Как измерить дофамин в мозге

Ученые нашли способ точного измерения количества дофамина в мозге

Ученые Массачусетского технологического института разработали способ измерения дофамина в мозге. Эта технология может помочь узнать больше о роли данного вещества в таких процессах, как запоминание, хранение информации и формирование эмоций. Результаты исследования были опубликованы сегодня на сайте учебного заведения.

Дофамин – один из многих нейротрансмиттеров, посредством которых нейроны мозга обмениваются информацией. Существует множество заболеваний, связанных с нарушением уровня дофамина, и, наверное, самая известная из них – болезнь Паркинсона. В настоящее время уровень дофамина измеряют с помощью угольных электродов диаметром около 100 микрон. Однако их можно использовать только в течение суток, поскольку формирующаяся рубцовая ткань препятствует взаимодействию электрода с дофамином (этому могут мешать и другие пленки, покрывающие электрод со временем). Кроме того, вероятность, что электрод попадет в место, где есть дофамин, составляет около 50%. Новая технология может помочь добиться лучших результатов.

В рамках данного проекта ученые сконструировали прибор с электродами диаметром 10 микрон, располагающимися рядами по 8 электродов в каждом. Каждый электрод покрыт жестким полимером под названием полиэтиленгликоль (PEG), защищающим их при проникновении в ткань мозга. При этом в процессе введения в ткань материал растворяется и не попадает в мозг. Принцип измерения уровня дофамина остается тем же. Ученые посылают на электроды колебательное напряжение, и когда напряжение достигает определенной отметки, находящийся рядом с электродом дофамин подвергается электрохимической реакции, что производит электрический ток, измерив который, исследователи определяют уровень дофамина с миллисекундными интервалами. С помощью новой технологии ученым удалось измерить количество данного вещества в разных участках полосатого тела мозга одновременно.

До этого добиться такой частоты измерений не удавалось. Новая технология теоретически может помочь изучить механизмы развития любой болезни, связанной с нарушениями работы нейротрансмиттеров. Кроме того, ввиду чрезвычайно малых размеров электродов, их, возможно, получится использовать для контроля уровня дофамина в мозге пациентов, проходящих соответствующую терапию. Поскольку прибор может помочь определить количество дофамина в разных участках полосатого тела (а уровень может сильно разниться в зависимости от участка), результаты получаются довольно точными.

Источник

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?

Источник

Как измерить дофамин в мозге

Адреналин, норадреналин, дофамин, серотонин – это биогенные амины, являющиеся гормонами и нейромедиаторами. Их содержание значительно увеличивается в биологических жидкостях при некоторых нейроэндокринных новообразованиях.

Катехоламины (эпинефрин, норэпинефрин), серотонин (5-гидроксиприптамин) и их метаболиты (ВМК, ГВК, 5-ОИУК).

Синонимы английские

Catecholamines (epinephrine/adrenaline, norepinephrine/noradrenaline, dopamine), serotonine (5-hydroxytryptamine; 5-HT) and metabolites (vanillylmandelic acid /VMA, homovanillic acid/HVA, 5-hydroxyindoleacetic acid/5-HIAA).

Высокоэффективная жидкостная хроматография.

Пг/мл (пикограмм на миллилитр), нг/мл (нанограмм на миллилитр), мг/сут. (миллиграмм в сутки).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Суточную мочу, венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

