Cos'è la dopamina?

La dopamina è una sostanza di cui si parla spesso sui media: è quella sostanza chimica che procura una sensazione di piacere e benessere e che viene rilasciata dal cervello in risposta al cibo, alle droghe, al sesso e alle interazioni sociali gratificanti.

Tuttavia, la dopamina (DA) non è affatto coinvolta solo nei processi di ricompensa e dipendenza, ma è sia un importante ormone ( un messaggero chimico trasportato nel flusso sanguigno) sia un neurotrasmettitore (una molecola che trasmette segnali nervosi) che svolge una serie di funzioni, tra cui:

• controllo dei movimenti
• motivazione
• regolazione dell'equilibrio idrico e della pressione sanguigna
• regolazione dei movimenti intestinali (motilità gastrointestinale)
• funzione immunitaria

Insieme alla noradrenalina e all'adrenalina, la dopamina appartiene a una classe di sostanze chimiche correlate note come catecolamine.

PUNTI CHIAVE

• La dopamina è un neurotrasmettitore fondamentale (sostanza chimica che trasmette i segnali nervosi) nel cervello e nel sistema nervoso centrale.
• I circuiti cerebrali che utilizzano la dopamina svolgono un ruolo importante nei processi di ricompensa, motivazione e controllo dei movimenti.
• La dopamina agisce anche come ormone (un messaggero chimico nel flusso sanguigno), contribuendo a regolare la pressione sanguigna e la digestione.
• La dopamina ha una struttura molecolare simile a quella dell'adrenalina e della noradrenalina.

Quali sono le funzioni della dopamina?

La dopamina è un neurotrasmettitore fondamentale nel cervello e nel sistema nervoso centrale.

I neurotrasmettitori sono sostanze chimiche che trasmettono un segnale da un nervo (o neurone) a un altro, attraverso uno spazio chiamato sinapsi.

Quando un nervo dopaminergico viene stimolato, la dopamina viene rilasciata da speciali compartimenti di stoccaggio chiamati vescicole sinaptiche. La dopamina attraversa quindi la sinapsi, si lega a un nervo recettore o postsinaptico e lo attiva. In questo modo, il segnale viene trasmesso da un neurone all'altro.

La dopamina trasmette segnali tra i neuroni delle grandi reti cerebrali che controllano il movimento, la gratificazione, la motivazione e le emozioni.

La dopamina e il controllo del movimento

Ogni volta che compiamo un movimento complesso, il nostro cervello elabora un piano di movimento e poi invia segnali elettrici che vengono infine trasmessi lungo i nervi (chiamati motoneuroni) ai muscoli, dove provocano la contrazione muscolare.

All'interno del cervello esistono vari circuiti o anelli che perfezionano e coordinano i nostri schemi motori. Una componente fondamentale di questi anelli è costituita dai gangli della base, un insieme di strutture interconnesse situate in profondità all'interno degli emisferi cerebrali (vedi l'area evidenziata in arancione nel diagramma sottostante).

I gangli della base contengono reti di neuroni sia inibitori che eccitatori, il che permette loro di eseguire i movimenti pianificati in modo appropriato, attenuando al contempo quelli indesiderati.

Ad esempio, se volessi eseguire un curl per i bicipiti in modo controllato, i tuoi gangli della base attiverebbero gli schemi motori associati alla flessione e al rilassamento dei muscoli bicipiti e tricipiti. Inoltre, i gangli della base contribuirebbero a inibire i movimenti indesiderati, come l'adduzione verso l'esterno dei deltoidi, permettendoti di eseguire il curl per i bicipiti in un unico, semplice piano di movimento.

Ma allora, che ruolo ha la dopamina? I gangli della base e i circuiti cerebrali più ampi coinvolti nel controllo del movimento sono ricchi di neuroni dopaminergici: cellule nervose che utilizzano la dopamina per comunicare tra loro.

Più precisamente, i gangli della base contengono un’importante catena di neuroni dopaminergici denominata via nigrostriatale. Questa via è particolarmente importante per il controllo del movimento. A riprova di ciò, un danno alla via nigrostriatale può causare disturbi del movimento come il morbo di Parkinson (caratterizzato da difficoltà nell’avviare i movimenti, rigidità muscolare, lentezza dei movimenti e tremore).

PUNTI CHIAVE

• I circuiti cerebrali che utilizzano la dopamina contribuiscono a perfezionare i movimenti complessi.
• I circuiti cerebrali dopaminergici ci consentono di eseguire movimenti pianificati, inibendo al contempo quelli indesiderati.

