Mediatoren acetylkolin og dens virkningsmekanismer. Acetylkolin er en viktig nevrotransmitter i hjernen

Acetylkolin er en nevrotransmitter som vurderes naturlig faktor, som modulerer våkenhet og søvn. Dens forløper er kolin, som trenger inn fra det intercellulære rommet inn i det indre rommet til nervecellene.

Acetylkolin er hovedbudbringeren til det kolinerge systemet, også kjent som parasympatisk system, som er et undersystem av det vegetative nervesystemet ansvarlig for resten av kroppen og forbedrer fordøyelsen. Acetylkolin brukes ikke i medisin.

Acetylkolin er et såkalt nevrohormon. Dette er den første nevrotransmitteren som er oppdaget. Dette gjennombruddet kom i 1914. Oppdageren av acetylkolin var den engelske fysiologen Henry Dale. Den østerrikske farmakologen Otto Loewy ga et betydelig bidrag til studiet av denne nevrotransmitteren og dens popularisering. Funnene til begge forskerne ble tildelt Nobelprisen i 1936.

Acetylkolin (ACh) er en nevrotransmitter (dvs. Kjemisk stoff, hvis molekyler er ansvarlige for prosessen med signaloverføring mellom nevroner gjennom synapser og nevronceller). Den befinner seg i nevronet, i en liten boble omgitt av en membran. Acetylkolin er en lipofob forbindelse og trenger ikke godt gjennom blod-hjerne-barrieren. Eksitasjonstilstanden forårsaket av acetylkolin er et resultat av virkning på perifere reseptorer.

Acetylkolin virker samtidig på to typer autonome reseptorer:

M (muskarin) - lokalisert i ulike vev, som glatt muskulatur, hjernestrukturer, endokrine kjertler myokard;
N (nikotin) - lokalisert i gangliene til det autonome nervesystemet og nevromuskulære knutepunkt.

Etter å ha kommet inn i blodet, stimulerer det hele systemet med en overvekt av symptomstimulering. felles system. Effektene av acetylkolin er kortvarige, uspesifikke og for giftig. Derfor er det foreløpig ikke kurativt.

Hvordan dannes acetylkolin?

Acetylkolin (C7H16NO2) er en ester av eddiksyre (CH3COOH) og kolin (C5H14NO+) som dannes av kolinacetyltransferase. Kolin leveres til CNS sammen med blodet, hvorfra det overføres til nerveceller via aktiv transport.

Acetylkolin kan lagres i synaptiske vesikler. Denne nevrotransmitteren på grunn av depolarisering cellemembran(elektronegativ for å redusere det elektriske potensialet til cellemembranen) frigjøres til det synaptiske rommet.

Acetylkolin brytes ned i sentralnervesystemet av enzymer med hydrolytiske egenskaper, de såkalte kolinesterasene. Katabolisme ( generell reaksjon, som fører til nedbrytning av komplekse kjemiske forbindelser til enklere molekyler) av acetylkolin, dette er assosiert med acetylkolinesterase (AChE - et enzym som ødelegger acetylkolin til kolin og en eddiksyrerest) og butyrylkolinesterase (BuChE, - et enzym som katalyserer reaksjonen av acetylkolin + H2O → kolin + syreanion karboksylsyre), som er ansvarlige for hydrolysereaksjonen (en dobbel utvekslingsreaksjon som finner sted mellom vann og et stoff som er oppløst i det) i nevromuskulære forbindelser. Dette er resultatet av virkningen av acetylkolinesterase og butyrylkolinesterase blir reabsorbert i nerveceller som et resultat av det aktive arbeidet til transportøren for kolin.

Effekten av acetylkolin på menneskekroppen

Acetylkolin viser blant annet effekter på kroppen som:

reduksjon i blodtrykk,
Utvidelse blodårer,
redusere kraften til myokardkontraksjon,
stimulering av kjertelsekresjon,
innsnevring av lyset i luftveiene,
frigjøring av hjertefrekvens,
miose,
sammentrekning av glatte muskler i tarmen, bronkiene, Blære,
forårsaker tverrstripet muskelkontraksjon
påvirke hukommelsesprosesser, konsentrasjonsevnen, læringsprosessen,
holde seg våken,
gir kommunikasjon mellom ulike områder av sentralnervesystemet,
stimulering av peristaltikk i mage-tarmkanalen.

