多巴胺（英文名：Dopamine，简写：DA），又称3-羟酪胺、儿茶酚乙胺，其化学式为C8H11NO2，是由脱羟基L-苯丙氨酸脱羧形成的天然儿茶酚胺，也是去甲肾上腺素和肾上腺素的前体。多巴胺易溶于水，不溶于乙醚、苯和甲苯。多巴胺是人体内最重要的神经递质之一，通过与其他神经递质的相互作用，参与运动协调，并能参与情感及认知功能的调控，包括奖赏行为、思想、注意力、学习、思维和决策等；此外多巴胺还参与调节内分泌系统的功能，它与垂体前叶的多巴胺能神经元相互作用，调节垂体激素的分泌，如促肾上腺皮质激素和生长激素，与肾上腺素、去甲肾上腺素都属于儿茶酚胺类的神经递质，其广泛存在于中枢神经系统和外周组织中。临床常用盐酸多巴胺，适用于治疗帕金森病、心肌梗死、创伤、内毒素败血症、心脏手术、肾功能衰竭和充血性心力衰竭等引起的休克综合征，此外，一些抗抑郁药物和抗精神病药物可以通过调节多巴胺水平来改善患者的情绪和认知功能。
发现历史
多巴胺（Dopamine，DA）曾被认为仅是去甲肾上腺素生物合成过程中的中间产物。20世纪50年代末，瑞典神经药理学家卡尔松（Arvid Carlsson）发现纹状体内多巴胺含量极高，约占全脑的70%，和去甲肾上腺素的分布并不一致，后通过实验证明多巴胺是一种独立的递质。20世纪60年代，人们证实帕金森病是黑质致密区多巴胺能神经元变性所致，用多巴胺的前体左旋多巴（L-dopa）可获较好疗效，这对多巴胺的研究起到了极大的推动作用。20世纪70年代，应用放射受体结合分析方法证实体内存在着多巴胺受体，某些化合物能与其结合而产生生理效应。20世纪80年代后，大量实验深入分析了多巴胺受体的亚型及其与多种生理功能和疾病的关系。20世纪80年代末至90年代初，随着分子生物学技术的发展，多巴胺受体的不同类型得以克隆，其结构也被阐明。
理化性质
多巴胺分子是由一个邻苯二酚结构和一个乙胺基构成，其分子式为C8H11NO2，相对分子量153.18，熔点128 ℃，沸点227 ℃，是最简单的儿茶酚胺类神经递质。多巴胺属于一种有机碱类物质，易溶于水、甲醇和热的95 %乙醇溶液，但几乎不溶于乙醚、石油醚、氯仿、苯和甲苯；加热分解时，会释放出一氧化二氮的有毒烟雾病；在酸性环境下会被质子化，质子化形式的多巴胺易溶于水且相对稳定，但是如果暴露在氧气中易被氧化。在基本环境中，多巴胺以游离碱的形式存在，这种存在形式溶解度相对较小，但反应性更高。此外，多巴胺在弱碱环境中通过氧化/自聚的方式生成聚多巴胺。
分布情况
人体分布
中枢神经系统
多巴胺在中枢神经系统中起着关键的调节作用，它主要由中脑的黑质和脑干的蓝斑核产生，并在整个中枢神经系统中广泛分布。多巴胺主要存在于大脑的四个主要通路中。首先是边缘系统，它由来自黑质的多巴胺神经元投射到前额叶皮质和大脑边缘系统的各个区域。这个通路与运动控制、认知功能和情绪调节等方面密切相关。第二个通路是内侧系统，它由黑质的多巴胺神经元投射到海马、杏仁核和纹状体等区域。这个通路与情绪、记忆和奖赏等功能有关。第三个通路是运动系统，它由黑质的多巴胺神经元投射到大脑皮质和基底节等区域，参与运动的调节和控制。最后一个通路是视觉系统，它由蓝斑核的多巴胺神经元投射到视觉皮层和视觉处理区域，参与视觉信息的处理和调节。
多巴胺在中枢神经系统中的分布还与不同脑区的功能有关。例如，在前额叶皮质中，多巴胺神经元主要分布在背外侧前额叶皮质，与认知功能和工作记忆有关。在纹状体中，多巴胺神经元主要分布在背侧和腹侧纹状体，参与运动的调节和控制。在杏仁核中，多巴胺神经元主要分布在中央核和壳核，与情绪的调节和奖赏的感受有关。
