Vahendaja atsetüülkoliin ja selle toimemehhanismid. Atsetüülkoliin on oluline aju neurotransmitter

Atsetüülkoliini peetakse neurotransmitteriks loomulik tegur, mis moduleerib ärkvelolekut ja und. Selle eelkäija on koliin, mis tungib rakkudevahelisest ruumist närvirakkude siseruumi.

Atsetüülkoliin on kolinergilise süsteemi, tuntud ka kui, peamine sõnumitooja parasümpaatiline süsteem, mis on vegetatiivne alamsüsteem närvisüsteem, vastutab ülejäänud keha eest ja parandab seedimist. Atsetüülkoliini meditsiinis ei kasutata.

Atsetüülkoliin on nn neurohormoon. See on esimene avastatud neurotransmitter. See läbimurre toimus 1914. aastal. Atsetüülkoliini avastajaks oli inglise füsioloog Henry Dale. Austria farmakoloog Otto Lowy andis olulise panuse selle neurotransmitteri uurimisse ja selle populariseerimisse. Mõlema teadlase avastused pälvisid 1936. aastal Nobeli preemia.

Atsetüülkoliin (ACh) on neurotransmitter (st. Keemiline aine, mille molekulid vastutavad signaaliülekande protsessi eest neuronite vahel sünapside ja neuronaalsete rakkude kaudu). See asub neuronis, väikeses vesiikulis, mida ümbritseb membraan. Atsetüülkoliin on lipofoobne ühend ja ei tungi hästi läbi hematoentsefaalbarjääri. Atsetüülkoliini poolt põhjustatud erutusseisund on perifeersete retseptorite toime tulemus.

Atsetüülkoliin toimib samaaegselt kahte tüüpi autonoomsetele retseptoritele:

  • M (muskariinne) – paikneb erinevates kudedes, nagu silelihased, ajustruktuurid, endokriinsed näärmed, müokard;
  • N (nikotiin) - asub autonoomse närvisüsteemi ganglionides ja neuromuskulaarsetes ühendustes.

Kui see siseneb vereringesse, stimuleerib see kogu süsteemi, kusjuures ülekaalus on stimuleerivad sümptomid ühine süsteem. Atsetüülkoliini toime on lühiajaline, mittespetsiifiline ja liiga toksiline. Seetõttu ei ole see praegu ravim.

Kuidas atsetüülkoliin moodustub?

Atsetüülkoliin (C7H16NO2) on äädikhappe (CH3COOH) ja koliini (C5H14NO+) ester, mis moodustub koliini atsetüültransferaasi toimel. Koliin viiakse koos verega kesknärvisüsteemi, kust see kantakse aktiivse transpordi kaudu närvirakkudesse.

Atsetüülkoliini saab säilitada sünaptilistes vesiikulites. See neurotransmitter on tingitud depolarisatsioonist rakumembraan(elektronegatiivne, et vähendada rakumembraani elektrilist potentsiaali) vabaneb sünaptilisse ruumi.

Atsetüülkoliini lagundatakse kesknärvisüsteemis hüdrolüütiliste omadustega ensüümide ehk nn koliinesteraaside toimel. Katabolism ( üldine reaktsioon, mis viib keerukate keemiliste ühendite lagunemiseni lihtsamateks molekulideks) atsetüülkoliin, see on seotud atsetüülkoliinesteraasiga (AChE – ensüüm, mis lagundab atsetüülkoliini koliiniks ja äädikhappejäägiks) ja butürüülkoliinesteraasiga (BuChE – ensüüm, mis katalüüsib reaktsiooni H2 atsetüülkoliin + → koliin + happeanioon karboksüülhape), mis vastutavad hüdrolüüsireaktsiooni eest (kaksikvahetusreaktsioon, mis toimub vee ja selles lahustunud aine vahel) neuromuskulaarsetes ühendustes. See on atsetüülkoliinesteraasi ja butürüülkoliinesteraasi toime tulemus – reabsorbeeritakse närvirakkudes koliini transporteri aktiivse toimimise tulemusena.

Atsetüülkoliini mõju inimkehale

Atsetüülkoliinil on muu hulgas sellised mõjud kehale nagu:

  • vererõhu taseme alandamine,
  • pikendamine veresooned,
  • müokardi kontraktsiooni jõu vähendamine,
  • näärmete sekretsiooni stimuleerimine,
  • hingamisteede kokkusurumine,
  • südame löögisageduse vabastamine,
  • mioos,
  • soolestiku, bronhide silelihaste kokkutõmbumine, Põis,
  • põhjustab vöötlihaste kokkutõmbumist,
  • mõjutab mäluprotsesse, keskendumisvõimet, õppimisprotsessi,
  • ärkveloleku seisundi säilitamine,
  • side loomine kesknärvisüsteemi erinevate piirkondade vahel,
  • peristaltika stimuleerimine seedetraktis.

Atsetüülkoliini puudus põhjustab närviimpulsside ülekande pärssimist, mille tulemuseks on lihaste halvatus. Madal tase näitab probleeme mälu ja teabe töötlemisega. Saadaval on atsetüülkoliini preparaadid, mille kasutamine avaldab positiivset mõju tunnetusele, meeleolule ja käitumisele ning lükkab edasi neuropsühhiaatriliste muutuste teket. Lisaks takistavad need seniilsete naastude teket. Atsetüülkoliini kontsentratsiooni suurendamine eesajus toob kaasa kognitiivse funktsiooni paranemise ja aeglasemad neurodegeneratiivsed muutused. See hoiab ära Alzheimeri tõve või myasthenia gravis'e. Haruldane seisund, kus kehas esineb liigne atsetüülkoliini.

Samuti on võimalik olla allergiline atsetüülkoliini suhtes, mis põhjustab kolinergilise urtikaaria. See haigus mõjutab peamiselt noori inimesi. Sümptomid tekivad afektiivsete kolinergiliste kiudude ärrituse tagajärjel. See ilmneb liigse pingutuse või kuuma toidu tarbimise ajal. Nahamuutustega väikeste villide kujul, mida ümbritseb punane piir, kaasneb sügelus. Kolinergiline nõges kaob pärast antihistamiinikumide kasutamist, rahustid ja ravimid liigse higistamise vastu.

