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「多巴胺」是一种什么物质,它是如何产生的,具体有什么功能和用途?(简述多巴胺的作用与用途有哪些)

肾上腺素分子式

肾上腺素(dopamine, DA),化学式:C6H3(OH)2-CH2-CH2-NH2,是一类雌激素和一类脊髓递质,可以掌控多种机能,主要就包括体育运动活动、认知、情绪、正向增强犯罪行为、食物摄入和内排泄控制等。肾上腺素是TGF和色胺家族企业的有机有害化学物质,透过从类似物有害化学物质L-DOPA(酸二钠)分子中除去羧基而制备,主要就发生在人细胞核和肾上腺细胞核中。制备肾上腺素的类似物是韦祖兹胺基酸脯氨酸,透过两步化学反应将脯氨酸转化成为肾上腺素:第一步化学反应是透过脯氨酸羟化酶(TH)(被认为是该有效途径中的限速酶)催化剂,将脯氨酸转化成为1-3,4-二羟基苯丙氨酸(lDOPA);第二步是DOPA脱羧化学反应,透过芳香族1-胺基酸科川(AADC)催化剂,可造成肾上腺素 。像绝大多数胺一样,肾上腺素也属于一类有机碱,在酸性环境中,通常会醛,其醛形式是高度水溶性相较稳定的,但如果暴露于氧或其它氧化剂中,则能够被氧化;而在碱性环境,肾上腺素则不会醛。

肾上腺素是脑内极其关键的脊髓递质,因为其促进作用特点又被称作快乐化学物质,约占脊髓控制系统中TGF浓度的80%。在脊髓控制系统中,肾上腺素透过突触(脊髓细胞核)释放出来的有害化学物质,将信号推送给其它脊髓细胞核。目前共发现五种肾上腺素蛋白,分为D1型蛋白(主要就包括D1和 D5)和D2型蛋白(D2、 D3 和D4 )。肾上腺素蛋白都隶属于G蛋白偶联蛋白的超级家族企业。脊髓控制系统主要就包括几种不同的肾上腺素有效途径,其中一类在奖赏意图犯罪行为的意图部分李将着关键促进作用。对绝大多数类型奖赏的预期会增加脊髓控制系统中肾上腺素的水准,因此很多成瘾性药物会增加肾上腺素的释放出来或在释放出来后阻止其重新吸收到突触中。其它脑肾上腺素有效途径也参予体育运动掌控和掌控各种雌激素的释放出来,这些有效途径和细胞核群形成具有脊髓控制促进作用的肾上腺素控制系统。传统理论认为,肾上腺素通常被视为愉悦的主要就有害化学物质,但目前药理学各方面的观点是肾上腺素赋予了意图显着性,换句话说,肾上腺素说明了感知到的意图所注重的结果(即期望或厌恶),反过来又推动生物体的犯罪行为朝着或远离实现该结果的目标。

在脊髓控制系统内部,肾上腺素在执行机能、体育运动掌控、意图、强化犯罪行为和奖赏以及泌乳、性快感等低级机能中发挥关键促进作用。肾上腺素能细胞核群和脊髓回路组成了脊髓品驭型肾上腺素控制系统。肾上腺素能突触(造成肾上腺素的脊髓细胞核)数量相较较少(人脑中总共约40万),因此它的细胞核体被分组限制在几个相较较小的脊髓控制系统地区。然而,它的轴突延展到其它很多脊髓控制系统地区,因此对其目标造成强大的影响。1964年,AnnicaDahlström和Kjell Fuxe首次绘制了肾上腺素能细胞核群图表,并给它分配了以字母“ A”开头的标签(“胺能”)。在该图表中,地区A1至A7包涵脊髓递质去甲肾上腺素,而地区A8至A14则包涵肾上腺素。他们确定的肾上腺素能地区主要就包括大脑皮层(第8和第9组)、背侧被TNUMBERA32(第10组)、大脑皮层前部(第11组)、圆锥核(第12组)、不透明化带(第13组)和中脑周遭核(第14组)。

