Dopaminmangels, zu einem iatrogenen (= arztverschuldetem) Parkinson-Syndrom kommen.
Dopamin bei Schockzuständen
Obwohl man heute für die Behandlung von Schockzuständen, aufgrund der geringeren Nebenwirkungen, eher Adrenalin oder Noradrenalin verwendet, könnte man auch Dopamin verabreichen. Dopamin kann nämlich auch die Durchblutung steigern und hilft deswegen auch bei niedrigem Blutdruck. Da es vor allem die Durchblutung der Niere steigert, wird es auch bei Nierenversagen verwendet.
Dopamin und Drogen
Viele Drogen (zum Beispiel Kokain) sind Dopaminwiederaufnahme-Hemmer. Wenn Dopamin in eine Synapse entlassen wird, bindet es an dopaminerge Rezeptoren und löst dort die Entstehung eines elektrischen Signals aus. Nach einer gewissen Zeit wird Dopamin von seiner eigentlichen Ursprungszelle wieder aufgenommen. Somit enden die Wirkung sowie das Signal.
Wird nun diese Wiederaufnahme des Dopamins gehemmt, wird die Wirkung an den dopaminergen Rezeptoren erhöht beziehungsweise verlängert. So bleibt das Belohnungsystem länger aktiv und damit auch das Glücksgefühl, dass eine Art Befriedung gewährt. Drogen, welche die Wiederaufnahme von Dopamin hemmen, können süchtig machen, weil sie den Belohnungsmechanismus perpetuieren und dem Konsumenten Glücksgefühle bereiten.
Dopamin - Das Wichtigste
- Dopamin ist ein Neurotransmitter und gehört zu den Katecholaminen.
- Aus der Aminosäure Tyrosin kann der Körper selbstständig Dopamin herstellen.
- Dopamin arbeitet als Neurotransmitter vor allem im Gehirn und hat so vielfältige Aufgaben.
- Ein Dopaminmangel kann zu motorischen Störungen führen.
- Ein Dopaminüberschuss kann zur Entstehung von psychotischen Symptomen führen.
Erklärungen 
Magazine 
