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　[[モノアミン]]とは[[ドーパミン]]、[[ノルアドレナリン]]、[[アドレナリン]]、[[セロトニン]]、[[ヒスタミン]]などの[[神経伝達物質]]の総称である。いずれの神経伝達物質も一つのアミノ基が２つの炭素鎖により[[wikipedia:ja:芳香環|芳香環]]につながる化学構造を有する。[[wikipedia:ja:霊長類|霊長類]]、[[wikipedia:ja:齧歯類|齧歯類]]ではモノアミン含有神経細胞の細胞体は[[脳幹]]部にあり、ほぼ脳全体に[[神経軸索]]を投射するため、モノアミン神経系（モノアミン系）は広汎投射神経系としての特徴を有する。

[[Image:4MA fig1.jpg|thumb|200px|'''図．モノアミン神経伝達物質''']]

　神経科学において、モノアミンとは、主にセロトニン（[[wikipedia:ja:インドール|インドール]]アミンの一種）、およびドーパミン、ノルアドレナリン、アドレナリン（この3つはカテコールアミンの一種）を主に指す。また、[[ヒスタミン]]もモノアミン神経伝達物質の一種である。これらは神経系において、[[神経伝達物質]]または[[神経修飾物質]]（neuromodulator）として働く。主要な共通する特徴は以下の通りである<ref name=cooper>'''Cooper JR, Bloom FE, Roth RH'''　(2003)<br>The Biochemical Basis of Neuropharmacology, 8th ed. <br>''Oxford University Press, New York.''<br>（邦訳　神経薬理学、樋口宗史監訳、メディカル・サイエンス・インターナショナル、東京、2005） </ref>。

 

　アミノ基 を一つ持つ(図)。セロトニンはインドール基をもつので、インドールアミンといえる。またドーパミン、ノルアドレナリン、アドレナリンはカテコール基をもつので、カテコールアミンとも呼ばれる。

 

 

　カテコールアミンおよびインドールアミン（セロトニン、ドーパミン、ノルアドレナリン、アドレナリン）の合成には、[[テトラヒドロビオプテリン]]（BH4）が必須である。すなわち、セロトニン生合成の律速酵素は[[トリプトファン水酸化酵素]]、またカテコールアミン生合成の律速酵素は[[チロシン水酸化酵素]]であるが、いずれもBH4を補酵素とする<ref name="ref3"><pubmed> 10727395 </pubmed></ref>。

 

　BH4はGTPより[[GTP cyclohydrolase 1]]（GCH1）、[[6-Pyruvoyltetrahydrobiopterin synthase (PTS)]]、[[Sepiapterin reductase（SPR]]）の3つの酵素により生合成される<ref name="ref3" />。

 

 

　モノアミンのシナプス小胞への取り込みは、[[vesicular monoamine transporter]] (vMAT)ファミリーが担う。[[vMAT1]]、[[vMAT2]]からなり、vMAT1はおもに[[副腎]]の[[クロム親和性細胞]]、vMAT2は神経細胞で発現している。vMATはH⁺との[[交換輸送]]によりモノアミンを小胞内に蓄積させる<ref name="ref4"><pubmed> 11099462 </pubmed></ref>。

 

 

　細胞外のモノアミンの再取り込みは、[[セロトニントランスポーター]]（SERT）、[[ドーパミントランスポーター]]（DAT）、[[ノルエピネフリントランスポーター]]（NET）などが行うが、各トランスポーターは他のモノアミンを取り込む能力も有する。シナプス間隙におけるモノアミン濃度の調節は、再取り込みの寄与が高い<ref name="ref5"><pubmed> 10769386 </pubmed></ref>。

 

 

　モノアミンの代謝分解においては、[[モノアミン酸化酵素]]（monoamine oxidase, MAO）が共通して重要な酵素である。MAOはモノアミンの[[アミノ基]]を[[アルデヒド基]]に酸化する。MAOは[[ミトコンドリア]]外膜に局在し、細胞内のノルアドレナリン（再取込みされたものを含む）の分解に関与する。ただしMAOに比べてvMAT2の方がノルアドレナリンに対する親和性がずっと高いため、シナプス小胞への取り込みの方がMAOによる分解よりも優先されると考えられる<ref name="ref6"><pubmed> 16552415</pubmed></ref>。MAOにはMAO-AとMAO-Bがあり、二つの別の遺伝子によりコードされている。MAO-AとMAO-Bはモノアミン作動性神経細胞およびグリア細胞に発現しているが、発現量は細胞の種類により異なり、また動物種によっても違いが見られる<ref name="ref6" />。