大脑皮层是位于大脑皮层的一个小地区,也是尾端脊髓节的关键组成部分。它由两部分组成-一个称作pars compacta的输入地区和一个名为pars reticulata的输出地区。肾上腺素能突触主要就存在于球状性小脑(A8细胞核组)及其附近(A9组)。在人类的脊髓控制系统中,称作大脑皮层脊髓纤维有效途径的肾上腺素能突触从大脑皮层球状部延展到背侧脊髓纤维,在掌控体育运动机能和学习新的体育运动技能李将着关键促进作用。这些突触特别容易受到伤害,当大量突触死亡时,人类就会患上帕金森氏综合征。

背侧被TNUMBERA32(VTA)是另一个大脑皮层地区。VTA肾上腺素能突触中最注重的一组透过中皮层孔道延展至前额叶皮层,另一小组透过大脑皮层边缘延展至伏隔核。这两条脊髓孔道合起来统称作中皮层皮层延展。此外,VTA还向脾脏、曳丝、海马和嗅球推送肾上腺素能延展。中皮层皮层突触在奖赏和意图的其它各方面起着核心促进作用。

大脑皮层前部有肾上腺素突触延展到脊髓,但其机能尚不完善。有证据说明,该地区的病理学在不安腿综合症李将促进作用,该病症是由于人们不断强迫身体部位特别是腿移动而难以入睡的一类情况。另外,大脑皮层的圆锥核和中脑周遭核的肾上腺素突触往脑垂体的延展,会影响屈县雌激素的排泄。尾端核突触造成的肾上腺素被排泄到正中隆起的脑垂体门脉控制系统中,为脑垂体提供了营养。肾上腺素是脑垂体前叶排泄屈县素的主要就脊髓内排泄减缓剂,在没有肾上腺素的情况下,造成屈县雌激素的屈县雌激素细胞核会连续排泄屈县雌激素,而当有肾上腺素时则会减缓屈县素的排泄。因此,在控制屈县雌激素排泄的情况下,肾上腺素有时被称作屈县素减缓因子或屈县素减缓雌激素。不透明化带位于圆锥核和中脑周遭核之间,该地区的肾上腺素突触延展到大脑皮层的多个地区,并参予掌控促性腺雌激素释放出来雌激素,这是青春期后激活雄性和雌性生殖控制系统发育所必需的。

在脊椎动物中,脊髓控制系统肾上腺素的最大和最关键来源便是大脑皮层和背侧被TNUMBERA32(VTA)。这些结构彼此密切相关,在很多各方面在机能上相似,且都是大脑皮层的关键组成部分。尾端脊髓节的最大关键组成部分是脊髓纤维,大脑皮层向背侧脊髓纤维发出肾上腺素能延展,而背侧被TNUMBERA32向背侧脊髓纤维推送类似的肾上腺素能延展。

研究说明,肾上腺素至少以两种关键方式参予到对体育运动选择的调控中。首先,它设置了启动体育运动的“阈值”。肾上腺素活性水准越高,执行给定犯罪行为所需的动力就越低,因此高质量的肾上腺素会导致高质量的体育运动水准和冲动犯罪行为。而肾上腺素浓度降低则会导致体育运动水准下降和化学反应变慢,如帕金森氏病的特点是肢体僵硬和难以发起体育运动,其主要就原因便是大脑皮层回路中的肾上腺素水准大大降低。相反,增加肾上腺素释放出来的药物,例如可卡因或苯丙胺,则可以诱导更活跃的体育运动,主要就包括在极端情况下造成精神体育运动性激动和刻板动作。肾上腺素还可以作为“学习”信号。当采取行动后肾上腺素活性增加时,尾端脊髓节回路就会发生改变,从而在将来出现类似情况时更容易引起相同的化学反应。这是一类操作条件控制,其中肾上腺素起奖赏信号的促进作用。