外周组织
在外周系统中，多巴胺主要分布在肾上腺髓质和内分泌细胞中。肾上腺髓质是一种位于肾上腺中心的特殊组织，其中储存着儿茶酚胺（包括多巴胺）和肾上腺素。多巴胺在这些细胞中通过调节肾上腺素的合成和分泌发挥重要作用，从而调节体内的应激反应、血压、心率和血糖水平等。此外，多巴胺也在其他一些组织中有分布。它存在于胃肠道神经元中，调节胃肠蠕动和胃酸分泌，从而影响消化功能。在血管系统中的内皮细胞中，多巴胺参与血管舒缩调节，影响血压和血流调节。多巴胺在外周分布的功能需要通过多种途径来调控。除了神经元内的合成和代谢过程外，多巴胺的作用还受到外源性因素的影响，如饮食、药物和环境刺激等。
植物分布
多巴胺是一种重要的神经递质，在植物中也广泛存在。它主要分布在植物的根、茎、叶和果实等组织中。多巴胺在植物体内具有多种生理功能，包括参与植物生长发育、调节植物对环境胁迫的响应和调控植物免疫系统的活性，如抗氧化、抗菌、抗逆性等。多巴胺的分布和含量在不同植物组织和生长阶段可能存在差异，这与植物的生理状态、环境因素和遗传背景等有关。
生理作用
调节腺垂体分泌
多巴胺通过负反馈机制调节腺垂体激素的合成和释放，维持体内激素水平的稳定。其主要通过两种途径调节腺垂体激素的分泌。首先，多巴胺通过抑制腺垂体前叶的促激素释放激素（CRH）的合成和释放，抑制下丘脑垂体肾上腺（HPA）轴的活动。这导致肾上腺皮质激素的分泌减少，例如皮质醇。其次，多巴胺还通过抑制腺垂体前叶的甲状腺刺激素释放激素（TRH）的合成和释放，抑制下丘脑-垂体-甲状腺（HPT）轴的活动。这导致甲状腺激素的分泌减少，例如甲状腺素。多巴胺的异常分泌或多巴胺受体的异常功能可能导致腺垂体激素的过度或不足分泌，从而引发一系列内分泌失调的疾病，如垂体瘤、甲状腺功能异常等。
调节躯体运动
多巴胺是锥体系统中的重要递质，与躯体运动功能有密切关系。促进多巴胺能神经活动导致运动功能增强。小剂量苯丙胺注人伏隔核和尾核以加强局部多巴胺的释放，可使动物出现探究活动，运动量明显增加，大剂量则导致刻板行为。一侧多巴胺能神经活动增强或相对增强可使该侧多巴胺系统所支配的运动功能增强。反之，削弱多巴胺能神经元活动使运动功能降低，如用多巴胺受体拮抗剂或损毁双侧黑质-纹状体束，可使动物的运动极度减少，对周围事物无反应。
中枢多巴胺能系统（特别是黑质-纹状体束）在躯体运动中具有举足轻重的作用，其递质释放可能是一切行为反应的基本条件。该系统兴奋可引起好奇，探究、觅食，运动增多等反应；该系统抑制则出现运动减少等反应；该系统损毁则失去一切行为反应，呈现木僵状态，甚至不食不饮，乃至死亡。但是，多巴胺并非锥体系中调节躯体运动的唯一递质，它与乙酰胆碱的功能平衡才能维持机体的正常活动。
参与精神情绪活动
多巴胺与精神情绪活动具有密切关系。中脑边缘叶多巴胺系统及中脑皮质多巴胺系统分别参与情感及认知功能的调控，包括思想﹑感觉﹑理解和推理，其功能的失衡可能导致某些精神性疾患。Ⅰ型（妄想型）精神分裂症患者被认为与上述两多巴胺系统功能失调密切相关。现已证实这种患者脑内D。受体数目增加，而亲和力下降。多巴胺受体拮抗剂有治疗效果。而苯丙胺的过度兴奋又能诱发类似精神病症状；a-MT可抑制多巴胺和去甲肾上腺素的合成，对人有镇静作用，甚至引起精神抑郁，左旋多巴可减弱或取消利血平的镇静作用；左旋多巴治疗抑郁症患者可获较好疗效，均支持精神分裂症的多巴胺学说。
调节心血管活动