En mangel på acetylkolin fører til hemming av overføringen av nerveimpulser, noe som resulterer i muskellammelse. Det lave nivået betyr problemer med minne og informasjonsbehandling. Acetylkolinpreparater er tilgjengelige som positivt påvirker kognisjon, humør og atferd og forsinker utbruddet av nevropsykiatriske endringer. I tillegg forhindrer de dannelsen av senile plakk. En økning i konsentrasjonen av acetylkolin i forhjernen fører til en forbedring i kognitiv funksjon og en nedgang i nevrodegenerative endringer. Dette forhindrer Alzheimers sykdom eller myasthenia gravis. En sjelden tilstand med overflødig acetylkolin i kroppen.

Det er også mulig å være allergisk mot acetylkolin, som er ansvarlig for kolinerg urticaria. Sykdommen rammer hovedsakelig unge mennesker. Utviklingen av symptomer oppstår som et resultat av irritasjon av affektive kolinerge fibre. Det oppstår under overdreven anstrengelse eller inntak av varm mat. Hudforandringer i form av små vesikler omgitt av en rød kant er ledsaget av kløe. Kolinerg brennesle forsvinner etter bruk av antihistaminer, beroligende midler og medisiner for overdreven svette.

Acetylkolin er sender nervøs spenning i sentralnervesystemet, avslutningene til de parasympatiske nervene og Den utfører de viktigste oppgavene i livets prosesser. Aminosyrer, histamin, dopamin, serotonin, adrenalin har lignende funksjoner. Acetylkolin regnes som en av de viktigste transmitterne av impulser i hjernen. La oss vurdere dette stoffet mer detaljert.

Generell informasjon

Endene av fibrene som mediatoren acetylkolin overfører fra kalles kolinerge. I tillegg er det spesielle elementer som den samhandler med. De kalles kolinerge reseptorer. Disse elementene er komplekse proteinmolekyler - nukleoproteiner. Acetylkolinreseptorer har en tetramer struktur. De er lokalisert på den ytre overflaten av den plasmatiske (postsynaptiske) membranen. Av natur er disse molekylene heterogene.

I eksperimentelle studier og medisinske formål stoffet "Acetylkolinklorid" brukes, presentert i en injeksjonsvæske. Andre medisiner basert på dette stoffet er ikke tilgjengelige. Det er synonymer for stoffet: "Myochol", "Acecoline", "Cytocholine".

Klassifisering av kolinproteiner

Noen molekyler er lokalisert i området med kolinerge postganglioniske nerver. Dette er området med glatte muskler, hjerte, kjertler. De kalles m-kolinerge reseptorer - muskarinfølsomme. Andre proteiner er lokalisert i regionen til ganglioniske synapser og i nevromuskulære somatiske strukturer. De kalles n-kolinerge reseptorer - nikotinfølsomme.

Forklaringer

Ovennevnte klassifisering bestemmes av spesifisiteten til reaksjonene som oppstår når disse biokjemiske systemene samhandler og acetylkolin. den, på sin side, forklarer årsakene til noen prosesser. For eksempel redusert trykk, økt sekresjon av mage-, spytt- og andre kjertler, bradykardi, innsnevring av pupillene, etc., ved påvirkning av muskarinfølsomme proteiner og sammentrekning av skjelettmuskulatur, etc., ved eksponering for nikotinfølsomme molekyler . Samtidig har forskere nylig begynt å dele opp m-kolinerge reseptorer i undergrupper. Rollen og lokaliseringen til m1 og m2 molekyler er den mest studerte i dag.

Spesifisitet av innflytelse

Acetylkolin er ikke-selektivt element i systemet. I en eller annen grad påvirker det både m- og n-molekyler. Av interesse er den muskarinlignende effekten som acetylkolin. den Effekten er å bremse puls, utvidelse av blodkar (perifere), aktivering av peristaltikk av tarm og mage, sammentrekning av musklene i livmoren, bronkiene, urin, galleblæren, intensivering av sekresjonen av bronkial, svette, fordøyelseskjertler, miose.

Elevinnsnevring

Den sirkulære muskelen i iris, innervert av postganglioniske fibre, begynner å trekke seg sammen intenst samtidig med ciliæren. I dette tilfellet finner avslapping av zinn-ligamentet sted. Resultatet er en spasme av overnatting. Pupillinnsnevring assosiert med påvirkning av acetylkolin er vanligvis ledsaget av en reduksjon i intraokulært trykk. Denne effekten skyldes delvis utvidelsen av skallet i Schlemms kanal- og fontenerom på bakgrunn av miose og utflating av iris. Dette bidrar til å forbedre utstrømningen av væske fra de indre øyemiljøene.