 

 

　モノアミン神経伝達物質は脳・神経機能を「修飾（modulate）」すると言われる。すなわち、例えば代表的な神経伝達物質である[[グルタミン酸]]は、[[イオンチャンネル]]型[[グルタミン酸受容体]]を介して速い神経興奮を引き起こし、また短期・長期の可塑性を示す（[[シナプス可塑性]]）。一方、モノアミン神経伝達物質は、神経細胞の興奮性やシナプス可塑性を様々な経路を介して調節し、脳機能に影響を与えると考えられている。

 

 

　モノアミンが脳の精神的活動に重要とされる根拠の一つは、[[精神疾患]]に用いられる薬物の多くがモノアミン神経伝達を標的にしていることである。例えば、代表的な精神疾患である[[統合失調症]]に用いられる薬の多くは、[[ドーパミンD2受容体]]に対する阻害効果を示す。うつ病に用いられる薬、SSRIは、[[セロトニン再取り込みの阻害剤]]である。しかしながら、これらの精神疾患の発症においてモノアミン系神経伝達の異常が原因であるかは必ずしも明らかではない<ref name="ref1">'''E R Kandel, J H Schwartz, T M Jessell'''<br> Principles of Neural Science, Fourth Edition<br>''Mc Graw Hill (New York)'':2000</ref><ref name="ref2">'''N R Carlson'''<br> Physiology of Behavior, Tenth Edition<br>''Pearson Education (Boston)'':2009</ref><ref name=inoue>'''井上　猛、中川　伸、小山　司''' (2009) <br>大うつ病性障害の薬理／抗うつ薬 ．樋口輝彦，小山　司，神庭重信編，<br>臨床精神薬理ハンドブック（第二版）<br>''医学書院''、pp158-178.

</ref>。

 

 

　モノアミンの[[受容体]]は[[イオンチャンネル型]]である[[5-HT3型受容体]]を除き、いずれも[[Gタンパク質共役型]]である。共役するG_αタンパク質の種類により、下流のシグナル伝達経路が異なる。

 

 

　ノルエピネフリン (norepinephrine)  とも呼ぶ。''詳細は[[ノルアドレナリン]]の項目参照。''

 

 

　ノルアドレナリンを神経伝達物質とする神経（[[ノルアドレナリン神経]]）の細胞体は中枢神経系では主として[[橋中心灰白質]]内の[[青斑核]]にあり、そこから脳全体に投射する。

 

 

　ノルアドレナリンは[[wikipedia:ja:チロシン|チロシン]]からドーパミンを経由して合成される。[[チロシン水酸化酵素]]が律速段階で、ノルアドレナリン合成はノルアドレナリン作動性神経のインパルス量に依存し、さらにシナプス前[[ノルアドレナリン受容体]]（[[自己受容体]]、[[α2アドレナリン受容体|α₂アドレナリン受容体]]）刺激によって抑制される。ノルアドレナリンはMAOと[[カテコールO-メチル基転移酵素]](COMT)により主たる代謝産物である[[3-メトキシ-4-ヒドロキシフェニルグリコール]] (MHPG)まで代謝される。

 

 

　[[ストレス]]などのノルアドレナリン作動性神経のインパルス流量を増やす刺激により、[[シナプス小胞]]から[[シナプス間隙]]へのノルアドレナリン放出が促進され、細胞外ノルアドレナリン濃度は増加する。いったん放出されたノルアドレナリンはノルアドレナリン作動性神経の[[神経終末]]にある[[ノルアドレナリン・トランスポーター]]（以前はノルアドレナリン取り込み部位と呼ばれていた）というタンパク質により[[神経終末]]に再取り込みされ、シナプス間隙のノルアドレナリン濃度は調節されている。ノルアドレナリン再取り込み阻害薬（ほとんどの[[三環系抗うつ薬]]、[[四環系抗うつ薬]]、[[セロトニン・ノルアドレナリン再取り込み阻害剤]] (SNRI)のほか、2009年4月に[[注意欠陥/多動性障害]]ADHDの治療薬として承認された[[アトモキセチン]]）投与はほぼ全脳で細胞外ノルアドレナリン濃度を増加させる。自己受容体であるα₂アドレナリン受容体遮断は細胞外ノルアドレナリン濃度を増加させる。