在中枢神经系统中不同部位的多巴胺对心血管系统有不同作用。激动脑室周围的多巴胺受体可抑制心血管活动，使心率、血压及血管阻力下降。侧脑室注射多巴胺使血压和心率呈剂量依赖性增加。
在脑血管和脑膜血管中有中枢多巴胺能神经末梢支配，并有D受体，提示中枢神经系统中的多巴胺能神经除对全身心血管活动发生调控作用外对脑血管活动也有直接影响。在外周冠状血管，肠系膜血管、肾血管上均有D受体，能舒张血管。在交感神经末梢的突触前D。受体反馈性抑制去甲肾上腺素释放，具有降压作用。
对胃肠道功能活动的影响
中枢多巴胺能系统能影响胃肠道功能，调节胃酸、胃蛋白酶、胰腺碱性物和酶的分泌，促进十二指肠溃疡的病理演变。当中枢多巴胺功能缺损时易出现溃疡症，如帕金森病患者常患有溃疡症。而多巴胺功能亢进的精神分裂症患者很少有溃疡症。多巴胺受体激动剂可防止和治疗这类溃疡症，安定剂则可使这类溃疡症恶化。
作用机制
在生理层面，多巴胺主要在人的中枢神经系统（CNS）发挥作用，且以纹状体、腹侧被盖区、大脑皮层前额叶等区域为主。多巴胺最开始由腹侧被盖区（Ventral tegmental area，VTA）和中脑黑质区（Substantia nigm，SN）释放，经过投射作用于纹状体内的GABA能神经元和乙胆碱能神经元。纹状体对机体运动的调节起到决定性作用，其中多巴胺就是最重要的相关神经递质，这些调节依赖于纹状体部位的多巴胺能神经元的分布。另一方面，多巴胺投射到大脑皮层的前额叶，被认为是控制愉悦情绪的重要途径。
在分子水平，多巴胺主要通过与突触膜上的多巴胺受体结合，受体发生构象变化后被活化，进而与下游信号分子结合，下游信号分子的构象变化使之活化且继续激活下游的效应蛋白，从而产生胞内复杂的信号转导。
多巴胺受体
分类与特征
多巴胺受体是一类ClassA型的GPCR（G蛋白偶联受体），共分为5个亚型。根据序列保守性和下游信号分子的不同，这5种亚型可以划分为D1样受体和D2样受体。D1样受体包括D1R和D5R，它们通过与下游刺激型G蛋白（Gs）偶联进行信号转导。与此不同的是，D2样受体包括D2R、D3R和D4R，它们通过与下游抑制型G蛋白（Gi）偶联进行信号转导。
与Gs偶联的D1样受体的基因不含有内含子，而与Gi偶联的D2样受体基因中存在内含子，并且D2R、D3R和D4R的内含子数目不同，分别为6、5和3个。内含子的存在导致D2样受体存在不同形式的剪接变体，这些变体分布在生物体的不同部位，并对小分子配体的结合特性产生差异，共同构成了复杂的调节机制。例如，D2S变体主要存在于突触前，作为自身受体发挥作用，通过调节神经传递的反馈作用，影响多巴胺的储存和释放。D2L主要存在于突触后，发挥信息传递的作用。
D1样受体和D2样受体具有较高的序列同源性，它们的N末端氨基酸数目接近，但N-羰基化位点数目有所差别。D1和D5受体有2个基化位点，而D2、D3和D4分别有4个、3个和1个羰基化位点。此外，D1样受体的C末端相对于D2样受体的C末端较长，这是与Gs偶联的GPCR和Gi偶联的GPCR的普遍区别之一。由于与下游G蛋白的不同偶联方式，D1样受体和D2样受体产生相反的细胞生物学效应。激活D1样受体会刺激腺酸环化酶产生第二信使cAMP，而激活D2样受体则会抑制细胞内cAMP的浓度。cAMP介导的蛋白激酶A活性还会导致DARPP-32的磷酸化，从而抑制蛋白磷酸酶1的活性。
