АЦЕТИЛХОЛИН: ФУНКЦИИ, СИНТЕЗ, МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ - НЕЙРОПСИХОЛОГИЯ - 2024

Ацетилхолин является нейромедиатором в конкретных системах и соматической нервной системы ганглий синапса вегетативной нервной системы. Это химическое вещество, которое позволяет функционировать большому количеству нейронов и в то же время позволяет выполнять различные функции мозга.

Ацетилхолин был первым нейротрансмиттером, выделенным, осмысленным и охарактеризованным тем, что, по мнению многих ученых, является «самым старым» веществом в мозге. Он был описан фармакологически Генри Холлетом Дельтом в 1914 году и позже подтвержден Отто Лоуи как нейромедиатор.

Молекулярная структура ацетилхолина

Основная активность ацетилхолина приходится на холинергическую систему, которая отвечает за производство и синтез ацетилхолина. Что касается его наиболее важных эффектов, он подчеркивает сокращение мышц, движение, пищеварительные и нейроэндокринные процессы, а также активацию когнитивных процессов, таких как внимание и возбуждение.

Как действует ацетилхолин?

В мозге млекопитающих информация между нейронами передается через химическое вещество, называемое нейротрансмиттером. Это вещество высвобождается в синапсе в ответ на определенный стимул, а при высвобождении передает определенную информацию следующему нейрону.

Выделяемый нейротрансмиттер действует на специализированные и высокоселективные рецепторные участки, поэтому, поскольку существуют разные типы нейротрансмиттеров, каждый из них действует в определенных системах.

Холинергический нейрон может производить ацетилхолин (но не другие типы нейромедиаторов), аналогично он может продуцировать специфические рецепторы для ацетилхолина, но не для других типов нейротрансмиттеров.

Обмен информацией, осуществляемый ацетилхолином, осуществляется в определенных нейронах и системах, называемых холинергическими.

Чтобы ацетилхолин действовал, требуется нейрон-передатчик для производства этого вещества и нейрон-рецептор для выработки холинергического рецептора, который способен транспортировать ацетилхолин, когда он высвобождается из первого нейрона. На следующем изображении вы можете увидеть, как ацетилхолин высвобождается в мышечные нейротрансмиттеры:

Синтез

Микрофотография базального ядра Мейнерта, которое производит ацетилхолин в центральной нервной системе. Источник: Нефрон

Ацетилхолин синтезируется из холина, важного питательного вещества, вырабатываемого организмом. Холин накапливается в холинергических нейронах в результате реакции с актил-КоА и под ферментативным влиянием холинацетилтрансферазы.

Эти три элемента находятся в определенных областях мозга, где будет производиться ацетилхолин, поэтому ацетилхолин образует нейротрансмиттер, принадлежащий определенной системе, холинергической системе.

Когда мы находим эти три вещества в нейроне, который мы только что обсудили, мы знаем, что он состоит из холинергического нейрона и что этот нейрон будет вырабатывать ацетилхолин посредством взаимодействия холина и соответствующих ферментативных элементов.

Синтез ацетилхолина происходит внутри нейрона, особенно в ядре клетки. После синтеза ацетилхолин покидает ядро ​​нейрона и проходит через аксон и дендриты, то есть части нейрона, которые отвечают за связь и связь с другими нейронами.

Релиз

Молекулы ацетилхолина. Источник: Создано на основе набора данных и бесплатной программы Rasmol.

Мы уже знаем, что функция этого вещества заключается в связывании и передаче определенных нейронов (холинергических) с другими специфическими нейронами (холинергических). Чтобы выполнить этот процесс, ацетилхолин, обнаруженный в нейроне, должен высвободиться и отправиться к нейрону-реципиенту.

Для высвобождения ацетилхолина требуется наличие стимула, который мотивирует его выход из нейрона. Если потенциал действия, осуществляемый другим нейроном, отсутствует, ацетилхолин не сможет уйти.

Для высвобождения ацетилхолина потенциал действия должен достигнуть нервного окончания, где расположен нейромедиатор. Когда это происходит, тот же потенциал действия генерирует мембранный потенциал, факт, который мотивирует активацию кальциевых каналов.

Из-за электрохимического градиента создается приток ионов кальция, который позволяет мембранным барьерам открываться и высвобождать ацетилхолин.

Как мы видим, высвобождение ацетилхолина реагирует на химические механизмы мозга, в которых участвуют многие вещества и различные молекулярные действия.

Приемники

Структура никотинового рецептора. Источник: Opossum58

После высвобождения ацетилхолин остается в нейтральной зоне, то есть вне нейронов и находится в межсинаптическом пространстве. Для того чтобы синапс был реализован, а ацетилхолин выполнял свою миссию по взаимодействию с последовательным нейроном, требуется присутствие веществ, известных как рецепторы.

Рецепторы - это химические вещества, основная функция которых - преобразовывать сигналы, излучаемые нейротрансмиттером. Этот процесс происходит избирательно, поэтому не все рецепторы реагируют на ацетилхолин.

Например, рецепторы другого нейротрансмиттера, такого как серотонин, не улавливают сигналы ацетилхолина, поэтому для его работы он должен быть связан с рядом специфических рецепторов.

Обычно рецепторы, отвечающие на ацетилхолин, называются холинергическими рецепторами. Мы можем найти 4 основных типа холинергических рецепторов: рецепторы мускариновых агонистов, рецепторы никотиновых агонистов, рецепторы мускариновых антагонистов и рецепторы никотиновых антагонистов.