På grunn av evnen til å senke intraokulært trykk, som acetylkolinmedisiner basert på andre stoffer som ligner på det brukes i behandlingen av glaukom. Disse inkluderer spesielt kolinomimetika.

Nikotinsensitive proteiner

nikotinlignende virkningen av acetylkolin skyldes dets deltakelse i prosessen med signaloverføring fra preganglionære nervefibre til postganglionære nervefibre lokalisert i de autonome nodene, og fra motoriske avslutninger til tverrstripete muskler. I små doser fungerer stoffet som en fysiologisk eksitasjonssender. Hvis, kan vedvarende depolarisering utvikles i synapseregionen. Det er også mulighet for å blokkere overføring av eksitasjon.

CNS

Acetylkolin i kroppen spiller rollen som en signalsender i ulike hjerneregioner. I lav konsentrasjon kan det lette, og i stor konsentrasjon kan det bremse den synaptiske oversettelse av impulser. Metabolske endringer kan bidra til utviklingen hjernesykdommer. Antagonister som er motstandere acetylkolin, medikamenter psykotropisk gruppe. I tilfelle av deres overdose, et brudd på høyere nervefunksjoner(hallusinogene effekt, etc.).

Syntese av acetylkolin

Det forekommer i cytoplasmaet i nerveendene. Reservene av stoffet er lokalisert i de presynaptiske terminalene i form av vesikler. Forekomsten fører til frigjøring av acetylkolin fra flere hundre "kapsler" til synaptisk spalte. Stoffet som frigjøres fra vesiklene binder seg til spesifikke molekyler på den postsynaptiske membranen. Dette øker permeabiliteten for natrium-, kalsium- og kaliumioner. Resultatet er et eksitatorisk postsynaptisk potensial. Påvirkningen av acetylkolin er begrenset av dets hydrolyse med deltakelse av enzymet acetylkolesterase.

Fysiologi av nikotinmolekyler

Den første beskrivelsen ble forenklet av den intracellulære tilbaketrekkingen av elektriske potensialer. Nikotinreseptoren var en av de første som registrerte strømmene som gikk gjennom en enkelt kanal. I åpen tilstand kan K + og Na + ioner, i mindre grad toverdige kationer, passere gjennom den. I dette tilfellet uttrykkes kanalledningsevnen i form av konstant verdi. Varigheten av den åpne tilstanden er imidlertid en karakteristikk som avhenger av den potensielle spenningen som påføres reseptoren. I dette tilfellet stabiliserer sistnevnte seg under overgangen fra membrandepolarisering til hyperpolarisering. I tillegg bemerkes fenomenet desensibilisering. Det oppstår ved langvarig bruk av acetylkolin og andre antagonister, noe som reduserer følsomheten til reseptoren og øker varigheten av den åpne tilstanden til kanalen.

elektrisk stimulering

Dihydro-β-erytroidin blokkerer nikotinreseptorer i hjernen og nerveganglier når de viser en kolinerg respons. De har også høy affinitet for tritiummerket nikotin. Sensitive neuronale αBGT-reseptorer i hippocampus er preget av lav acetylkolinrespons, i motsetning til ufølsomme αBGT-elementer. Den reversible og selektive konkurrerende antagonisten til førstnevnte er methyllicaconitin.

Noen derivater av anabezin provoserer en selektiv aktiveringseffekt på gruppen av αBGT-reseptorer. Konduktiviteten til ionekanalen deres er ganske høy. Disse reseptorene utmerker seg ved unike spenningsavhengige egenskaper. Generell cellulær strøm med deltagelse av depolarisasjonsverdier el. potensial indikerer en reduksjon i passasje av ioner gjennom kanalene.

Dette fenomenet reguleres av innholdet av Mg2+-elementer i løsningen. Denne gruppen skiller seg fra reseptorer muskelceller. Sistnevnte gjennomgår ingen endringer i ionestrømmen når verdiene justeres membranpotensial. Samtidig viser a N-metyl-D-aspartatreseptoren, som har en relativ permeabilitet for Ca2+-elementer, det motsatte bildet. Med en økning i potensialet for hyperpolariserende verdier og en økning i innholdet av Mg2+ ioner, blokkeres ionestrømmen.