Dopamina, ricompensa e motivazione

Sulla stampa popolare si dice spesso che la dopamina sia la «molecola del piacere», che provoca direttamente sensazioni di piacere. In realtà, il ruolo della dopamina nel piacere e nella gratificazione è un po’ più complesso.

Alcuni studi suggeriscono che la dopamina svolga un ruolo nell'apprendimento gratificante, ovvero il processo che consiste nell'associare una sensazione piacevole a uno stimolo specifico (ad esempio cibo, sostanze stupefacenti, videogiochi, esercizio fisico).

Ad esempio, potresti provare piacere la prima volta che mangi del cioccolato. Il tuo cervello assocerà quindi l'aspetto, l'odore, il sapore e la consistenza del cioccolato a un'esperienza piacevole. Ciò potrebbe poi spingerti a compiere ulteriori azioni per procurarti e consumare cioccolato (in termini psicologici, questo fenomeno è chiamato «rinforzo» ).

Il processo che collega gli stimoli alle esperienze piacevoli è mediato da una rete di strutture cerebrali nota come sistema di ricompensa. Il nostro sistema di ricompensa è particolarmente ricco di neuroni dopaminergici, che si attivano in risposta a stimoli gratificanti quali il cibo, il sesso, le droghe ecc.

Ricerche recenti nel campo delle neuroscienze suggeriscono che esistano diverse reti cerebrali responsabili del «piacere» e del «desiderio» nei confronti degli stimoli gratificanti.

Tornando all'esempio del cioccolato, ogni volta che lo mangiamo possiamo provare un'esperienza piacevole. Questo è l'aspetto della ricompensa legato al «piacere». Al contrario, se vedessimo qualcun altro mangiare cioccolato, ciò potrebbe suscitare in noi il desiderio di mangiarlo a nostra volta. Questo è l'aspetto della ricompensa legato al «desiderio».

Il nostro cervello attribuisce al cioccolato un «desiderio» o, più formalmente, una «salienza incentivante». Questo «desiderio» viene poi attivato da vari stimoli (ad esempio, vedere qualcun altro che mangia cioccolato). Come conseguenza di questo «desiderio», mettiamo in atto comportamenti che portano al consumo dello stimolo gratificante. Quando vediamo qualcun altro mangiare cioccolato, potremmo sentirci motivati ad andare al distributore automatico e comprare una barretta di cioccolato da mangiare noi stessi.

La dopamina svolge un ruolo fondamentale in questo «desiderio» o nella salienza motivazionale degli stimoli gratificanti. In particolare, si ritiene che alla base della salienza motivazionale vi sia una rete specializzata di neuroni dopaminergici nota come via dopaminergica mesolimbica.

Una struttura fondamentale nella via mesolimbica della dopamina è l'area tegmentale ventrale (VTA) ( vedi lo schema delle vie della dopamina qui sotto). È interessante notare che quest'area cerebrale è coinvolta nella dipendenza, nell'obesità e nella nostra reazione ai cibi appetitosi e ipercalorici.

PUNTI CHIAVE

• I circuiti cerebrali che utilizzano la dopamina contribuiscono ad associare determinati stimoli (ad esempio cibo, droghe, videogiochi) a sensazioni piacevoli: un processo denominato «apprendimento della ricompensa».
• L'attività dei circuiti cerebrali dopaminergici è responsabile del desiderio di stimoli piacevoli (ad esempio, il cibo o il sesso).
  
• La dopamina è fondamentale per la motivazione: stimola comportamenti che ci aiutano a ottenere stimoli piacevoli e gratificanti.

La dopamina e la regolazione della pressione sanguigna

Oltre a fungere da neurotrasmettitore nel nostro cervello e nel sistema nervoso centrale, la dopamina agisce come ormone in molti altri tessuti dell'organismo. Uno dei principali ruoli ormonali della dopamina è quello di regolare la pressione sanguigna e il volume ematico.

La dopamina prodotta dalle ghiandole surrenali circola nel flusso sanguigno, dove può agire su una varietà di tessuti. Quando la dopamina si lega ai recettori presenti sulle pareti dei vasi sanguigni, ne provoca la dilatazione (un processo chiamato vasodilatazione).

Come abbiamo appreso nella sezione dedicata alla contrazione della muscolatura liscia vascolare, la dilatazione dei vasi sanguigni comporta un aumento del flusso sanguigno verso gli organi bersaglio e una diminuzione della pressione sanguigna.