Atsetüülkoliin on saatja närviline erutus kesknärvisüsteemis parasümpaatiliste närvide otsad ja See täidab eluprotsessides tähtsamaid ülesandeid. Aminohapetel, histamiinil, dopamiinil, serotoniinil ja adrenaliinil on sarnased funktsioonid. Atsetüülkoliini peetakse üheks olulisemaks impulsside edastajaks ajus. Vaatame seda ainet lähemalt.

Üldine informatsioon

Kiudude lõppu, millest edastatakse atsetüülkoliini saatja, nimetatakse kolinergilisteks. Lisaks on spetsiaalsed elemendid, millega see suhtleb. Neid nimetatakse kolinergilisteks retseptoriteks. Need elemendid on komplekssed valgumolekulid – nukleoproteiinid. Atsetüülkoliini retseptorid erinevad tetrameerse struktuuri poolest. Need paiknevad plasma (postsünaptilise) membraani välispinnal. Oma olemuselt on need molekulid heterogeensed.

Eksperimentaalsetes uuringutes ja meditsiinilistel eesmärkidel Kasutatakse ravimit "Atsetüülkoliinkloriid", mis on esitatud süstelahusena. Muid sellel ainel põhinevaid ravimeid ei ole saadaval. Ravimil on sünonüümid: "Myohol", "Acecoline", "Cytocholine".

Koliini valkude klassifikatsioon

Mõned molekulid asuvad kolinergiliste postganglionaarsete närvide piirkonnas. See on silelihaste, südame, näärmete piirkond. Neid nimetatakse m-kolinergilisteks retseptoriteks – muskariinitundlikeks. Teised valgud asuvad ganglionide sünapside piirkonnas ja neuromuskulaarsetes somaatilistes struktuurides. Neid nimetatakse n-kolinergilisteks retseptoriteks – nikotiinitundlikeks.

Selgitused

Ülaltoodud klassifikatsiooni määrab nende biokeemiliste süsteemide koostoimel toimuvate reaktsioonide spetsiifilisus ja atsetüülkoliin. See, selgitab omakorda teatud protsesside põhjuseid. Näiteks rõhu langus, mao-, sülje- ja teiste näärmete sekretsiooni suurenemine, bradükardia, pupillide ahenemine jne muskariinitundlike valkude mõjutamisel ja skeletilihaste kokkutõmbumisel jne nikotiinitundlike molekulide mõjutamisel. Veelgi enam, teadlased on viimasel ajal hakanud jagama m-kolinergilisi retseptoreid alarühmadesse. Tänapäeval on enim uuritud m1- ja m2-molekulide rolli ja lokaliseerimist.

Mõju spetsiifika

Atsetüülkoliin on ei ole süsteemi selektiivne element. Ühel või teisel määral mõjutab see nii m- kui ka n-molekule. Huvitav on muskariinilaadne toime, millel on atsetüülkoliin. See mõju avaldub aeglustumises südamerütm, veresoonte laienemine (perifeerne), soolestiku ja mao peristaltika aktiveerumine, emaka, bronhide, põie, sapipõie lihaste kokkutõmbumine, bronhide sekretsiooni intensiivistumine, higi, seedenäärmed, mioos.

Õpilase ahenemine

Iirise ringlihas, mida innerveerivad postganglionaarsed kiud, hakkab jõuliselt kokku tõmbuma samaaegselt ripslihasega. Sel juhul lõdvestub kaneeli side. Selle tulemusena tekib majutuse spasm. Atsetüülkoliini mõjuga seotud pupilli ahenemisega kaasneb tavaliselt silmasisese rõhu langus. See efekt on osaliselt tingitud membraani laienemisest Schlemmi kanali ja purskkaevu ruumides mioosi ja iirise lamenemise taustal. See aitab parandada vedeliku väljavoolu silma sisemisest keskkonnast.

Tänu silmasisest rõhu alandamise võimele, nagu atsetüülkoliin, ravimid põhinevad teistel sellele sarnastel ainetel, mida kasutatakse glaukoomi ravis. Nende hulka kuuluvad eelkõige kolinomimeetikumid.

Nikotiinitundlikud valgud

Nikotiinilaadne atsetüülkoliini toime määrab selle osalemine signaalide edastamise protsessis preganglionaalsetest närvikiududest autonoomsetes ganglionides paiknevatele postganglionaalsetele närvikiududele ja motoorsetest otstest vöötlihastesse. Väikestes annustes toimib aine füsioloogilise erutuse edastajana. Kui, siis võib sünapside piirkonnas areneda püsiv depolarisatsioon. Samuti on võimalus ergastuse ülekandmist blokeerida.

KNS

Atsetüülkoliin kehas täidab signaali edastaja rolli erinevates ajupiirkondades. Madalates kontsentratsioonides võib see hõlbustada ja suurtes kontsentratsioonides aeglustada impulsside sünaptilist ülekannet. Arengule võivad kaasa aidata metaboolsed muutused aju häired. Antagonistid, kes on vastu atsetüülkoliin - ravimid psühhotroopne rühm. Nende üleannustamise korral rikutakse kõrgemat närvifunktsioonid(hallutsinogeenne toime jne).

Atsetüülkoliini süntees

See esineb tsütoplasmas närvilõpmetes. Aine varud paiknevad presünaptilistes terminalides vesiikulite kujul. See juhtum toob kaasa atsetüülkoliini vabanemise mitmesajast "kapslist" sünaptilisse pilusse. Vesiikulitest vabanev aine seondub postsünaptilise membraani spetsiifiliste molekulidega. See suurendab selle läbilaskvust naatriumi-, kaltsiumi- ja kaaliumiioonide suhtes. Tulemuseks on ergastav postsünaptiline potentsiaal. Atsetüülkoliini toimet piirab selle hüdrolüüs ensüümi atsetüülkolesteraasi osalusel.