Функции ацетилхолина

Обработка ацетилхолина в синапсе. Источник: Смедлиб, на основе оригинальной работы Панкрата.

Ацетилхолин выполняет множество функций как на физическом, так и на психологическом или мозговом уровнях. Этот нейромедиатор отвечает за выполнение основных действий, таких как движение или пищеварение, и в то же время он участвует в более сложных процессах мозга, таких как познание или память.

Ниже мы рассмотрим основные функции этого важного нейромедиатора.

Двигательные функции

Вероятно, это самая важная активность ацетилхолина. Этот нейромедиатор отвечает за сокращение мышц, контроль потенциала покоя кишечной мышцы, увеличение образования спайков и регулирование артериального давления.

Он действует мягко как сосудорасширяющее средство в кровеносных сосудах и содержит определенный расслабляющий фактор.

Нейроэндокринные функции

Еще одна ключевая роль ацетилхолина - увеличить секрецию вазопрессина за счет стимуляции задней доли гипофиза.

Вазопрессин - это пептидный гормон, который контролирует реабсорбцию молекул воды, поэтому его производство жизненно важно для развития и функционирования нейроэндокринной системы.

Точно так же ацетилхолин снижает секрецию пролактина в задней доле гипофиза.

Парасимпатические функции

Ацетилхолин играет важную роль в приеме пищи и в функционировании пищеварительной системы.

Этот нейромедиатор отвечает за увеличение кровотока в желудочно-кишечном тракте, повышает тонус мышц желудочно-кишечного тракта, увеличивает секрецию эндокринной системы желудочно-кишечного тракта и снижает частоту сердечных сокращений.

Сенсорные функции

Холинергические нейроны являются частью великой восходящей системы, поэтому они также участвуют в сенсорных процессах. Эта система начинается в стволе головного мозга и иннервирует большие области коры головного мозга, где находится ацетилхолин.

Основные сенсорные функции, связанные с этим нейротрансмиттером, заключаются в поддержании сознания, передаче визуальной информации и восприятии боли.

Когнитивные функции

Было показано, что ацетилхолин играет важную роль в формировании памяти, способности концентрироваться, а также в развитии внимания и логического мышления.

Этот нейромедиатор обеспечивает защитные свойства и может ограничить снижение когнитивных функций. Фактически, ацетилхолин оказался основным веществом, вызывающим болезнь Альцгеймера.

Сопутствующие заболевания

Путь ацетилхолина в центральной нервной системе. Источник: БрюсБлаус

Ацетилхолин участвует в различных функциях мозга, поэтому дефицит этих веществ может отражаться на ухудшении некоторых из рассмотренных выше действий.

Клинически ацетилхолин был связан с двумя основными заболеваниями: болезнью Альцгеймера и болезнью Паркинсона.

Болезнь Альцгеймера

Что касается болезни Альцгеймера, то в 1976 году было обнаружено, что в различных областях мозга пациентов с этим заболеванием уровни фермента холинацетилтрансферазы были на 90% ниже нормы.

Этот фермент жизненно важен для производства ацетилхолина, поэтому было высказано предположение, что болезнь Альцгеймера может быть вызвана дефицитом этого вещества мозга.

В настоящее время этот фактор является основным ключом к разгадке причины болезни Альцгеймера и привлекает к себе большое внимание научных кругов и исследований, которые проводятся как по болезни, так и по разработке возможных методов лечения.

Паркинсона

Что касается болезни Паркинсона, связь между причиной болезни и ацетилхолином менее очевидна. Болезнь Паркинсона в основном влияет на движение, поэтому ацетилхолин может играть важную роль в ее возникновении.

Причина заболевания сегодня неизвестна, и, кроме того, другой нейротрансмиттер, такой как дофамин, кажется, играет более важную роль, и большинство лекарств от этой патологии сосредоточены на функции этого нейромедиатора.

Однако тесная связь между дофамином и ацетилхолином позволяет предположить, что последний также является важным нейромедиатором при заболевании.

Ссылки

1. Перри Э., Уокер М., Грейс Дж., Перри Р. Ацетилхолин в уме: нейротрансмиттерный коррелят сознания? ИНН 1999; 22-6, 273-80.
2. McMahan UJ. Строение и регуляция агрина. В: Koelle GB. Симпозиум по холинергическому синапсу. Наука о жизни, издание 50. Нью-Йорк: Pergamon Press; 1992, стр. 93-4.
3. Changeux JP, Devillers-Thiéry A. Chemouilli P. Рецептор ацетилхолина: «аллостерический» белок, участвующий во внутриклеточной коммуникации. Science 1984; 225: 1335-45.
4. Duclert A, Chengeux JP. Экспрессия гена рецептора ацетилхолина в развивающемся нервно-мышечном соединении. Physiol Rev 1995; 75: 339-68.
5. Bosboom JL, Stoffers D, Wolters ECh. Роль ацетилхолина и дофамина при деменции и психозах при болезни Паркинсона. J Neural Transm 2003; 65 (Дополнение): 185-95.
6. Монтгомери, С.А. и Корн, Т.Х. (ред.) Психофармакология депрессии Oxford University Press, Британская ассоциация психофармакологии, Монографии № 13, 1994.