- La dopamina e la funzionalità renale

La dopamina viene prodotta anche dalle cellule che rivestono i tubuli renali.

Quando la dopamina si lega ai recettori presenti nei reni, inibisce il riassorbimento degli ioni sodio nel flusso sanguigno. In altre parole, si può dire che la dopamina aumenta l'escrezione degli ioni sodio nelle urine.

Come indicato nella sezione dedicata al sistema renina-angiotensina-aldosterone, l'acqua tende a seguire il movimento degli ioni sodio. Man mano che una maggiore quantità di acqua e di ioni sodio viene espulsa con le urine, si verifica una diminuzione del volume ematico e un calo della pressione sanguigna.

Infine, la dopamina inibisce anche il rilascio di adrenalina e noradrenalina. Sia l'adrenalina che la noradrenalina possono provocare vasodilatazione o vasocostrizione e quindi influire sulla pressione sanguigna.

PUNTI CHIAVE

• La dopamina contribuisce a regolare la pressione sanguigna dilatando i vasi sanguigni, aumentando l'afflusso di sangue ai reni e favorendo l'eliminazione di sale e acqua da parte dei reni.

Dove viene prodotta la dopamina?

Nel cervello e nel sistema nervoso centrale, la dopamina viene prodotta principalmente dalle cellule nervose (neuroni).

Al di fuori del cervello, la dopamina viene prodotta dalle ghiandole surrenali. Si tratta di una coppia di ghiandole situate appena sopra i reni, responsabili anche della produzione di vari altri ormoni, tra cui l'adrenalina, l'aldosterone e il cortisolo. La dopamina prodotta dalle ghiandole surrenali viene rilasciata nel flusso sanguigno, dove può agire su vari tessuti, compresi i vasi sanguigni.

Anche altri gruppi specializzati di cellule producono dopamina. Ad esempio, le cellule presenti nei tubuli renali secernono dopamina, che contribuisce al controllo della pressione sanguigna e del volume ematico.

PUNTI CHIAVE

• La dopamina nel cervello è prodotta dalle cellule nervose (neuroni).
• La dopamina è prodotta dalle ghiandole surrenali (che producono anche l'adrenalina).

Come viene prodotta la dopamina?

La dopamina viene prodotta attraverso gli stessi percorsi biochimici che generano l'adrenalina (e la noradrenalina).

A questo proposito, la dopamina, come l'adrenalina, deriva dall'aminoacido tirosina.

Per ricapitolare quanto detto nella sezione sull'adrenalina, gli aminoacidi sono i mattoni delle proteine. La tirosina è un aminoacido non essenziale, il che significa che può essere prodotta dall'organismo stesso. In questo caso, la tirosina può essere sintetizzata dalla conversione di un altro aminoacido, la fenilalanina. La fenilalanina è un aminoacido essenziale, il che significa che deve essere assunta attraverso l'alimentazione.

Considerato il loro ruolo nella sintesi della dopamina, è necessario un adeguato apporto alimentare di fenilalanina e/o tirosina per garantire livelli adeguati di dopamina.

Tirosina --> L-DOPA

Nella prima fase della via metabolica, la tirosina viene convertita in L-DOPA dall'enzima tirosina idrossilasi (TH). Questo enzima utilizza la BH4 (tetraidrobiopterina) come cofattore. Abbiamo già parlato della BH4 nel tratto dedicato alla sintesi e al riciclaggio della BH4.

L-DOPA --> Dopamina

Nella seconda fase, l'L-DOPA viene convertita in dopamina dall'enzima DOPA decarbossilasi ( nota anche come decarbossilasi degli L-aminoacidi aromatici). Questo enzima utilizza la forma attiva della vitamina B6, il piridossal fosfato, come cofattore.

In che modo la dopamina agisce nell'organismo?

La dopamina agisce legandosi a recettori specifici situati sulla superficie delle cellule nervose e di altre cellule.

Esistono 5 tipi principali di recettori della dopamina: D1, D2, D3, D4 e D5. Questi tipi di recettori differiscono per struttura, funzione e distribuzione. Ad esempio, i gangli della base (che contribuiscono al controllo dei movimenti) sono particolarmente ricchi di recettori D2. Al contrario, i reni tendono a esprimere recettori di tipo D5.