Funksjoner av muskarine molekyler

M-kolinerge reseptorer tilhører klassen serpentin. De overfører impulser gjennom heterotrimere G-proteiner. En gruppe muskarine reseptorer er identifisert på grunn av deres egenskap til å binde alkaloidet muskarin. Indirekte ble disse molekylene beskrevet på begynnelsen av 1900-tallet når man studerte effekten av curare. Direkte forskning av denne gruppen startet på 20-30-tallet. samme århundre etter identifiseringen av acetylkolinforbindelsen som en nevrotransmitter som leverer en impuls til nevromuskulære synapser. M-proteiner aktiveres under påvirkning av muskarin og blokkeres av atropin, n-molekyler aktiveres under påvirkning av nikotin og blokkeres av curare.

Etter en stund, i begge gruppene av reseptorer, et stort nummer av undertyper. Bare nikotinmolekyler er tilstede i nevromuskulære synapser. Muskarine reseptorer finnes i cellene i kjertlene og musklene, og også - sammen med n-kolinerge reseptorer - i CNS-neuroner og nerveganglier.

Funksjoner

Muskarine reseptorer har et kompleks ulike egenskaper. Først av alt er de lokalisert i de autonome gangliene og de postganglioniske fibrene som strekker seg fra dem, rettet mot målorganene. Dette indikerer involvering av reseptorer i translasjon og modulering av parasympatiske effekter. Disse inkluderer for eksempel sammentrekning av glatt muskulatur, vasodilatasjon, økt sekresjon av kjertler og en reduksjon i frekvensen av hjertesammentrekninger. Kolinerge fibre i CNS, som inkluderer interneuroner og muskarine synapser, er hovedsakelig konsentrert i hjernebarken, hippocampus, hjernestammekjerner og striatum. I andre områder finnes de i mindre antall. Sentrale m-kolinerge reseptorer påvirker reguleringen av søvn, hukommelse, læring, oppmerksomhet.

Acetylkolin er et naturlig stoff som produseres i kroppen. Det tilhører biogene aminer. Acetylkolin deltar i overføringen av nerveimpulser i sentralnervesystemet, i enden av de motoriske og parasympatiske nervene, i de autonome nodene. Virkningen av acetylkolin i kroppen kan ikke overvurderes.
Acetylkolin bremser hjertesammentrekninger, senker blodtrykket og utvider perifere blodårer. Det forbedrer peristaltikken i magen og tarmene, øker sekresjonen av kjertler, reduserer muskler (urin- og galleblærer, bronkier, livmor), trekker sammen pupillene.
Blodårer og acetylkolin
Acetylkolin stimulerer betydelig hjerneaktivitet: forbedrer konsentrasjon og hukommelse, i visse doser forbedrer søvnen, forbedrer humøret. I tillegg forbedrer det ernæringen Indre organer, muskler, hudceller på grunn av utvidelse av små kar.
Økende acetylkolinnivåer har ofte hjulpet folk med diabetes unngå alvorlige komplikasjoner som diabetisk angiopati nedre ekstremiteter, kar i nyrene, netthinnen.
Hud og acetylkolin
Hudens elastisitet, tone og utseende acetylkolin øker. Dette skjer på grunn av det faktum at cellefornyelseshastigheten er normalisert, blodsirkulasjonen og lymfestrømmen reguleres. Og fra dette forbedres i sin tur ernæringen av hudceller og subkutant fettvev. Det antas at mesoflavon ( naturlig kilde acetylkolin) fremmer fettforbrenning, regulerer fettmetabolismen.
syn og acetylkolin
Syntetiske preparater av acetylkolin er ofte foreskrevet for glaukom. Under dens handling trekker pupillene seg sammen, intraokulært trykk reduseres, og dette bidrar til en bedre utstrømning av væske fra øyets indre miljø.
Fitness og acetylkolin
Med mangel på acetylkolin vil det ikke være mulig å trene effektivt – musklene vil være trege. Virkningen av acetylkolin i menneskekroppen bidrar til å styrke de tverrstriede musklene.
Mesoflavone (Bodybuilding Supplement Rating) regnes som en av de beste for toning. Det er rett og slett nødvendig for folk som bryr seg om figuren deres. (mer om det i fremtidige artikler)
Acetylkolin syntetisk og naturlig
Dette er veldig viktig poeng, fordi vi snakker om bruk av produkter som inneholder acetylkolin for å forynge huden og kroppen som helhet. Og dette innebærer bruk av bare naturlige stoffer.
I medisinsk praksis, for spasmer i perifere kar, retinalarterier og i røntgenrom, brukes syntetisk acetylkolin.
Acetylkolin er et kraftig medikament. Den kan ikke brukes alene. Syntetisk acetylkolin ligner på naturlig i de fleste generelt. Omtrent som en håndverks- og merkevare.
Bare mesoflavoner kan brukes trygt og effektivt som en kilde til acetylkolin.

