Dopamin: Chemische Formel, Eigenschaften und Funktionen

Dopamin ist ein faszinierender und vielseitiger Stoff, der eine zentrale Rolle im menschlichen Körper spielt. Es ist nicht nur ein wichtiger Neurotransmitter, sondern auch ein Zwischenprodukt in der Synthese anderer wichtiger Hormone. Im Volksmund oft als "Glückshormon" bezeichnet, ist Dopamin jedoch viel mehr als das. Dieser Artikel beleuchtet die chemische Formel, die Eigenschaften und die vielfältigen Funktionen von Dopamin.

Chemische Grundlagen

Dopamin, auch bekannt als 3,4-Dihydroxyphenethylamin, gehört zur Familie der Katecholamine. Die Summenformel lautet C8H11NO2. Die molare Masse beträgt 153,181 g/mol.

• Systematischer Name: 4-(2-Aminoethyl)-1,2-benzoldiol
• Weitere Bezeichnungen: 4-(2-Aminoethyl)-2-hydroxyphenol, 2-(3,4-Dihydroxyphenyl)ethylamin, 4-(2-Aminoethyl)brenzcatechin, 3-Hydroxytyramin, Intropin
• Abkürzung: DA
• Englische Bezeichnung: Dopamine, 3-Hydroxytyramine, 4-(2-Aminoethyl)benzene-1,2-diol

Dopamin kristallisiert aus Wasser in Form farbloser Prismen, die einen charakteristischen Geruch aufweisen.

Vorkommen und Synthese

Dopamin wird im Körper aus der Aminosäure Tyrosin synthetisiert und ist ein Zwischenprodukt in der Biosynthese von Noradrenalin und Adrenalin. Die Neurone, in denen Dopamin vorkommt, werden als dopaminerg bezeichnet. Dopaminerge Neurone befinden sich hauptsächlich im Zentralnervensystem, insbesondere im Mittelhirn. Wichtige dopaminerge Systeme steigen vom Mittelhirn ins Endhirn und ins Zwischenhirn auf. Die zugehörigen Neuronenpopulationen finden sich in der Substantia nigra, dem ventralen Tegmentum und in den retro-rubralen Regionen.

Dopamin als Neurotransmitter

Dopamin ist ein wichtiger Neurotransmitter, der eine Vielzahl von Funktionen im Körper reguliert. Es wirkt sowohl im Zentralnervensystem als auch in einigen Systemen des vegetativen Nervensystems.

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Dopamin im Zentralnervensystem

Im Zentralnervensystem ist Dopamin an folgenden Prozessen beteiligt:

• Motorik: Dopamin beeinflusst die extrapyramidale Motorik. Ein Mangel an Dopamin in diesem Bereich steht im Zusammenhang mit der Parkinson-Krankheit.
• Psychische Funktionen: Der Dopaminhaushalt steht im Zusammenhang mit neurobiologischen Aspekten von Psychosen und verschiedenen psychischen Störungen, wie z.B. Schizophrenie.
• Hormonhaushalt: Dopamin hemmt an der Hypophyse die Ausschüttung des Hormons Prolactin.

Dopamin im vegetativen Nervensystem

Im vegetativen Nervensystem reguliert Dopamin die Durchblutung innerer Organe.

Dopamin-Rezeptoren

Die Wirkung einer Dopaminausschüttung hängt vom Dopamin-Rezeptortyp in der Postsynapse ab. Es werden fünf Dopamin-Rezeptoren unterschieden: D1 bis D5.

• D1- und D5-Rezeptoren: Die Bindung von Dopamin an diese Rezeptoren führt zur Depolarisation der nachgeschalteten Zelle (exzitatorisches postsynaptisches Potenzial, EPSP).
• D2-, D3- und D4-Rezeptoren: Die Bindung von Dopamin an diese Rezeptoren bewirkt eine Hyperpolarisation der Postsynapse (inhibitorisches postsynaptisches Potenzial, IPSP).