Nikotiini molekulide füsioloogia

Esimest kirjeldust hõlbustas elektripotentsiaalide rakusisene juhtivus. Nikotiiniretseptor oli üks esimesi, mis registreeris üht kanalit läbivaid voolusid. Avatud olekus saavad sellest läbi K+ ja Na+ ioonid ning vähesel määral ka kahevalentsed katioonid. Sel juhul väljendatakse kanali juhtivust püsiv väärtus. Avatud oleku kestus on aga omadus, mis sõltub retseptorile rakendatavast potentsiaalsest pingest. Sel juhul viimane stabiliseerub üleminekul membraani depolarisatsioonilt hüperpolarisatsioonile. Lisaks märgitakse desensibiliseerimise nähtust. See ilmneb atsetüülkoliini ja teiste antagonistide pikaajalisel kasutamisel, mis vähendab retseptori tundlikkust ja pikendab kanali avatud oleku kestust.

Elektriline stimulatsioon

Dihüdro-β-erütroidiin blokeerib nikotiini retseptoreid ajus ja närvi ganglionid kui neil ilmneb kolinergiline reaktsioon. Neil on ka kõrge afiinsus triitiumiga märgistatud nikotiini suhtes. Tundlikke neuronaalseid αBGT retseptoreid hipokampuses iseloomustab madal tundlikkus atsetüülkoliini suhtes, erinevalt tundetutest αBGT elementidest. Esimese pöörduv ja selektiivne konkureeriv antagonist on metüüllükakonitiin.

Teatud anabesiini derivaadid kutsuvad esile selektiivse aktiveeriva toime αBGT retseptorite rühmale. Nende ioonkanali juhtivus on üsna kõrge. Nendel retseptoritel on ainulaadsed pingest sõltuvad omadused. Terve raku vool depolarisatsioonikoguste osalusel el. potentsiaal näitab ioonide kanalite kaudu liikumise vähenemist.

Seda nähtust reguleerib Mg2+ elementide sisaldus lahuses. See rühm erineb retseptoritest sel viisil lihasrakud. Viimastel ei toimu väärtuste reguleerimisel ioonvoolu muutusi membraanipotentsiaal. Samal ajal näitab N-metüül-D-aspartaadi retseptor, mis on suhteliselt Ca2+-elementidele läbilaskev, vastupidist pilti. Kui potentsiaal suureneb hüperpolariseerivate väärtusteni ja Mg2+ ioonide sisaldus suureneb, blokeeritakse ioonivool.

Muskariinsete molekulide omadused

M-kolinergilised retseptorid kuuluvad serpentiinide klassi. Nad edastavad impulsse heterotrimeersete G-valkude kaudu. Muskariini retseptorite rühm tuvastati nende võime tõttu siduda alkaloidi muskariini. Kaudselt kirjeldati neid molekule 20. sajandi alguses curare mõju uurides. Selle rühma otsene uurimine algas 20.-30. samal sajandil pärast ühendi atsetüülkoliini tuvastamist neurotransmitterina, mis annab impulsse neuromuskulaarsetele sünapsidele. M-valke aktiveerib muskariin ja blokeerib atropiin, n-molekule aktiveerib nikotiin ja blokeerib curare.

Mõne aja pärast ilmnes see mõlemas retseptorite rühmas suur hulk alatüübid. Neuromuskulaarsetes sünapsides esinevad ainult nikotiini molekulid. Muskariini retseptoreid leidub näärme- ja lihasrakkudes ning koos n-kolinergiliste retseptoritega ka kesknärvisüsteemi neuronites ja närviganglionides.

Funktsioonid

Muskariiniretseptoritel on terve kompleks erinevaid omadusi. Esiteks paiknevad nad autonoomsetes ganglionides ja neist ulatuvates postganglionilistes kiududes, mis on suunatud sihtorganitesse. See näitab retseptorite osalust parasümpaatiliste efektide translatsioonis ja moduleerimises. Nende hulka kuuluvad näiteks silelihaste kokkutõmbumine, veresoonte laienemine, näärmete suurenenud sekretsioon ja pulsisageduse langus. Kesknärvisüsteemi kolinergilised kiud, mis sisaldavad interneuroneid ja muskariinseid sünapse, on koondunud peamiselt ajukooresse, hipokampusesse, ajutüve tuumadesse ja juttkehasse. Teistes piirkondades leidub neid väiksemates kogustes. Tsentraalsed m-kolinergilised retseptorid mõjutavad une, mälu, õppimise ja tähelepanu reguleerimist.