不同亚型的多巴胺受体在机体内的分布位置和所介导的功能之间存在重要联系。D2R和D3R位于多巴胺能神经元上，起到调节多巴胺能神经元的反馈作用，而D1R和D2R则分布在非多巴胺能神经元中。多巴胺能神经元上的受体对配体更敏感，其敏感性比非多巴胺能神经元上受体高6到10倍。因此，在低浓度时，配体更多地作用于自身受体，而在高浓度时，会同时影响不同类型的多巴胺受体。
分布
多巴胺受体在中枢神经系统中广泛分布，包括脑干、大脑皮层、边缘系统和基底节等区域。具体而言，多巴胺受体分为D1类和D2类两个亚型，它们在不同的脑区表达并发挥不同的功能。D1类多巴胺受体主要分布在大脑皮层、海马、嗅球和下丘脑等区域，参与调节认知、学习记忆和情绪等功能。D2类多巴胺受体则主要分布在脑干核团、纹状体和下丘脑等区域，参与调节运动控制、情绪调节和奖赏机制等功能。这些多巴胺受体的分布和功能调节对于神经系统的正常功能至关重要，也与多种神经系统疾病如帕金森病、精神分裂症和成瘾等有关。
合成与代谢
合成与储存
在有机体内，多巴胺主要在大脑神经元和肾上腺髓质中合成。由于机体内的多巴胺无法通过血脑屏障，因此不能通过食物摄取的方式直接补充多巴胺，只能在体内合成间接产生多巴胺。多巴胺合成分为两步：第一步，多巴胺能神经元摄取血液中的酪氨酸，酪氨酸在胞质内被酪氨酸羟化酶（TH）羟基化转变成左旋多巴（L-DOPA）；第二步，左旋多巴被氨基脱羧酶（DDC）转化为多巴胺。多巴胺合成涉及的两个酶（TH和DDC）均在多巴胺能神经元的胞体中合成，经轴浆流运送到轴突末端，储存于膨体内以备不时之需。
多巴胺由多巴胺能神经元合成后会储存于突触小泡中，其储存是通过多巴胺转运体（DAT）和多巴胺β-羟化酶（DBH）等蛋白质参与的。多巴胺转运体是一种膜蛋白，存在于多巴胺能神经元的终末突触膜上，它能够将细胞质中的多巴胺转运至突触小泡内，实现多巴胺的储存。而多巴胺β-羟化酶是另一个参与多巴胺储存的关键蛋白质。它存在于多巴胺能神经元的突触小泡膜上，负责将多巴胺转化为去甲肾上腺素。多巴胺β-羟化酶对多巴胺的储存和后续的转化起着重要的调控作用。
释放
多巴胺能神经元兴奋可导致其末梢释放多巴胺，刺激黑质-纹状体束可引起多巴胺释放。末梢释放的多巴胺被利用后主要有4条去路:（1）被突触前膜重摄取；（2）被突触后膜摄取；（3）在突触间隙内被破坏；（4）逸漏人血。这几条去路中，除进人突触前膜的其中一部分可被多巴胺囊泡摄取投入再使用外，其余大都在酶的作用下分解代谢，并最终经肾脏排出体外。
重摄与代谢
多巴胺在释放人突触间隙后，大部分被前膜重摄取，从而及时终止其作用，实现多巴胺能突触传递的灵活性。多巴胺的重摄取分为2步：首先，从突触间隙重摄取入突触前胞质内；其次，由胞质重摄取入多巴胺囊泡。
多巴胺分解代谢的机制主要包括2方面：（1）氨基修饰，通过位于线粒体中的单氨氧化酶（MAO）氧化脱氨变成醛基，醛基进一步氧化变成酸或还原变成醇；（2）儿茶酚胺侧链修饰，一是通过存在于细胞突触间隙的儿茶酚-O-甲基转移酶（COMT）氧位甲基化，二是氧位与硫酸或葡萄糖醛酸结合形成配位化合物。
多巴胺系统疾病
帕金森病
帕金森病（Parkinson’S disease）是一种中枢神经系统相关的长期退行性疾病，主要影响人类的运动系统。帕金森相关的症状通常是缓慢出现的，早期表现为震颤、僵硬、行动缓慢和行走困难。但随着疾病的恶化，非运动症状的问题开始显现，患者可能出现痴呆、抑郁、焦虑等精神问题。
多巴胺神经元系统的调节失衡与帕金森病存在紧密联系。帕金森病的主要病理特征是大脑基底神经节神经元细胞的死亡，特别是黑质致密部。纹状体是调节锥体外系运动的最高中枢部位，正常的运动调节依赖纹状体中多巴胺能神经元与其他神经元递质的平衡。若这种平衡被打破，就可能会产生帕金森病。