此外,在脊髓控制系统中肾上腺素的部分机能是作为整体的奖赏信号。目前奖赏已经被认为不是一个单一的过程,而是包涵了几个亚过程,主要就包括向往、喜爱和学习。生物为了生存,根据对奖赏的投入来优化资源配置,通常遵循一个周期性的时间过程。奖赏是一类意图来源,可以在食欲、完成进食和饱足之间启动、维持和转换状态,分别对应与快乐循环控制系统的喜爱、想要和学习阶段。它在快乐周期的复杂编排中交织在一起。向往主导追求阶段,而喜爱则主导完成阶段。对比之下,学习可以贯穿整个周期。尽管所有令人愉悦的刺激都是奖赏,但并非所有奖赏性刺激都是令人愉悦的(例如,诸如金钱之类的外在奖赏)。肾上腺素对奖赏刺激的初始化学反应参予编码奖赏的显着性、价值和背景。在与奖赏有关的学习中,肾上腺素还起着奖赏预测误差信号的促进作用,即奖赏的价值出乎意料的程度。根据Wolfram Schultz的这一假设,预期的奖赏不会在某些肾上腺素能细胞核中造成第二阶段的肾上腺素化学反应,但是意外的或超预期的奖赏会导致突触肾上腺素的短暂增加,而遗漏预期的奖赏实际上会使肾上腺素释放出来水准降低。动物脊髓控制系统中微电极记录的证据说明,背侧被TNUMBERA32(VTA)和大脑皮层中的肾上腺素突触能够显著地被多种奖赏事件所激活。VTA和大脑皮层中的这些奖赏响应性肾上腺素突触对于奖赏相关的认知至关关键,因此是奖赏控制系统的核心关键组成部分。在来自VTA和大脑皮层的每个轴突延展中,肾上腺素的机能都不同,例如,VTA-伏隔核壳延展将奖赏显着性(“想要”)分配给奖赏刺激及其相关延展VTA-眶额皮层,该延展根据其激励显着性更新了不同目标的值;VTA-脾脏和VTA-海马延展介导了与奖赏相关的记忆的巩固,因此VTA-伏隔核核部和大脑皮层-背侧脊髓纤维孔道均参予学习有助于获得奖赏性刺激的体育运动化学反应

尽管肾上腺素在引起“想要”各方面起着核心促进作用,与对奖赏刺激的食欲或趋向性犯罪行为化学反应有关,但详细的研究说明,肾上腺素不能简单地等同于享乐主义的“喜欢”或愉悦 。肾上腺素突触延展涉及愉悦相关认知的某些而非全部各方面,而在肾上腺素控制系统内(即伏隔核壳部)和肾上腺素控制系统外(即背侧苍白球和臂旁核)分别具有识别愉悦的中心。例如,使用植入脊髓控制系统的电极对肾上腺素延展进行直接电刺激是令人愉快的,同时多种动物都愿意透过努力来获得电刺激。抗精神病药会降低肾上腺素水准,并容易引起快感不足,使快感丧失。性爱、饮食和玩电子游戏等很多愉快的经历都会增加肾上腺素的释放出来。所有成瘾性药物都直接或间接影响伏隔核中的肾上腺素突触传递;这些药物增加高剂量“重复使用”药物的可能性,导致药物成瘾。研究说明,增加突触肾上腺素浓度的药物主要就包括精神刺激药,例如甲基苯丙胺和可卡因,可以增加 “想要的”犯罪行为,但并没有极大地改变愉悦的表情或改变满足感的程度。但是,诸如海洛因和吗啡之类的鸦片类药物会导致“喜欢”和“想要”犯罪行为的增加。从2019年1月开始的一项临床研究评估了肾上腺素类似物(酸二钠),肾上腺素拮抗剂(利培酮)和安慰剂对音乐奖赏化学反应的影响,主要就包括在音乐中所经历的愉悦程度。透过皮肤电活动的变化来衡量以及主观评级,发现肾上腺素突触可以双向控制人类受试者的快感认知(特别是音乐的享乐化学反应),这项研究说明,肾上腺素脊髓传递的增加是愉悦化学反应的必要条件。