 

 

　ノルアドレナリンとアドレナリンが作用する受容体は[[アドレナリン受容体]]と呼ばれる（なお、中枢神経系ではアドレナリン作動性神経はノルアドレナリン作動性神経に比べてはるかに数は少ない）。アドレナリン受容体のサブタイプは[[α1アドレナリン受容体|α₁]]がA, B, Dの３種類、α₂がA, B, Cの３種類、[[βアドレナリン受容体|β]]が1,2,3の３種類あり、計９種類ある。そのうち、脳に多いのはα_1A、α_1B、α_1D、α_2A、α_2C、β₁といわれている。[[抗うつ薬]]服用によって増えた細胞外ノルアドレナリンがどの受容体サブタイプを介して抗うつ効果を惹起しているのかについてはまだわかっていない。

 

 

 

　[[ドーパミン神経]]の長い投射系は大きく３つに分けることができる。起始核はいずれも脳幹部にあり、[[黒質]](A9)から[[線条体]]（[[尾状核]]、[[被殻]]）に投射する[[黒質線条体系]]ドーパミン投射、[[腹側被蓋]]ドーパミン細胞(腹側被蓋野A10)から[[辺縁系]][[皮質]]（[[前頭前野]]、[[帯状回]]、[[嗅内領野]]）に投射する[[中脳皮質系]]ドーパミン投射、[[腹側被蓋]]ドーパミン細胞([[赤核後野]]A8, [[腹側被蓋野]]A10)からそれ以外の辺縁系（[[側坐核]]、[[中隔野]]、[[嗅結節]]、[[扁桃体]]、[[梨状葉皮質]]）に投射する[[中脳辺縁系]]ドーパミン投射がある。黒質線条体系は[[運動系]]に、中脳皮質系は[[作業記憶]]などの[[認知機能]]に、中脳辺縁系は報酬系などに関連しているといわれている。

 

 

　ドーパミンの前駆物質であるチロシンは[[wikipedia:ja:必須アミノ酸|必須アミノ酸]]ではなく、食物からタンパク質として摂取される他、体内で必須アミノ酸である[[wikipedia:ja:フェニルアラニン|フェニルアラニン]]から変換される。チロシン水酸化酵素がドーパミン合成の律速段階である。ドーパミン合成はドーパミン作動性神経のインパルス量に依存し、さらにシナプス前[[ドーパミン受容体]]（自己受容体、D2受容体）刺激によって抑制される。ドーパミンはMAOとCOMTにより主たる代謝産物である[[ホモバニリン酸]] (HVA)まで代謝される。

 

 

　[[ストレス]]、[[運動]]などのドーパミン作動性神経のインパルス流量を増やす刺激により、シナプス小胞からシナプス間隙へのドーパミン放出が促進され、細胞外ドーパミン濃度は増加する。ストレスでは中脳皮質ドーパミン系が特に活発化し、運動では黒質線条体ドーパミン系が特に活発化する。いったん放出されたドーパミンは側坐核や線条体では主としてドーパミン作動性神経の神経終末にある[[ドーパミン・トランスポーター]]（以前はドーパミン取り込み部位と呼ばれていた）というタンパク質により神経終末に再取り込みされ、シナプス間隙のドーパミン濃度は調節されている。[[ドーパミン再取り込み阻害薬]]（抗うつ薬の[[ブプロピオン]]、[[ナルコレプシー]]の治療薬である[[メチルフェニデート]]、試薬の[[GBR12909]]、[[麻薬]]の[[コカイン]]、[[メタンフェタミン]]などがドーパミン再取り込み阻害作用を有する）やドーパミン放出促進薬（メタンフェタミン、メチルフェニデート）は前述した３つのドーパミン投射系（黒質線条体、中脳皮質、中脳辺縁系）で細胞外ドーパミン濃度を増加させる。特にメタンフェタミンによるドーパミン増加作用はブプロピオンに比べると顕著であり、ブプロピオンによる増加が２〜３倍程度なのに対して、メタンフェタミンによる増加は１０〜２０倍までになる。また、[[選択的セロトニン再取り込み阻害剤]] (SSRI)である[[セルトラリン]]も弱いながらドーパミン再取り込み阻害作用を有する。