其他
除了帕金森病，多巴胺的失衡还会导致许多其他疾病。比如，多巴胺的失衡导致单核细胞产生IL-17和IFN-γ这被认为是多发性硬化症（Multiple sclerosis）的重要标。毒品的成瘾性（Drug addiction）也与多巴胺系统密切相关。可卡因（Cocaine）是多巴胺转运蛋白的阻滞剂（Dopamine transporter blockers）和多巴胺再摄取抑制剂（Dopamine reuptake inhibitors），能够非竞争性地抑制多巴胺的再摄取，导致突触间隙的多巴胺浓度升高，从而使机体产生非生理状态的过度刺激，影响心率、体温控制、注意力和愉悦感等，当这类物质剂量较高时会产生躁动、焦虑等情绪，并且激活机体的奖赏系统，从而产生成瘾性。多巴胺还在疼痛机制中发挥了作用，低水平的多巴胺可能与帕金森病病人疼痛症相关，另外多巴胺还与脑组织老化（Aging brain）、恶心（Nausea）注意力缺陷障碍（Attention deficit hyperactivity disorder）等多种疾病相关。
临床应用
治疗帕金森病
帕金森病（Parkinson disease，PD）是一种慢性进行性神经系统疾病，病理改变主要为中脑黑质多巴胺（DA）能神经元的选择性变性缺失以及DA神经元胞体中出现了特异性的结构——路易（Lowy）小体。其特征是多巴胺神经元的损失导致运动功能障碍和其他症状的出现。多巴胺能够通过补充或增强多巴胺系统的功能来改善帕金森病患者的症状。多巴胺前体药物，如左旋多巴（L-DOPA），是帕金森病治疗的主要药物之一。L-DOPA可以通过血脑屏障进入中枢神经系统，并转化为多巴胺，从而增加多巴胺在神经元之间的传递。
心脏手术
多巴胺能通过刺激β1-肾上腺素能受体，增加心肌收缩力，提高心输出量，从而改善心脏功能。多巴胺在心脏手术中的应用主要包括以下几个方面：（1）心脏手术中的低心输出量综合征：多巴胺可以通过增加心肌收缩力和心率，提高心输出量，改善低心输出量综合征的症状。它可以通过静脉滴注或持续输注来使用。（2）心肌保护：多巴胺具有抗氧化和抗炎作用，可以减轻心肌缺血再灌注损伤。在心脏手术中，多巴胺可以通过改善心肌代谢和减少心肌损伤，起到心肌保护的作用。（3）血流动力学监测：多巴胺可以通过改变心脏收缩力和外周血管阻力，调节血流动力学状态。在心脏手术中，多巴胺可以用于监测和调节患者的血流动力学参数，如心率、血压和心输出量等。（4）心脏移植：多巴胺可以用于心脏移植手术中，以提高移植心脏的功能和稳定性。它可以通过增加心肌收缩力和心率，改善移植心脏的功能，并减少术后并发症的发生。
肾功能
多巴胺能够应用于肾功能的调节，过作用于肾小管和血管，对肾功能产生多种影响。例如，多巴胺能够扩张肾脏的血管，增加肾脏的血流量。这种血管扩张作用主要是通过多巴胺受体的激活实现的。增加肾脏的血流量可以提高肾小球滤过率，增加尿液的产生量。此外，多巴胺还能够减少肾脏的血管阻力，改善肾脏的氧供应，有助于保护肾脏功能。多巴胺能够直接作用于肾小管，增加尿液的钠排泄，减少尿液中的钠重吸收。这种作用主要是通过多巴胺受体在肾小管上的激活实现的。增加尿液中的钠排泄有助于减少体内的液体负荷，降低血压。多巴胺能够促进肾小球的血流动力学稳定性，维持肾小球滤过率的稳定。这种作用主要是通过多巴胺受体在肾小球动脉上的激活实现的。维持肾小球滤过率的稳定对于保护肾脏功能非常重要。
临床药物