Atsetüülkoliin on looduslik aine, mida toodetakse kehas. See kuulub biogeensete amiinide hulka. Atsetüülkoliin osaleb närviimpulsside ülekandes kesknärvisüsteemis, motoorsete ja parasümpaatiliste närvide otstes ning autonoomsetes sõlmedes. Atsetüülkoliini mõju organismile ei saa ülehinnata.
Atsetüülkoliin aeglustab südame kokkutõmbeid, alandab vererõhku ja laiendab perifeerseid veresooni. See tugevdab mao ja soolte peristaltikat, suurendab näärmete sekretsiooni, tõmbub kokku lihaseid (kuse- ja sapipõie, bronhid, emakas) ja ahendab pupillid.
Laevad ja atsetüülkoliin
Atsetüülkoliin stimuleerib oluliselt ajutegevus: suurendab keskendumisvõimet ja mälu, teatud annustes parandab und, parandab meeleolu. Lisaks aitab see parandada toitumist siseorganid, lihased, naharakud väikeste veresoonte laienemise tõttu.
Atsetüülkoliini taseme tõstmine on sageli aidanud inimestel suhkurtõbi, vältige tõsiseid tüsistusi, nagu diabeetiline angiopaatia alajäsemed, neerusooned, võrkkest.
Nahk ja atsetüülkoliin
Naha elastsust, toonust ja välimus atsetüülkoliin suureneb. See on tingitud asjaolust, et rakkude uuenemise kiirus normaliseerub, vereringe ja lümfivool on reguleeritud. Ja see omakorda parandab naharakkude ja nahaaluse rasva toitumist. Arvatakse, et mesoflavoon ( looduslik kevad atsetüülkoliin) soodustab rasvapõletust, reguleerib rasvade ainevahetust.
Nägemine ja atsetüülkoliin
Glaukoomi korral määratakse sageli sünteetilisi atsetüülkoliini preparaate. Selle toimel pupillid ahenevad, silmasisene rõhk langeb ning see soodustab vedeliku paremat väljavoolu silma sisekeskkonnast.
Fitness ja atsetüülkoliin
Kui atsetüülkoliinist on puudus, ei saa te tõhusalt treenida – lihased on loid. Atsetüülkoliini toime inimkehas aitab tugevdada vöötlihaseid.
Mesoflavooni (vastavalt kulturismi toidulisandite reitingule) peetakse üheks parimaks toonuse parandamiseks. See on lihtsalt vajalik inimestele, kes hoolivad oma figuurist. (sellest lähemalt tulevastes artiklites)
Atsetüülkoliin, sünteetiline ja looduslik
See on väga oluline punkt, sest Jutt käib atsetüülkoliini sisaldavate toodete kasutamisest naha ja keha kui terviku noorendamiseks. Ja see tähendab ainult looduslike ainete kasutamist.
Meditsiinipraktikas kasutatakse sünteetilist atsetüülkoliini perifeersete veresoonte, võrkkesta arterite spasmide ja röntgeniruumides.
Atsetüülkoliin on tugev ravim. Seda ei saa kasutada iseseisvalt. Sünteetiline atsetüülkoliin on kõige sarnasem looduslikule üldine ülevaade. Umbes nagu käsitöö ja kaubamärgiga ese.
Atsetüülkoliini allikana saab ohutult ja tõhusalt kasutada ainult mesoflavooni.

Atsetüülkoliin ei ole kõige kuulsam aine, kuid see mängib oluline roll sellistes protsessides nagu mälu ja õppimine. Tõstkem eesriide ühe meie närvisüsteemi alahinnatuima neurotransmitteri ees.

Esimene võrdsete seas

Joonis 1. Otto Löwy klassikaline eksperiment närviimpulsi ülekande keemiliste vahendajate tuvastamisel (1921). Objektid on kahe konna (doonori ja retsipiendi) südamed, mis on isoleeritud ja kastetud soolalahusesse. Kirjeldus on toodud tekstis. Joonis saidilt en.wikipedia.org, kohandatud.

Meditsiinilise ja neurofüsioloogilise iseloomuga populaarteaduslikus kirjanduses käsitletakse kõige sagedamini kolme neurotransmitterit: dopamiini, serotoniini ja norepinefriini. See on suuresti tingitud asjaolust, et nende neurotransmitterite taseme muutustega seotud normaalseid ja haiguslikke seisundeid on lihtsam mõista ja need tekitavad lugejates suuremat huvi. Olen nendest ainetest juba kirjutanud, nüüd on aeg pöörata tähelepanu teisele vahendajale.

Me räägime atsetüülkoliin, ja see on sümboolne, arvestades, et ta oli esiteks avatud neurotransmitter. 20. sajandi alguses käis teadlaste seas arutelu selle üle, kuidas signaal ühest närvirakust teise edastatakse. Mõned uskusid, et elektrilaeng, mis töötab ükshaaval närvikiud, edastatakse mõne peenema “juhtme kaudu” teisele. Nende vastased väitsid, et on aineid, mis kannavad signaali ühest närvirakust teise. Põhimõtteliselt osutus mõlemal poolel õigus: on keemilised ja elektrilised sünapsid. Teise hüpoteesi pooldajad osutusid aga "paremale" - inimkehas domineerivad keemilised sünapsid.

Et mõista ühest rakust teise signaali edastamise iseärasusi, viis füsioloog Otto Löwy läbi lihtsad, kuid elegantsed katsed (joonis 1). Ta stimuleeris elektri-šokk konna vagusnärv, mis viis südame löögisageduse vähenemiseni*. Seejärel kogus Löwy vedeliku selle südame ümber ja kandis teise konna südamele – ja seegi aeglustus. See tõestas teatud aine olemasolu, mis edastab signaali ühest närvirakust teise. Löwy andis salapärasele ainele nime vagusstoff("aine vagusnärv"). Nüüd teame seda atsetüülkoliini nime all. Keemilise sünaptilise ülekande küsimusega tegeles ka britt Henry Dale, kes avastas atsetüülkoliini juba enne Loewyt. 1936. aastal said mõlemad teadlased Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna "närviimpulsside keemilise ülekande alaste avastuste eest".

* - Kuidas meie süda kokku tõmbub - automatismist, südamestimulaatorite juhtimisest ja isegi naljakatest kanalitest - loe ülevaatest " » . - Ed.

Atsetüülkoliini (joonis 2) toodetakse närvirakkudes koliinist ja atsetüülkoensüümist A (atsetüül-CoA). Ensüüm atsetüülkoliinesteraas, mis asub sünaptilises pilus, vastutab atsetüülkoliini hävitamise eest; Sellest ensüümist räägime üksikasjalikumalt hiljem. Aju atsetüülkolinergilise süsteemi struktuur on sarnane teiste neurotransmitterisüsteemide struktuuriga (joonis 3). Ajutüves on mitmeid struktuure, mis vabastavad atsetüülkoliini, mis liigub mööda aksoneid aju basaalganglionidesse. Sellel on oma atsetüülkoliini neuronid, mille protsessid lahknevad laialdaselt kogu ajukoores ja tungivad läbi hipokampuse.