基于光遗传学技术解析的大脑皮层肾上腺素控制系统 (Nieh et al., 2013)

肾上腺素不会穿越血脑屏障,因此它在周遭脊髓控制系统中的制备和机能在很大程度上与脊髓控制系统中的制备和机能无关 ,大量的肾上腺素在血液中循环,但其机能尚不完全清楚。在血浆中发现肾上腺素的水准与肾上腺素的水准相当,但在人类中,血浆中肾上腺素的95%以上是肾上腺素硫酸盐的形式,硫酸盐是由磺基转移酶1A3 / 1A4造成的结合物,促进作用于游离的肾上腺素。这种肾上腺素硫酸盐大部分造成在肠系膜周遭的肠系膜中。硫酸肾上腺素的造成被认为是对作为食物摄入或透过消化过程造成的肾上腺素进行解毒的一类机制-餐后血浆中的肾上腺素水准通常会升高五十倍以上。交感脊髓控制系统、消化控制系统或其它器官可能造成血液中相较较少量的未结合肾上腺素,它可能会促进作用于周遭组织中的肾上腺素蛋白,或者被肾上腺素β羟化酶代谢或转化成为去甲肾上腺素,接着该酶会被肾上腺髓质释放出来到血液中。一些肾上腺素蛋白位于动脉壁,在血管壁中它充当血管扩张剂和去甲肾上腺素释放出来的减缓剂,这些化学反应可能是在低氧条件下从颈动脉体释放出来的肾上腺素激活的,但尚不清楚动脉肾上腺素蛋白是否具有其它生物学机能。

除了在控制血流中的促进作用外,肾上腺素还在一些外围控制系统中的有限地区内循环并执行外排泄或旁排泄机能。肾上腺素发挥关键促进作用的外围控制系统主要就包括免疫控制系统、肾脏和胰腺。在免疫控制系统中,肾上腺素促进作用于免疫细胞核特别是淋巴细胞核上的蛋白肾上腺素也会影响脾脏、骨髓和循环控制系统中的免疫细胞核。此外,肾上腺素可以由免疫细胞核自身制备和释放出来。肾上腺素对淋巴细胞核的主要就促进作用是降低其激活水准。该控制系统的机能意义尚不清楚,但它为脊髓控制系统和免疫控制系统之间的相互促进作用提供了可能的有效途径,因此可能与某些自身免疫性疾病有关。肾肾上腺素能控制系统位于肾脏的肾单位中,存在所有肾上腺素蛋白亚型。肾上腺素也透过小管细胞核在那里制备,并排入管状液体。其促进作用主要就包括增加肾脏的血液供应、增加肾小球滤过率以及增加尿中钠的排泄。因此,肾肾上腺素机能的缺陷会导致钠排泄减少,从而导致高血压的发展。有充分的证据说明,肾上腺素造成或蛋白的缺陷会导致多种病理,主要就包括氧化应激、水肿、遗传性或原发性高血压。在胰腺中,肾上腺素的促进作用有些复杂。胰腺由外排泄和内排泄两部分组成。外排泄部分制备消化酶和其它化学物质,主要就包括肾上腺素,并将其排泄到小肠中。这种排泄的肾上腺素进入小肠后的机能尚不明确,可能主要就包括保护肠粘膜不受损害并降低胃肠蠕动。胰岛组成胰腺的内排泄部分,并制备和排泄主要就包括胰岛素在内的雌激素进入血液。有证据说明,制备胰岛素的胰岛中的β细胞核含有肾上腺素蛋白,因此肾上腺素可减少其释放出来的胰岛素量。它的肾上腺素输入来源尚不清楚,可能来自血液中循环的肾上腺素、交感脊髓控制系统,也可能是由其它类型的胰腺细胞核局部制备的。

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