作用与用途
小剂量时（0.5～2 μg/min），主要作用于多巴胺受体，扩张肠系膜及肾血管，从而使肾血流量及肾小球滤过率增加；中等剂量时（2～10 μg/min），能直接激动βr受体，使心肌收缩力及心搏出量增加。大剂量时（\u003e10 μg/min），能激动α受体，肾血管收缩，外周阻力增加。多巴胺常用于心肌梗死、创伤、内毒素败血症、心脏手术、肾衰竭、充血性心力衰竭等引起的休克综合征，还可用于毛地黄和利尿药无效的心力衰竭等。
注意事项
应用多巴胺治疗前必须先纠正低血容量，用粗大的静脉作静注或静滴，以防药液外溢，而产生组织坏死。如确已发生药液外溢，可用5～10 mg酚妥拉明稀释溶液在注射部位作浸润。突然停药可产生严重低血压，故停用时应逐渐递减。当过量使用发生呼吸急促、心动过速甚至诱发心律失常、头痛和严重高血压等症状使，应减慢滴速或停药，必要时给予α盐酸肾上腺素受体阻断药。糖尿病性动脉内膜炎、闭塞性血管病、肢端循环不良、频繁的室性心律失常患者慎用。多巴胺的药物配伍禁忌表如下。
不良反应
常见的有胸痛、呼吸困难、心悸病、心律失常（尤其用大剂量）、全身软弱无力感；心跳缓慢、头痛、恶心呕吐者少见。长期应用大剂量或小剂量用于外周血管病患者，出现的反应有手足疼痛或手足发凉；外周血管长时期收缩，可能导致局部坏死或坏；过量时可出现血压升高，此时应停药，必要时给予α-受体阻滞剂。
滥用影响
滥用多巴胺会导致多巴胺系统的过度刺激，从而引发一系列负面影响。心血管系统影响：滥用多巴胺可引起心率加快、心律不齐、血压升高等心血管系统的异常。长期滥用多巴胺还可能导致心血管疾病的发展，如心肌病和心血管衰竭。精神影响：滥用多巴胺可能导致精神状态的改变，包括焦虑、兴奋、冲动、易激惹等。滥用者还可能出现幻觉、妄想和精神错乱等症状。运动障碍：滥用多巴胺可能导致运动障碍，如震颤、肌肉僵硬、不自主运动等。这些症状可能会影响患者的日常生活和工作能力。上瘾和依赖：多巴胺滥用可能导致上瘾和依赖。长期滥用多巴胺会改变大脑中的奖赏回路，使滥用者对多巴胺的需求增加，进而导致强烈的渴求和戒断症状。神经毒性：滥用多巴胺可能对神经系统产生毒性作用，损害神经细胞和突触连接。这可能导致认知功能下降、记忆障碍和神经退行性疾病的发展。
聚多巴胺
聚合机理
多巴胺的氧化自聚过程如下：在碱性条件下，多巴胺的邻苯二酚结构被氧化为式结构，氨基通过迈克尔加成内环化，然后苯环电子重排形成５，６-二羟基吲哚（DHI），DHI进一步氧化可形成醌式结构，氧化DHI与DHI可相互反应，形成多巴胺二聚体或多聚体。
性质与应用
聚多巴胺（PDA）涂层的主要作用为改善基底与其他功能物质的界面相容性，从而实现功能物质与基底的复合。利用PDA与疏基或氨基之间的反应，聚合物与蛋白质可被修饰到不同基底表面，提高基底的特定性能。疏水聚合物如十一烷基硫醇可用于油水分离，聚乙二醇（PEG）可构建抗污染表面，牛血清蛋白可用于提高PE膜的生物相容性。多巴胺可与具有氨基的聚合物或小分子共沉积，将这些物质固定到基底表面。尽管不能形成连续的PDA/共沉积组分界面，但PDA同样发挥改善界面的作用，且共沉积物质的性质得到了保留。利用PDA与聚合物的非共价作用如氢键作用或静电作用，聚合物同样可被修饰到基底表面，聚合物性质同样得到保留。利用PDA与无机化合物组分之间的非共价作用（主要为配位与合作用，少数静电相互作用或氢键作用），无机粒子或无机前驱体可被修饰到基底表面。
参考资料
dopamine.pubchem.2023-01-18