Dopaminerge Systeme

Es gibt verschiedene wichtige dopaminerge Systeme im Gehirn:

• Mesostriatales System (Nigro-Striatales System): Dieses System nimmt seinen Ursprung in der Substantia nigra im Mittelhirn und projiziert hauptsächlich zu den Basalganglien, die eine wichtige Rolle bei der Bewegungssteuerung spielen.
• Mesolimbische System: Dieses System entspringt ebenfalls im ventralen Tegmentum und projiziert hauptsächlich zum limbischen System (Hippocampus, Amygdala, Corpus mamillare, Fornix etc.). Es gilt als das "Belohnungssystem" und trägt wahrscheinlich wesentlich zu psychotischen Symptomen bei schizophrenen Störungen bei. Bei Funktionsreduktion dieses Systems können Patienten lust- und antriebslos werden (Anhedonie).
• Mesocorticale System: Dieses System verläuft vom ventralen Tegmentum zum Frontallappen der Cortex. Seine Funktion ähnelt der des Mesolimbischen Systems.

Dopamin und Erkrankungen

Ein Ungleichgewicht im Dopaminhaushalt kann zu verschiedenen Erkrankungen führen:

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• Parkinson-Krankheit: Bei dieser Krankheit kommt es zu einem Untergang von Zellen in der Substantia nigra, was zu einem Dopaminmangel in den Basalganglien führt. Zur Behandlung wird Levodopa (L-DOPA), ein Prodrug des Dopamin, gegeben. Da Dopamin selbst die Blut-Hirn-Schranke nicht passieren kann, wird L-DOPA in den Basalganglien zu Dopamin umgewandelt. Um eine vorzeitige Umwandlung außerhalb des Gehirns zu verhindern, wird L-DOPA oft mit einem Decarboxylase-Hemmer (Carbidopa oder Benserazid) kombiniert.
• Schizophrenie: Gemäß der Dopaminhypothese wird ein übermäßig hoher Dopamin-Spiegel in bestimmten Hirnarealen mit den Symptomen der Schizophrenie (Psychosen) in Verbindung gebracht.
• Restless-Legs-Syndrom: Auch bei diesem Syndrom kann ein Dopaminmangel eine Rolle spielen, weshalb L-DOPA zur Behandlung eingesetzt wird.

Dopamin in der Medizin

Dopamin wird in der Medizin als Wirkstoff (ATC-Code: C01CA04) zur Behandlung verschiedener Zustände eingesetzt. Es wirkt positiv inotrop, erhöht die Herzfrequenz und -kraft und kann die Nierendurchblutung verbessern.

Dopamin bindet an alpha-1- und beta-1-adrenerge Rezeptoren. Vermittelt durch myokardiale beta-1-adrenerge Rezeptoren erhöht Dopamin die Herzfrequenz und -kraft, wodurch die Herzleistung erhöht wird. Alpha-1-adrenerge Rezeptorstimulation auf vaskulärer glatter Muskulatur führt zu Vasokonstriktion und führt zu einer Erhöhung des systemischen Gefäßwiderstands. Die Stimulation dopaminerger Rezeptoren im Nierengefäßsystem führt zu einer Erweiterung der Nierengefäße und einer Erhöhung der glomerulären Filtrationsrate, des renalen Blutflusses, der Natriumausscheidung und der Urinausscheidung.

Gefahrenhinweise

Dopamin ist als gesundheitsschädlich bei Verschlucken (H302) und sehr giftig für Wasserorganismen (H400) eingestuft. Es ist wichtig, Dopamin sicher zu handhaben und die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Die LD50 (Ratte, oral) beträgt 2859 mg/kg.

Dopamin und aktuelle Forschung

Die Forschung zu Dopamin ist weiterhin aktiv und liefert neue Erkenntnisse über seine Rolle bei verschiedenen Erkrankungen und Prozessen im Körper. Einige aktuelle Forschungsbereiche umfassen:

• Krebs: Studien untersuchen, wie entzündliche Botenstoffe (Zytokine) den Muskelstoffwechsel bei Krebs verändern und wie Krebszellen das Immunsystem für sich nutzen.
• Alzheimer: Forschung untersucht die Rolle des Entzündungsbotenstoffs IL-12 bei der Entstehung von Alzheimer.
• Post-COVID: Studien zeigen, dass bestimmte Botenstoffe anhaltende Entzündungen der Nasenschleimhaut verursachen können.
• Immunologie: Forschung untersucht die Rolle von dendritischen Zellen und anderen Immunzellen bei der Immunantwort.
• Neurowissenschaften: Studien untersuchen die Freisetzung von Dopamin im Gehirn mithilfe von Nanosensoren und die Rolle von Molekülen bei der Platzierung von Botenstoffausschüttungen in Nervenzellen.

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