Acetylkolin er ikke det mest kjente stoffet, men det spiller viktig rolle i prosesser som hukommelse og læring. La oss løfte sløret av hemmelighold over en av de mest undervurderte nevrotransmitterne i nervesystemet vårt.

Først blant likemenn

Figur 1. Otto Loewys klassiske eksperiment med å identifisere de kjemiske mediatorene for nerveimpulsoverføring (1921). Gjenstander - isolert og nedsenket i saltvannsoppløsning hjerter av to frosker (giver og mottaker). Beskrivelsen er gitt i teksten. Figur fra en.wikipedia.org, tilpasset.

I populærvitenskapelig litteratur med medisinsk og nevrofysiologisk orientering kommer det oftest til tre nevrotransmittere: dopamin, serotonin og noradrenalin. Dette skyldes i stor grad at normale tilstander og sykdomstilstander forbundet med endringer i nivået av disse nevrotransmitterne er mer tilgjengelige for forståelse og vekker mer interesse blant leserne. Jeg har allerede skrevet om disse stoffene, nå er det på tide å ta hensyn til en formidler til.

Det vil handle om acetylkolin, og det vil være symbolsk, gitt at han var det førståpen nevrotransmitter. På begynnelsen av 1900-tallet var det en strid mellom forskere om hvordan et signal overføres fra en nervecelle til en annen. Noen mente at en elektrisk ladning løp gjennom en nervefiber, overføres til en annen gjennom noen tynnere "ledninger". Motstanderne deres hevdet at det er stoffer som bærer et signal fra en nervecelle til en annen. I utgangspunktet hadde begge sider rett: det er kjemiske og elektriske synapser. Tilhengere av den andre hypotesen viste seg imidlertid å være "til høyre" - kjemiske synapser dominerer i menneskekroppen.

For å forstå særegenhetene ved signaloverføring fra en celle til en annen, utførte fysiologen Otto Loewy enkle, men elegante eksperimenter (fig. 1). Han stimulerte elektrisk støt vagusnerven til frosken, noe som førte til en reduksjon i hjertefrekvensen*. Så samlet Loewy opp væsken rundt dette hjertet og påførte det på hjertet til en annen frosk – og den sakket også ned. Dette beviste eksistensen av et bestemt stoff som overfører et signal fra en nervecelle til en annen. Loewy kalte det mystiske stoffet vagusstoff("substans vagus nerve"). Nå kjenner vi det under navnet acetylkolin. Spørsmålet om kjemisk synaptisk overføring ble også behandlet av briten Henry Dale, som oppdaget acetylkolin enda tidligere enn Loewy. I 1936 mottok begge forskerne Nobelprisen i fysiologi eller medisin «for sine oppdagelser knyttet til kjemisk overføring av nerveimpulser».

* - Om hvordan hjertet vårt trekker seg sammen - om automatisme, ledende pacemakere og til og med morsomme kanaler - les i anmeldelsen " » . - Ed.

Acetylkolin (Figur 2) produseres i nerveceller fra kolin og acetylkoenzym-A (acetyl-CoA). Enzymet acetylkolinesterase, lokalisert i synaptisk spalte, er ansvarlig for ødeleggelsen av acetylkolin; dette enzymet vil bli diskutert i detalj senere. Strukturplanen til det acetylkolinerge systemet i hjernen ligner strukturen til andre nevrotransmittersystemer (fig. 3). Det er en rekke strukturer i hjernestammen som skiller ut acetylkolin, som beveger seg langs aksonene til hjernens basalganglier. Den har sine egne acetylkolinneuroner, hvis prosesser divergerer vidt i cortex og trenger inn i hippocampus.

Figur 3. Acetylkolinsystemet i hjernen. Vi ser at i de dype delene av hjernen er det klynger av nerveceller (i forhjernen og stammen), som sender prosessene deres til ulike avdelinger cortex og subkortikale områder. Ved endepunktene frigjøres acetylkolin fra nevronale ender. De lokale effektene av en nevrotransmitter varierer avhengig av typen reseptor og dens plassering. MS - medial septal nucleus, DB - Brocas diagonale ligament, nBM - basal magnocellular nucleus (Meitners nucleus); PPT - pedunculopontine tegmental nucleus, LDT - lateral dorsal tegmental nucleus (begge kjernene er i den retikulære dannelsen av hjernestammen). Tegning fra , tilpasset.