Joonis 3. Aju atsetüülkoliini süsteem. Näeme, et aju sügavates osades on närvirakkude kobarad (eesajus ja ajutüves), mis saadavad oma protsessid erinevad osakonnad ajukoor ja subkortikaalsed alad. Lõpppunktides vabaneb atsetüülkoliin neuronite lõppudest. Neurotransmitteri lokaalne toime varieerub sõltuvalt retseptori tüübist ja selle asukohast. MS - mediaalne vaheseina tuum, DB - Broca diagonaalne side, nBM - basaalne magnotsellulaarne tuum (Meitneri tuum); PPT - pedunculopontine tegmental nucleus, LDT - lateraalne dorsaalne tegmentaalne tuum (mõlemad tuumad on ajutüve retikulaarses formatsioonis). Alates, kohandatud.

Atsetüülkoliini retseptorid jagunevad kahte rühma: muskariinne Ja nikotiin. Muskariiniretseptorite stimuleerimine põhjustab muutusi rakkude metabolismis G-valgu süsteemi kaudu* ( metabotroopsed retseptorid) ja mõju nikotiinhapetele põhjustab muutusi membraanipotentsiaalis ( ionotroopsed retseptorid). See juhtub seetõttu, et nikotiini retseptorid seonduvad rakkude pinnal olevate naatriumikanalitega. Retseptori ekspressioon varieerub erinevad valdkonnad närvisüsteem (joon. 4).

* - Artiklites on selgelt kirjeldatud GPCR-retseptorite tohutu perekonna - membraaniretseptorite - ruumilisi struktuure, mis toimivad G-valgu aktiveerimise kaudu: " Retseptorid aktiivses vormis" (umbes aktiivne vorm rodopsiin)," GPCR retseptorite struktuurid hoiupõrsas"(dopamiini ja kemokiini retseptorite kohta)," Meeleolu edastaja retseptor"(umbes kaks serotoniini retseptorit). - Ed.

Joonis 4. Muskariini ja nikotiini retseptorite jaotus inimese ajus. Pilt kodulehelt, kohandatud.

Mälu ja õppimise vahendaja

Aju atsetüülkoliini süsteem on otseselt seotud sellise nähtusega nagu sünaptiline plastilisus- sünapsi võime suurendada või vähendada neurotransmitteri vabanemist vastusena selle aktiivsuse suurenemisele või vähenemisele. Sünaptiline plastilisus on oluline protsess Sest mälu ja õppimine, mistõttu teadlased püüdsid seda tuvastada nende funktsioonide eest vastutavas ajuosas – hipokampuses. Suur hulk atsetüülkoliini neuroneid saadavad oma protsessid hipokampusesse ja seal mõjutavad nad neurotransmitterite vabanemist teistest närvirakkudest. Selle protsessi läbiviimise meetod on üsna lihtne: neuroni kehal ja selle presünaptilisel osal on erinevad nikotiiniretseptorid (peamiselt α 7 - ja β 2 -tüübid). Nende aktiveerimine toob kaasa asjaolu, et signaali läbimine innerveeritud raku kaudu muutub lihtsamaks ja see läheb tõenäolisemalt edasi järgmisele neuronile. Suurim mõju GABAergilised neuronid, närvirakud, mille neurotransmitteriks on γ-aminovõihape, kogevad sellist stressi.

GABAergilised neuronid on meie ajus elektrilisi rütme genereeriva süsteemi oluline osa. Neid rütme saab salvestada ja uurida elektroentsefalogrammi abil, mis on neurofüsioloogias laialdaselt kättesaadav uurimismeetod. Rütmid erinevad sagedused on tähistatud kreeka tähtedega: 8–14 Hz – alfarütm, 14–30 Hz – beetarütm jne. Atsetüülkoliini retseptori stimulantide kasutamine põhjustab teeta (0,4–14 Hz) ja gamma (30–80 Hz) rütmide tekkimist ajus. Need rütmid kaasnevad tavaliselt aktiivse kognitiivse tegevusega. Hipokampuse (mälukeskus) ja prefrontaalse ajukoore (keerulise käitumise keskus) neuronitel paiknevate postsünaptiliste muskariinsete atsetüülkoliini retseptorite stimuleerimine viib nende rakkude ergutamiseni ja ülalmainitud rütmide tekkeni. Need käivad kaasas erinevate kognitiivsete tegevustega – näiteks ajalise sündmustejada ülesehitamisel.

Hipokampus ja prefrontaalne ajukoor mängivad õppimises olulist rolli. Reflekside seisukohalt toimub igasugune õppimine kahel viisil. Oletame, et olete eksperimenteerija ja teie katse objektiks on hiir. Esimesel juhul lülitub puuris olev tuli sisse (tingimuslik stiimul) ja näriline saab tüki juustu (tingimusteta stiimul) enne kui valgus kustub. Tekkivat refleksi võib nimetada kinnipeetavad. Teisel juhul süttib ka tuli, kuid hiir saab maiuse kätte mõni aeg pärast tule kustumist. Seda tüüpi refleksi nimetatakse jälg. Teist tüüpi refleksid sõltuvad stiimulite tundmisest rohkem kui esimest tüüpi refleksid. Atsetüülkolinergilise süsteemi aktiivsuse pärssimine toob kaasa asjaolu, et loomadel ei teki jälgi reflekse, kuigi hilinenud refleksidega pole probleeme.

Võrreldes atsetüülkoliini sekretsiooni nende rottide ajus, kellel tekkisid mõlemat tüüpi refleksid, saadi huvitavaid andmeid. Rottidel, kes saavutasid konditsioneeritud ja tingimusteta stiimuli vahelise ajalise seose edukalt, suurenes atsetüülkoliini tase mediaalses prefrontaalses ajukoores (joonis 5) võrreldes hipokampusega oluliselt. Erinevus atsetüülkoliini tasemetes oli eriti oluline rottidel, kellel oli tekkinud jälgrefleks. Nendel närilistel, kes ei suutnud mõlemat ülesannet täita, oli neurotransmitterite tase uuritud ajupiirkondades ligikaudu võrdne (joonis 6). Selle põhjal võime järeldada, et Prefrontaalne ajukoor mängib otse õppimisel suurt rolli ja hipokampus talletab omandatud teadmisi.