Quando la dopamina si lega a un recettore della dopamina, innesca una cascata di reazioni chimiche. Queste cascate chimiche finiscono per modificare altre molecole chiave (ad esempio enzimi, canali ionici, altri recettori dei neurotrasmettitori), responsabili degli effetti della dopamina. Ad esempio, quando la dopamina si lega ai recettori D1 sui neuroni, apre canali ionici del calcio specializzati, che a loro volta stimolano l'attività nervosa.

PUNTI CHIAVE

• La dopamina esercita i propri effetti nell'organismo legandosi ai recettori della dopamina.
• I cambiamenti nella funzione dei recettori della dopamina saranno trattati in un prossimo articolo.

Come viene degradata la dopamina?

Come l'adrenalina, anche la dopamina viene degradata dagli enzimi.

Tre enzimi fondamentali sono responsabili della degradazione (o del metabolismo) della dopamina:

• COMT (catecol-O-metiltransferasi)
• MAO (monoamino ossidasi)
• ALDH (aldeide deidrogenasi).

Insieme, questi enzimi metabolizzano la dopamina trasformandola in una molecola chiamata HVA (acido omovanillico).

L'attività di questi enzimi influenza sia i livelli di dopamina circolanti nel sangue sia i livelli di dopamina presenti nelle sinapsi tra i neuroni.

Perché il declino dei livelli di dopamina è importante?

Nel cervello e nel sistema nervoso centrale, gli enzimi COMT, MAO e ALDH sono responsabili della terminazione dei segnali nervosi.

Come accennato in precedenza, la dopamina è un neurotrasmettitore, ovvero una sostanza chimica che serve a trasmettere segnali da un neurone all’altro attraverso una sinapsi. Dopo essere stata rilasciata da un neurone (presinaptico), la dopamina attraversa la sinapsi e si lega ai recettori della dopamina presenti su un altro neurone (postsinaptico), dove stimola l’attività nervosa. Poco dopo, la dopamina viene rilasciata nuovamente nella sinapsi (o fessura sinaptica).

Se la dopamina potesse rimanere nella sinapsi, stimolerebbe costantemente il nervo postsinaptico, generando segnali nervosi inappropriati. Gli enzimi COMT, MAO e ALDH assicurano che la dopamina venga rapidamente degradata e che il segnale nervoso si interrompa in breve tempo.

Se, tuttavia, l'attività di questi enzimi è ridotta, i livelli di dopamina all'interno della sinapsi rimarranno elevati. Ciò potrebbe causare un aumento dell'attività dei nervi dopaminergici e delle reti cerebrali più ampie.

Al contrario, se l'attività di questi enzimi è eccessivamente elevata, i livelli di dopamina nella sinapsi risulteranno bassi, determinando una ridotta attività dei nervi dopaminergici e delle reti cerebrali.

Pertanto, l'attività degli enzimi COMT, MAO e ALDH influenza l'attività nervosa complessiva nei circuiti cerebrali che utilizzano la dopamina.

Poiché questi circuiti cerebrali regolano il nostro sistema di ricompensa, la motivazione e il controllo dei movimenti, le variazioni nell'attività enzimatica possono influire sui nostri comportamenti più complessi.

PUNTI CHIAVE

• La dopamina viene degradata nelle sinapsi nervose dagli enzimi COMT, MAO e ALDH.
• La degradazione della dopamina contribuisce a interrompere un segnale nervoso.
• L'attività degli enzimi COMT, MAO e ALDH influenza i livelli di dopamina nelle sinapsi.
• Livelli elevati di dopamina determinano un aumento dell'attività dei nervi dopaminergici e dei circuiti cerebrali.
• Un aumento dell'attività nei circuiti cerebrali dopaminergici può modificare la nostra motivazione, la risposta alle ricompense e i comportamenti complessi.

Genetica

Come accennato in precedenza, l'attività degli enzimi che degradano la dopamina influirà in modo significativo sui nostri livelli di dopamina nelle sinapsi nervose e, di conseguenza, sull'attività dei circuiti dopaminergici cerebrali.

Le ricerche dimostrano che le variazioni nei geni che codificano questi enzimi possono influire sulla loro attività, il che a sua volta incide sui nostri livelli di dopamina (sinaptica).

A questo proposito, le variazioni nei geni COMT, MAO e ALDH possono tutte influire sul livello di dopamina. Il tuo ultimo tratto relativo al metabolismo della dopamina si concentra sulle varianti del gene COMT.