Acetylkolinreseptorer er delt inn i to grupper - muskarin og nikotin. Stimulering av muskarine reseptorer fører til en endring i metabolismen i cellen gjennom systemet av G-proteiner* ( metabotropiske reseptorer), og effekten på nikotin - til en endring i membranpotensialet ( ionotrope reseptorer). Dette skyldes det faktum at nikotinreseptorer er assosiert med natriumkanaler på overflaten av cellene. Reseptoruttrykk er forskjellig i ulike områder nervesystemet (fig. 4).

* - Om de romlige strukturene til flere representanter for den enorme familien av GPCR-reseptorer - membranreseptorer som virker gjennom aktivering av G-proteinet - er tilgjengelig i artiklene: " Reseptorer i aktiv form" (Om aktiv form rhodopsin), " Strukturer av GPCR-reseptorer "i sparegrisen""(om dopamin- og kjemokinreseptorer)," Humørsenderreseptor(omtrent to serotoninreseptorer). - Ed.

Figur 4. Fordeling av muskarine- og nikotinreseptorer i den menneskelige hjernen. Tegning fra stedet, tilpasset.

Formidler av hukommelse og læring

Acetylkolinsystemet i hjernen er direkte relatert til et slikt fenomen som synaptisk plastisitet- evnen til en synapse til å øke eller redusere frigjøringen av en nevrotransmitter som respons på en økning eller reduksjon i aktiviteten. Synaptisk plastisitet er viktig prosess til minne og læring, så forskere søkte å finne det i den delen av hjernen som er ansvarlig for disse funksjonene - i hippocampus. Et stort antall acetylkolinnevroner leder prosessene sine til hippocampus, og der påvirker de frigjøringen av nevrotransmittere fra andre nerveceller. Metoden for å utføre denne prosessen er ganske enkel: forskjellige nikotinreseptorer (hovedsakelig α 7 og β 2-typer) er lokalisert på nevronets kropp og dens presynaptiske del. Aktiveringen deres vil føre til det faktum at passasjen av signalet gjennom den innerverte cellen vil bli forenklet, og det er mer sannsynlig at det går over til neste nevron. Største innflytelse denne typen oppleves av GABAerge nevroner - nerveceller hvis nevrotransmitter er γ-aminosmørsyre.

GABAergiske nevroner er en viktig del av systemet som genererer de elektriske rytmene til hjernen vår. Disse rytmene kan registreres og studeres ved hjelp av et elektroencefalogram, en allment tilgjengelig forskningsmetode innen nevrofysiologi. Rytmer annen frekvens er angitt med greske bokstaver: 8–14 Hz - alfarytme, 14–30 Hz - betarytme, og så videre. Bruken av acetylkolinreseptorstimulerende midler fører til at theta (0,4–14 Hz) og gamma (30–80 Hz) rytmer oppstår i hjernen. Disse rytmene følger som regel med aktiv kognitiv aktivitet. Stimulering av postsynaptiske muskarine acetylkolinreseptorer lokalisert på nevronene i hippocampus (minnesenter) og prefrontal cortex (senter for kompleks atferd) fører til eksitasjon av disse cellene og generering av rytmene nevnt ovenfor. De følger med ulike kognitive aktiviteter - for eksempel å bygge et tidsmessig sekvens av hendelser.

Hippocampus og prefrontal cortex spiller en viktig rolle i læring. Fra et reflekssynspunkt skjer enhver læring på to måter. La oss si at du er en eksperimenter og objektet for eksperimentet er en mus. I det første tilfellet tennes et lys i buret (den betingede stimulansen), og gnageren mottar en ostebit (den ubetingede stimulansen) før lyset slukkes. Den fremvoksende refleksen kan kalles internerte. I det andre tilfellet slår lyset seg også på, men musen får en godbit en stund etter at lyset er slått av. Denne typen refleks kalles spore. Reflekser av den andre typen avhenger mer av bevisstheten om stimuli enn reflekser av den første typen. Hemming av aktiviteten til det acetylkolinerge systemet fører til det faktum at dyr ikke utvikler sporreflekser, selv om det ikke er noen problemer med forsinkede.