Joonis 5. Atsetüülkoliini vabanemine rottide hipokampuses (HPC) ja prefrontaalses ajukoores (PFC) eduka refleksi omandamise ajal. Maksimaalne tase atsetüülkoliini täheldatakse prefrontaalses ajukoores jäljerefleksi väljatöötamise ajal. Joonistamine alates.

Joonis 6. Atsetüülkoliini vabanemine rottide hipokampuses (HPC) ja prefrontaalses ajukoores (PFC) pärast õppimise ebaõnnestumist. Mõlemas tsoonis registreeritakse peaaegu sama atsetüülkoliini sisaldus, olenemata refleksist. Joonistamine alates.

Tähelepanu retseptorid

Joonis 7. Atsetüülkoliini retseptorite (nAChR) mitmekesisus prefrontaalse ajukoore kihtides. Joonistamine alates.

Õppimise jaoks pole oluline mitte ainult intelligentsus või mälumaht, vaid ka tähelepanu. Ilma tähelepanuta kukub läbi ka kõige edukam õpilane. Atsetüülkoliin osaleb ka tähelepanu reguleerivates protsessides.

Tähelepanu – keskendunud taju või probleemile mõtlemine – kaasneb suurenenud aktiivsus prefrontaalses ajukoores. Atsetüülkoliini kiud saadetakse aju sügavatest osadest frontaalkooresse. Kuna me vajame sageli kiiret tähelepanuvahetust, on üsna loogiline, et tähelepanu reguleerimises osalevad pigem nikotiinsed (ionotroopsed) atsetüülkoliini retseptorid, mitte muskariinsed, mis põhjustavad aeglasemalt ja valdavalt. struktuurimuutused neuronites. Atsetüülkoliini struktuuride kahjustus aju sügavates osades vähendab mediaalse prefrontaalse ajukoore aktiivsust ja halvendab tähelepanu. Veelgi enam, sügavate atsetüülkoliini struktuuride koostoime prefrontaalse ajukoorega ei piirdu ainult tõusvate signaalidega. Esiajukoore neuronid saadavad oma signaale ka aluspiirkondadesse, mis võimaldab luua tähelepanu säilitamiseks isereguleeruva süsteemi. Tähelepanu säilib tänu atsetüülkoliini toimele presünaptilistele ja postsünaptilistele retseptoritele (joonis 7).

Rääkides nikotiiniretseptoritest ja tähelepanust, tekib küsimus kognitiivsete funktsioonide parandamise kohta suitsetamise kaudu ehk nikotiini lisaannuse sisseviimise kohta, olgugi et vormis. sigaretisuits. Siin on olukord üsna selge ja tulemused ei anna suitsetajatele veel üht argumenti nende sõltuvuse kasuks. Väljastpoolt tulev nikotiin häirib normaalne areng aju, mis võib põhjustada tähelepanuhäireid(peal pikki aastaid) . Kui võrrelda suitsetajaid ja mittesuitsetajaid, siis esimestel on tähelepanunäitajad kehvemad kui vastastel. Suitsetajate tähelepanu paraneb sigareti suitsetamisel pärast pikka karskusperioodi, kui halb tuju ja kognitiivsed probleemid lähevad suitsu.

Ravim mälu jaoks

Kui tavaliselt vastutab mälu, tähelepanu ja õppimise eest meie aju atsetüülkolinergiline süsteem, siis haigused, mille puhul seda tüüpi ülekanne meie ajus on häiritud, peaksid avalduma vastavate sümptomitena: mälukaotus, tähelepanu vähenemine ja võime õppida uusi asju. Siinkohal tuleb kohe teha reservatsioon, et normaalse vananemise ajal langeb valdaval enamusel inimestest nii uute asjade meeldejätmise võime kui ka vaimne erksus üldiselt. Kui need kahjustused on nii tõsised, et häirivad eaka igapäevaste tegevuste sooritamist ja igapäevaste vajaduste rahuldamist (enese eest hoolitsemist), võivad arstid kahtlustada dementsus. Kui soovite dementsuse kohta rohkem teada saada, soovitan alustada lugemisest WHO uudiskiri pühendatud sellele patoloogiale.

Rangelt võttes dementsus ei ole eraldi haigus, vaid sündroom, mis esineb mitmete haiguste puhul. Üks levinumaid haigusi, mis põhjustab dementsust, on Alzheimeri tõbi. Arvatakse, et Alzheimeri tõve korral koguneb närvirakkudesse patoloogiline valk β-amüloid, mis häirib närvirakkude aktiivsust, mis viib lõpuks nende surmani. Lisaks sellele teooriale on veel mitmeid teisi, millel on oma tõendid. Tõenäoliselt toimuvad Alzheimeri tõve puhul erinevate patsientide ajurakkudes erinevad protsessid, kuid need toovad kaasa sarnaseid sümptomeid. β-amüloid on aga huvitav, kuna see võib pärssida atsetüülkoliini mõju rakule nikotiiniretseptorite kaudu. Kui suudame intensiivistada atsetüülkolinergilist ülekannet, siis saame vähendada haiguse ilminguid ja pikendada dementsusega inimese iseseisvat elu.

Dementsuse raviks kasutatavate ravimite hulka kuuluvad atsetüülkoliinesteraasi (AChE) inhibiitorid, ensüüm, mis lagundab atsetüülkoliini sünaptilises pilus. AChE inhibiitorite kasutamine toob kaasa atsetüülkoliini sisalduse suurenemise neuronaalses ruumis ja signaaliülekande paranemise. AChE inhibiitorite efektiivsuse uurimine Alzheimeri tõve korral on näidanud, et need võivad vähendada haiguse sümptomeid ja aeglustada selle progresseerumist. Selle rühma kolm kõige sagedamini kasutatavat ravimit on rivastigmiin, galantamiin ja donepesiil- tõhususe ja ohutuse poolest võrreldav. Väike, kuid edukas kogemus on ka AChE inhibiitorite kasutamisega vanemate inimeste muusikaliste hallutsinatsioonide ravis.