Общая информация об исследовании

Нейроэндокринные опухоли (апудомы) – новообразования, происходящие из эндокринных клеток, диффузно расположенных в различных тканях и органах (APUD). К ним относятся феохромоцитома, нейробластома, гастринома, випома, карциноид и некоторые другие новообразования. В редких случаях выявляется наследственный синдром множественной эндокринной неоплазии (МЭН), для которого характерно одновременное наличие нейроэндокринных опухолей в разных органах и тканях (например, феохромоцитома + медуллярный рак щитовидной железы + нейромы слизистых оболочек + ганглионейромы кишечника). Феохромоцитома является гормонально активной опухолью клеток симпатоадреналовой системы, которая вырабатывает катехоламины. В 90 % случаев феохромоцитомы возникают в мозговом веществе надпочечников. Гораздо реже они локализуются вне надпочечников: в 8 % – в аортальном поясничном параганглии, менее чем в 2 % случаев – в брюшной и грудной полостях (параганглиях, мочевом пузыре, воротах печени и почек) и менее чем в 0,1 % случаев – в области шеи (бифуркация сонной артерии). Патогенез и клиническая картина заболевания обусловлены избыточным поступлением в кровь адреналина, норадреналина. Катехоламины синтезируются из аминокислоты тирозина и обеспечивают регуляцию основных физиологических параметров организма (частота дыхания и сердечных сокращений, артериальное давление, почечный кровоток), а также участвуют в процессах высшей нервной деятельности (формирование настроения, мотивации). В норме уровень катехоламинов повышается при воздействии стрессовых факторов и остается низким в покое. Опухоли нейроэндокринного происхождения характеризуются неконтролируемой секрецией катехоламинов, в результате чего их концентрация, а также уровень их метаболитов в крови и моче многократно возрастает. В большинстве случаев феохромоцитома секретирует оба вида катехоламинов. Некоторые опухоли продуцируют только один из этих моноаминов, очень редко преобладает дофамин. Кроме катехоламинов, феохромоцитома может синтезировать серотонин, адренокортикотропный гормон, вазоактивный интестинальный пептид, соматостатин и другие гормоны. Соответствий между размерами опухоли, уровнем катехоламинов в крови и клинической картиной не существует. Мелкие опухоли могут синтезировать и секретировать в кровь большое количество катехоламинов, тогда как крупные опухоли метаболизируют катехоламины в собственной ткани и секретируют лишь небольшую их часть. Чаще встречается так называемая пароксизмальная форма феохромоцитомы, при которой секреция норадреналина происходит не постоянно, а эпизодически. Так как норадреналин достаточно быстро метаболизируется, наиболее точный результат анализа будет получен при взятии мочи во время или сразу после эпизода гипертонического криза, а не в межприступный период. В межприступный период следует измерять концентрацию основного метаболита норадреналина – ванилилминдальной кислоты. Она не подвергается дальнейшим биохимическим превращениям и может быть использована для оценки концентрации норадреналина, даже если его секреция носит пульсовый характер. Нейробластома тоже является нейроэндокринной опухолью, для которой характерна секреция избытка адреналина, норадреналина и их метаболитов. Однако при диагностике нейробластомы гораздо важнее уровень дофамина и его конечного метаболита гомованилиновой кислоты. Повышение ее концентрации в моче обнаруживается в 90 % случаев нейробластомы. Для карциноидных опухолей разной локализации характерна секреция серотонина. Серотонин не является катехоламином, но также относится к группе биогенных аминов с гормональной и нейромедиаторной активностью. Он синтезируется из аминокислоты триптофана и хранится в энтерохромаффинных клетках желудочно-кишечного тракта (80-95 % от общего количества), различных структурах головного мозга, тучных клетках кожи, тромбоцитах и некоторых других эндокринных органах. Серотонин понижает порог болевой чувствительности, регулирует функцию гипофиза, влияет на сосудистый тонус, свертываемость крови, моторику и секреторную активность желудочно-кишечного тракта. При карциноидных опухолях в моче повышается концентрация продукта метаболизма серотонина – 5-гидроксииндолуксусной кислоты. Анализ суточной мочи на 5-гидроксииндолуксусную кислоту характеризуется высокой чувствительностью (75 %) и специфичностью (88-100 %), что позволяет считать этот тест одним из основных способов подтвердить диагноз «карциноидная опухоль». Однако следует отметить, что существуют не секретирующие серотонин карциноиды, а симптомы заболевания неспецифичны и у части пациентов длительно могут отсутствовать. При хирургическом удалении и эффективном лечении нейроэндокринных опухолей уровень гормонов и их метаболитов нормализуется. Сохранение повышенной концентрации вазоактивных пептидов и продуктов их метаболизма свидетельствует о неэффективности терапии, наличии метастазов или о том, что опухоль не удалось удалить полностью.

Для чего используется исследование?

Когда назначается исследование?

Что означают результаты?

Возраст

Референсные значения, пг/мл

Источник

ANKK1: Glu713Lys; DRD2: TaqIA в Москве

Лабораторное исследование для определения генетической мутации гена ANKK1. Наличие мутации провоцирует генетическую предрасположенность к алкогольной, наркотической, никотиновой зависимостям, а также позволяет оценить способность к концентрации внимания.

Приём и исследование биоматериала

Когда нужно сдавать анализ ANKK1: Glu713Lys; DRD2: TaqIA?

Подробное описание исследования

Ген DRD2 кодирует рецепторы дофамина, которые находятся в головном мозге, органах сердечно-сосудистой системы, почках, сетчатке глаза, гипофизе. Рецепторы носят название дофаминовых рецепторов второго типа (Д2). Изменения в структуре гена DRD2 влияют на активность Д2 рецепторов дофамина и участвуют в возникновении ряда патологий, в том числе, шизофрении, болезни Паркинсона.

Дофамин вместе с адреналином, норадреналином, серотонином, относится к числу основных нейромедиаторов нервной системы (общее название – катехоламины).

Катехоламины вырабатываются мозговым веществом надпочечников и поступают в кровь в ответ на физический или эмоциональный стресс.