Varianti del gene COMT

Noi di FitnessGenes analizziamo gli SNP (polimorfismi a singolo nucleotide). Gli SNP (che si pronunciano “snips”) sono variazioni di una singola lettera nel codice del DNA.

Nel tuo gene COMT è presente un SNP (rs4680) che dà origine a due varianti genetiche.

Una variante, denominata allele «G», è associata a una maggiore attività dell'enzima COMT. Ciò comporta una maggiore degradazione della dopamina e, di conseguenza, livelli più bassi di dopamina nel sangue e nelle reti dopaminergiche del cervello.

Al contrario, un’altra variante, denominata allele «A», modifica la struttura dell’enzima COMT, causando una riduzione del 25-40% dell’attività enzimatica. Di conseguenza, l’allele «A» determina una minore degradazione della dopamina e livelli più elevati di dopamina nelle reti cerebrali.

Preoccupato contro Guerriero

Poiché la dopamina svolge un ruolo fondamentale nei circuiti cerebrali alla base del comportamento, le varianti del nostro gene COMT possono influenzare il modo in cui ci comportiamo e reagiamo alle situazioni della vita quotidiana.

Infatti, il nostro gene COMT è talvolta noto come il gene del preoccupato/guerriero.

Le persone con l'allele "A" tendono ad avere livelli elevati di dopamina. Nei periodi di stress, quando la produzione di dopamina aumenta, le persone con l'allele "A" sono più inclini all'ansia, poiché i livelli di dopamina raggiungono valori eccessivamente alti. Questi individui vengono definiti "preoccupati".

Al contrario, le persone con l'allele «G» presentano livelli più bassi di dopamina, ma sono in grado di gestire meglio lo stress psicologico. Questi individui vengono definiti «guerrieri».

PUNTI CHIAVE

• Una variazione nel gene COMT altera l'attività dell'enzima COMT.
• Un'elevata attività della COMT è associata a livelli più bassi di dopamina.
• Una bassa attività della COMT è associata a livelli più elevati di dopamina.

Quali sono le conseguenze di bassi livelli di dopamina (sinaptica)?

Considerati i suoi molteplici ruoli, un basso livello di dopamina in vari circuiti cerebrali può avere effetti di ampia portata sull'attività fisica e sull'alimentazione.

Affaticamento generale

Se ti è mai capitato di allenarti troppo intensamente o troppo spesso, potresti aver provato una sensazione di affaticamento. I muscoli sono stanchi ed è difficile esercitare e mantenere una forza. In passato, gran parte di questo affaticamento veniva attribuito a cambiamenti nella struttura e nella funzione dei muscoli, nonché dei nervi periferici che li innervano.

Ricerche più recenti suggeriscono che l'affaticamento possa essere causato anche da un'alterazione nel modo in cui il cervello invia i segnali motori ai muscoli. Questo tipo di affaticamento è noto come affaticamento centrale, poiché deriva da alterazioni a livello del cervello e del sistema nervoso centrale.

A questo proposito, bassi livelli di dopamina potrebbero aumentare il rischio di affaticamento centrale.

Riduzione della motivazione a fare esercizio fisico

Livelli sinaptici più bassi di dopamina sono stati associati a una minore motivazione intrinseca a fare esercizio fisico.

In uno studio, ai partecipanti è stata somministrata una dieta povera di fenilalanina e tirosina. Entrambi questi aminoacidi vengono normalmente utilizzati dall'organismo per produrre dopamina. Quando questa dieta viene seguita per un lungo periodo, i livelli di dopamina nei circuiti cerebrali diminuiscono. Le persone sane sottoposte a questa dieta mostravano una minore motivazione a fare esercizio fisico.

Maggiore rischio di consumare cibi poco salutari

Le persone con livelli più bassi di dopamina nel sistema di ricompensa potrebbero essere maggiormente a rischio di consumare in modo impulsivo cibi ipercalorici.

Quali sono le conseguenze di livelli elevati di dopamina (sinaptica)?

Maggiore sensibilità allo stress

Come l'adrenalina e la noradrenalina, anche la dopamina è una catecolamina che viene rilasciata in risposta a uno stress acuto. Le persone che presentano livelli sinaptici di dopamina normalmente elevati potrebbero quindi essere più soggette all'ansia e allo stress, poiché tali livelli raggiungono valori eccessivamente alti.

Disturbi del sonno

La dopamina contribuisce a mantenere lo stato di veglia. È possibile che livelli elevati di dopamina possano interferire con la capacità di addormentarsi.