Atsetüülkoliini abil meie aju õpib, keskendub sellele erinevad objektid ja ümbritseva maailma nähtused. Meie mälu “töötab” atsetüülkoliinil ja selle puudujääki saab kompenseerida ravimite abil. Loodan, et teile meeldis oma tutvustus atsetüülkoliiniga.

Kirjandus

  1. Dopamiini haigused;
  2. Serotoniini võrgud;
  3. Sinise täpi saladused;
  4. Metronoom: kuidas heitmeid kontrollida? ;
  5. Retseptorid aktiivsel kujul;
  6. . Neurobiol. Õppige. Mem. 87 (1), 86–92;
  7. Flesher M.M., Butt A.E., Kinney-Hurd B.L. (2011). Diferentsiaalne atsetüülkoliini vabanemine prefrontaalses ajukoores ja hipokampuses Pavlovi jälgimise ja viivituse konditsioneerimise ajal. Neurobiol. Õppige. Mem. 96 (2), 181–191;
  8. Gill T. M., Sarter M., Givens B. (2000). Püsiv visuaalse tähelepanu jõudlusega seotud prefrontaalne neuronaalne aktiivsus: tõendid kolinergilise modulatsiooni kohta. J. Neurosci. 20 (12), 4745–4757;
  9. Sherman S.M. (2007). Talamus on midagi enamat kui lihtsalt relee. Curr. Arvamus. Neurobiol. 17 (4), 417–422;
  10. Bloem B., Poorthuis R.B., Mansvelder H.D. (2014). Mediaalse prefrontaalse ajukoore kolinergiline modulatsioon: nikotiiniretseptorite roll tähelepanu ja neuronaalse aktiivsuse reguleerimisel. Esiosa. Neuraalne. Vooluahelad. 8 , 17. doi: 10.3389/fncir.2014.00017;
  11. Aitäh, armas tervishoiuministeerium, et mind hoiatasid! Amüloid-β-valk pärssis nikotiini atsetüülkoliini retseptori vahendatud voolusid ägedalt isoleeritud roti hipokampuse CA1 püramiidsetes neuronites. Sünaps. 67 (1), 11–20;
  12. Birks J. (2006). Koliinesteraasi inhibiitorid Alzheimeri tõve jaoks. Cochrane'i raamatukogu;
  13. Kumar A., ​​Singh A., Ekavali. (2015). Alzheimeri tõve patofüsioloogia ja selle ravi ülevaade: värskendus. Pharmacol. Rep. 67 (2), 195–203;
  14. Blom J.D., Coebergh J.A., Lauw R., Sommer I.E. (2015). Atsetüülkoliinesteraasi inhibiitoritega ravitud muusikalised hallutsinatsioonid. Esiosa. Psühhiaatria. 6 , 46. doi: 10.3389/fpsyt.2015.00046..

Entsüklopeediline YouTube

    1 / 5

    ✪ Atsetüülkoliin, IQ 160

    ✪ Mõttekeemia

    ✪ Farmakoloogia. Kolinergilised agonistid (lihtsamalt öeldes).

    ✪ Kolinomimeetikumide põhifarmakoloogia. 1. osa

    ✪ Tsikoliin / CDP-koliin / Ceraxon: kui teil on vaja oma aju parandada

    Subtiitrid

Omadused

Füüsiline

Värvusetud kristallid või valge kristalne mass. Lahustub õhus. Vees ja alkoholis kergesti lahustuv. Keetmisel ja pikaajalisel säilitamisel lahused lagunevad.

Meditsiiniline

Atsetüülkoliini füsioloogiline kolinomimeetiline toime tuleneb selle M- ja N-kolinergiliste retseptorite terminaalsete membraanide stimuleerimisest.

Atsetüülkoliini perifeerne muskariinitaoline toime avaldub südame kontraktsioonide aeglustumises, perifeersete veresoonte laienemises ja vererõhu languses, mao ja soolte peristaltika suurenemises, bronhide, emaka, sapi ja põie lihaste kokkutõmbumises. , suurenenud seede-, bronhi-, higi- ja pisaranäärmete sekretsioon, mioos. Miootiline toime on seotud silmaorbikulaarse iirise lihase suurenenud kontraktsiooniga, mida innerveerivad okulomotoorse närvi postganglionilised kolinergilised kiud. Samal ajal tekib tsiliaarlihase kokkutõmbumise ja tsiliaarvöö tsoonilise sideme lõdvestumise tagajärjel akommodatsioonispasm.

Atsetüülkoliini toimest põhjustatud pupilli ahenemisega kaasneb tavaliselt silmasisese rõhu langus. See mõju on osaliselt seletatav asjaoluga, et pupilli ahenemisel ja iirise lamenemisel laienevad Schlemmi kanal (sclera venoosne siinus) ja purskkaevud (iridokorneaalse nurga ruumid), mis tagab parema vedeliku väljavoolu sisekeskkonnast. silm. Võimalik, et silmasisese rõhu langusega on seotud ka teised mehhanismid. Tänu nende võimele alandada silmasisest rõhku kasutatakse glaukoomi raviks laialdaselt aineid, mis toimivad nagu atsetüülkoliinid (kolinomimeetikumid, antikoliinesteraasi ravimid). Tuleb meeles pidada, et kui need ravimid viiakse konjunktiivikotti, imenduvad need verre ja võivad resorptiivse toimega põhjustada nendele ravimitele iseloomulikke kõrvaltoimeid. Samuti tuleb meeles pidada, et miootiliste ainete pikaajaline (mitme aasta jooksul) kasutamine võib mõnikord põhjustada püsiva (pöördumatu) mioosi väljakujunemist, tagumiste petehhiate teket ja muid tüsistusi ning pikaajalist kasutamist. antikoliinesteraasi ravimid, kuna miootikumid võivad kaasa aidata katarakti tekkele.