С участием дофамина связывают контроль двигательной активности, мышления, эмоций, положительного подкрепления, потребления пищи и ряда эндокринных функций. Дофамин и его рецепторы участвуют в формировании зависимостей (наркотической, алкогольной, никотиновой, игровой).

Дофамин – это один из т.н. «гормонов удовольствия».

Когнитивные способности (психические процессы, направленные на прием и обработку информации) также связаны с воздействием дофамина. К ключевым когнитивным функциям относится внимание, поскольку оно может оказывать влияние на формирование или реализацию других познавательных процессов (памяти, мышления, восприятия).

В физиологической основе формирования внимания лежит баланс биогенных аминов, в первую очередь дофамина, нарушения которого приводят к развитию синдрома дефицита внимания.

Дофаминовые рецепторы делят на два типа: Д1 и Д2.

Ген DRD2 располагается на одиннадцатой хромосоме и содержит около 1250 пар нуклеотидов. Он кодирует Д2-рецепторы дофамина, находящиеся на дофаминергических нейронах. Как правило, трансформации в кодирующем участке гена DRD2 изменяют активность дофаминовых рецепторов и оказывают воздействие на дофаминергическую систему.

Ген ANKK1 расположен рядом с геном DRD2 в его регуляторной зоне. Из-за мутаций гена ANKK1 (одна из самых изученных – TaqIA), связанной с заменой аминокислоты глутамин на лизин в участке 713 (Glu713Lys), изменяется активность ядерного фактора Kappa B. Такая замена способствует изменению активности гена DRD2. В результате этого снижается плотность рецепторов Д2 в головном мозге и изменяется активность всей дофаминергической системы.

Следствие мутации гена DRD2 – синдром недостатка вознаграждения. В этом случае концентрация дофамина снижается и человек испытывает психологический дискомфорт, что заставляет его искать способы повысить уровень дофамина. Как правило, это достигается с помощью употребления алкоголя или наркотических средств, курения или игромании.

Также мутации гена DRD2 отвечают за проблемы с пищевым поведением. Наличие такой мутации может провоцировать переедание в стрессовых ситуациях.

Исследование позволяет определить:

— способность человека к концентрации внимания;

— «обучаемость» и способность к изучению языков;

— генетическую предрасположенность к никотиновой, алкогольной или наркотической зависимостям;

— предрасположенность к игровой зависимости;

— склонность к перееданию в стрессовых ситуациях.

Также используется в терапии антипсихотическими препаратами для контроля их эффективности.

Источник

Описание

Дофамин относится к катехоламинам – гормонам, которые производятся в надпочечниках. Дофамин является нейромедиатором центральной нервной системы и медиатором паракринной регуляции в некоторых других органах (ЖКТ, почки). Дофамин вырабатывается преимущественно хромаффиновыми телами адренергических нервов, синтезируется из тирозина. Дофамин является предшественником адреналина и норадреналина в ходе их синтеза.

Дофамин имеет короткий период полураспада в плазме, порядка нескольких минут. Поэтому особое клиническое значение приобретает исследование уровня дофамина в суточной моче.

Дофамин функционирует преимущественно как нейромедиатор, действуя через пять дофаминовых рецепторов (D1-D5). Потеря дофамин-секретирующих нейронов является характерным признаком болезни Паркинсона. Дофамин также функционирует как нейроэндокринный ингибитор синтеза пролактина.

Что показывает анализ мочи на дофамин?

Тест на уровень дофамина в моче применяется при диагностике катехоламино-секретирующих опухолей, например, нейробластомы и дофаминсекретирующей феохромоцитомы.

Показания к назначению анализа мочи на дофамин

Измерение уровня дофамина в моче используется:

— в диагностике катехоламино-секретирующих опухолей, например нейробластомы;

— для оценки эффективности хирургического лечения катехоламинсекретирующих опухолей для выявления рецидива опухоли после удаления.

— для оценки причин повышения артериального давления, не поддающегося лечению лекарственными препаратами

Подготовка

За 48 часов до сдачи анализа мочи на дофамин исключить прием в пищу бананов, авокадо, сыра, кофе, чая, какао, пива. За 4 суток до теста исключить прием препаратов, содержащих теофиллин, нитроглицерин, раувольфию, кофеин, этанол (необходимо проконсультироваться с врачом). За 3 часа до теста не курить. Избегать эмоциональных и физических перегрузок.

Интерпретация результата

Повышенный уровень содержания дофамина в моче может быть связан со следующими заболеваниями и состояниями:

— потребление продуктов с высоким содержанием соли;

— феохромоцитомы и параганглиомы (редко);

— гепатиты и цирроз печени;

— острая язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки;

— продолжительные маниакально-депрессивные расстройства;

— различные формы стресса

Пониженный уровень содержания дофамина связан со снижением фильтрационной способности почек, при острых лейкозах, коллагенозах, нейропатии, паркинсонизме, диабете.

Источник