Ved sammenligning av sekresjonen av acetylkolin i hjernen til rotter der begge typer reflekser ble utviklet, ble interessante data oppnådd. Rotter som vellykket mestret det tidsmessige forholdet mellom den betingede og ubetingede stimulus, viste en signifikant økning i acetylkolinnivåer i den mediale prefrontale cortex (fig. 5) sammenlignet med hippocampus. Spesielt signifikant var forskjellen i nivåene av acetylkolin hos rotter som utviklet en sporrefleks. De gnagere som ikke taklet begge oppgavene fant omtrent like nivåer av nevrotransmitteren i de studerte hjerneområdene (fig. 6). Basert på dette kan det konkluderes med at den prefrontale cortex spiller en større rolle direkte i læring, og hippocampus lagrer den ervervede kunnskapen.

Figur 5 Acetylkolinfrigjøring i hippocampus (HPC) og prefrontal cortex (PFC) hos rotter ved vellykket reflekstrening. Maks nivå acetylkolin observeres i prefrontal cortex under utviklingen av en sporrefleks. Tegning fra .

Figur 6. Frigjøring av acetylkolin i hippocampus (HPC) og prefrontal cortex (PFC) hos rotter ved «svikt» i læring. Nesten det samme innholdet av acetylkolin registreres i de to sonene, uavhengig av refleksen. Tegning fra.

Oppmerksomhetsreseptorer

Figur 7. Variasjon av acetylkolinreseptorer (nAChRs) i lagene i den prefrontale cortex. Tegning fra .

For læring er ikke bare intelligens eller hukommelseskapasitet viktig, men også oppmerksomhet. Uten oppmerksomhet vil selv den mest suksessrike studenten være en taper. Acetylkolin er også involvert i prosessene som regulerer oppmerksomhet.

Oppmerksomhet - fokusert oppfatning eller tenkning om et problem - ledsaget av økt aktivitet i prefrontal cortex. Acetylkolinfibre sendes til frontal cortex fra de dype delene av hjernen. På grunn av det faktum at vi ofte trenger en rask endring av oppmerksomhet, er det ganske logisk at nikotiniske (ionotrope) acetylkolinreseptorer er involvert i reguleringen av oppmerksomhet, og ikke muskarine, som forårsaker langsommere og overveiende strukturelle endringer i nevroner. Skader på acetylkolinstrukturer i den dype hjernen reduserer aktiviteten til den mediale prefrontale cortex og svekker oppmerksomheten. I tillegg er interaksjonen av dype acetylkolinstrukturer med den prefrontale cortex ikke begrenset til oppstrømssignaler. Nevronene i frontal cortex sender også sine signaler til de underliggende regionene, noe som lar deg lage et selvregulerende. Oppmerksomheten opprettholdes av virkningen av acetylkolin på presynaptiske og postsynaptiske reseptorer (fig. 7).

Når man snakker om nikotinreseptorer og oppmerksomhet, oppstår spørsmålet om å forbedre kognitive funksjoner gjennom røyking, det vil si å introdusere en ekstra dose nikotin, om enn i form sigarett røyk. Situasjonen her er ganske klar, og resultatene gir ikke røykere et ekstra argument til fordel for deres avhengighet. Nikotin som kommer utenfra forstyrrer normal utvikling hjernen, noe som kan føre til oppmerksomhetsforstyrrelser(på lange år). Hvis vi sammenligner røykere og ikke-røykere, er de første indikatorene for oppmerksomhet verre enn motstandernes. Forbedring av oppmerksomhet hos røykere oppstår når du røyker en sigarett etter en lang avholdenhet, når de dårlig humør og kognitive problemer går opp i røyk.

Medisin for hukommelse

Hvis det acetylkolinerge systemet i hjernen vår normalt er ansvarlig for hukommelse, oppmerksomhet og læring, bør sykdommer der denne typen overføring i hjernen vår er forstyrret manifesteres av de tilsvarende symptomene: tap av hukommelse, redusert oppmerksomhet og evne til å lære nye ting . Her må vi umiddelbart ta forbehold om at i løpet av normal aldring har de aller fleste redusert evne til å lære nye ting utenat, og mental årvåkenhet generelt. Hvis disse lidelsene er alvorlige nok til å forstyrre en eldre persons evne til å engasjere seg i daglige aktiviteter og dekke deres daglige behov (pleie seg selv), kan leger mistenke demens. Ønsker du å lære mer om demens, anbefaler jeg å begynne med WHOs nyhetsbrev dedikert til denne patologien.