Atsetüülkoliin mängib olulist rolli ka kesknärvisüsteemi neurotransmitterina. See osaleb impulsside edastamises aju erinevates osades, kusjuures väikesed kontsentratsioonid hõlbustavad ja suured kontsentratsioonid pärsivad sünaptilist ülekannet. Atsetüülkoliini metabolismi muutused põhjustavad ajufunktsiooni tõsiseid häireid. Selle puudus määrab suuresti kliiniline pilt selline ohtlik neurodegeneratiivne haigus nagu Alzheimeri tõbi [ ] . Mõned tsentraalselt toimivad atsetüülkoliini antagonistid (vt Amizil) on psühhotroopsed ravimid (vt ka Atropiin). Atsetüülkoliini antagonistide üleannustamine võib põhjustada kõrgema närvitegevuse häireid (omada hallutsinogeenset toimet jne). Paljude mürkide antikoliinesteraasi toime põhineb just nimelt võimel põhjustada atsetüülkoliini akumuleerumist sünaptilistes lõhedes, kolinergiliste süsteemide üleergutamist ja enam-vähem kiiret surma (klorofoss, karbofos, sariin, somaan) (Burnazyan, “Meditsiiniline toksikoloogia ülikooli üliõpilased”, Kharkevich D.I., “Farmakoloogia arstiteaduskonna üliõpilastele”).

Rakendus

Üldine rakendus

Kasutamiseks meditsiinipraktikas ja eksperimentaalsetes uuringutes atsetüülkoliinkloriid (lat. Atsetüülkoliinkloriid). Ravimina atsetüülkoliinkloriid lai rakendus ei oma.

Ravi

Suukaudsel manustamisel hüdrolüüsitakse atsetüülkoliin väga kiiresti ja see ei imendu seedetrakti limaskestadelt. Parenteraalselt manustatuna on sellel kiire, terav ja lühiajaline toime (nagu adrenaliin). Nagu teisedki kvaternaarsed ühendid, tungib atsetüülkoliin veresoontest halvasti läbi hematoentsefaalbarjääri ega avalda intravenoossel manustamisel olulist mõju kesknärvisüsteemile. Mõnikord kasutatakse katsetes atsetüülkoliini vasodilataatorina perifeersete veresoonte spasmide (endarteriit, vahelduv lonkamine, kändude troofilised häired jne) ja võrkkesta arterite spasmide korral. Harvadel juhtudel manustati atsetüülkoliini soolte ja põie atoonia korral. Vahel on leevendamiseks kasutatud ka atsetüülkoliini Röntgendiagnostika söögitoru achalasia.

Taotluse vorm

Alates 1980. aastatest pole atsetüülkoliini praktilises meditsiinis ravimina kasutatud (M. D. Mashkovsky, " Ravimid", köide 1), kuna on olemas suur hulk sünteetilisi kolinomimeetikume, millel on pikem ja sihipärasem toime. Seda määrati subkutaanselt ja intramuskulaarselt annuses (täiskasvanutele) 0,05 g või 0,1 g Süste korrati vajadusel 2-3 korda päevas. Süstimisel tuli jälgida, et nõel veeni ei satuks. Intravenoosne manustamine Kolinomimeetikumid ei ole võimaluse tõttu lubatud järsk langus vererõhk ja südameseiskus.

Kasutamise oht ravi ajal

Atsetüülkoliini kasutamisel tuleb arvestada, et see põhjustab ahenemist Eluprotsessides osalemine

Organismis moodustuv (endogeenne) atsetüülkoliin mängib olulist rolli elutähtsates protsessides: osaleb närvilise ergastuse ülekandes kesknärvisüsteemis, autonoomsetes sõlmedes ning parasümpaatiliste ja motoorsete närvide otstes. Atsetüülkoliini seostatakse mälufunktsioonidega. Atsetüülkoliini vähenemine Alzheimeri tõve korral põhjustab patsientidel mäluhäireid. Atsetüülkoliinil on oluline roll uinumisel ja ärkamisel. Ärkamine toimub kolinergiliste neuronite aktiivsuse suurenemisega eesaju ja (nukleoproteiini) basaaltuumades, mis paiknevad väljaspool postsünaptiline membraan. Sel juhul nimetatakse postganglioniliste kolinergiliste närvide (süda, silelihased, näärmed) kolinergilised retseptorid m-kolinergilisteks retseptoriteks (muskariinergilised) ja ganglionsete sünapside piirkonnas ja somaatilistes neuromuskulaarsetes sünapsides asuvad retseptorid tähistatakse n-ga. -kolinergilised retseptorid (nikotiinitundlikud). See jaotus on seotud atsetüülkoliini ja nende biokeemiliste süsteemidega interaktsiooni käigus tekkivate reaktsioonide omadustega: esimesel juhul on muskariinilaadne ja teisel juhul nikotiinilaadne; m- ja n-kolinergilised retseptorid paiknevad ka kesknärvisüsteemi erinevates osades.

Tänapäeva andmetel jagunevad muskariinitundlikud retseptorid M1-, M2- ja M3-retseptoriteks, mis jagunevad elundites erinevalt ja on heterogeensed. füsioloogiline tähtsus(vt atropiin, pirentsepiin).

Atsetüülkoliinil ei ole kolinergiliste retseptorite tüüpidele ranget selektiivset toimet. Ühel või teisel määral toimib see m- ja n-kolinergilistel retseptoritel ning m-kolinergiliste retseptorite alarühmadel. Atsetüülkoliini perifeerne nikotiinilaadne toime on seotud selle osalemisega närviimpulsside ülekandmisel preganglionaalsetelt kiududelt postganglionilistesse kiududesse autonoomsetes ganglionides, samuti motoorsetest närvidest vöötlihastesse. Väikestes annustes on see närvilise erutuse füsioloogiline edastaja, suurtes annustes võib see põhjustada sünapside piirkonnas püsivat depolarisatsiooni ja blokeerida ergastuse ülekandumist.