Demens er det strengt tatt ikke individuell sykdom, men et syndrom som forekommer ved en rekke sykdommer. En av de vanligste sykdommene som fører til demens er Alzheimers sykdom. Det antas at ved Alzheimers sykdom akkumuleres det patologiske proteinet β-amyloid i nerveceller, noe som forstyrrer aktiviteten til nervecellene, noe som til slutt fører til deres død. I tillegg til denne teorien er det en rekke andre som har sine egne bevis. Det er sannsynlig at ved Alzheimers sykdom forekommer forskjellige prosesser i hjernecellene til forskjellige pasienter, men de fører til lignende symptomer. Imidlertid er β-amyloid interessant ved at det kan undertrykke effekten acetylkolin har på cellen via nikotinreseptorer. Hvis vi lykkes med å intensivere acetylkolinerg overføring, kan vi redusere manifestasjonene av sykdommen og forlenge selvstendig liv for en person med demens.

Legemidler som brukes ved demens inkluderer hemmere av acetylkolinesterase (AChE), et enzym som bryter ned acetylkolin i synaptisk spalte. Bruk av AChE-hemmere fører til en økning i innholdet av acetylkolin i det interneuronale rommet og en forbedring i signaloverføring. En studie om effektiviteten av AChE-hemmere ved Alzheimers sykdom har fastslått at de er i stand til å redusere symptomene på sykdommen og bremse utviklingen. De tre mest brukte legemidlene fra denne gruppen er rivastigmin, galantamin og donepezil- er sammenlignbare når det gjelder effektivitet og sikkerhet. Det er også en liten, men vellykket erfaring med AChE-hemmere i behandling av musikalske hallusinasjoner hos eldre.

Ved hjelp av acetylkolin lærer hjernen vår, fokuserer oppmerksomheten på forskjellige gjenstander og fenomener i verden rundt. Hukommelsen vår "virker" på acetylkolin, og mangelen på den kan kompenseres ved hjelp av medikamenter. Jeg håper du likte introduksjonen til acetylkolin.

Litteratur

dopaminsykdommer;
Serotonin nettverk;
Secrets of the blue spot;
Metronom: hvordan håndtere utslippene? ;
Reseptorer i aktiv form;
. neurobiol. lære. Mem. 87 (1), 86–92;
Flesher M.M., Butt A.E., Kinney-Hurd B.L. (2011). Differensiell acetylkolinfrigjøring i prefrontal cortex og hippocampus under pavlovsk spor og forsinkelseskondisjonering. neurobiol. lære. Mem. 96 (2), 181–191;
Gill T.M., Sarter M., Givens B. (2000). Vedvarende visuell oppmerksomhet ytelsesassosiert prefrontal neuronal aktivitet: bevis for kolinerg modulering. J. Neurosci. 20 (12), 4745–4757;
Sherman S.M. (2007). Thalamus er mer enn bare en stafett. Curr. Opin. neurobiol. 17 (4), 417–422;
Bloem B., Poorthuis R.B., Mansvelder H.D. (2014). Kolinerg modulering av den mediale prefrontale cortex: rollen til nikotinreseptorer i oppmerksomhet og regulering av neuronal aktivitet. front. Nevral. Kretser. 8 , 17. gjør jeg: 10.3389/fncir.2014.00017;
Takk, kjære Helsedepartementet, for advarsel! ; Amyloid β-protein undertrykte nikotinacetylkolinreseptor-medierte strømmer i akutt isolerte rotte hippocampale CA1 pyramidale nevroner. Synapse. 67 (1), 11–20;
Birks J. (2006). Kolinesterasehemmere for Alzheimers sykdom. Cochrane-biblioteket;
Kumar A., Singh A., Ekavali. (2015). En gjennomgang av Alzheimers sykdoms patofysiologi og dens håndtering: en oppdatering. Pharmacol. Rep. 67 (2), 195–203;
Blom J.D., Coebergh J.A., Lauw R., Sommer I.E. (2015). Musikalske hallusinasjoner behandles med acetylkolinesterasehemmere. front. Psykiatri. 6 , 46. gjør jeg: 10.3389/fpsyt.2015.00046..

Encyklopedisk YouTube

1 / 5

✪ Acetylkolin, IQ 160

✪ Tankens kjemi

✪ Farmakologi. Kolinerge agonister (klart språk).

✪ Grunnleggende farmakologi av kolinomimetika. Del 1

✪ Citicholin/CDP-kolin/Ceraxon: Når du trenger å fikse hjernen din

Undertekster

Eiendommer

Fysisk

Fargeløse krystaller eller hvit krystallinsk masse. Sprer seg ut i luften. Lettløselig i vann og alkohol. Når de kokes og lagres i lang tid, brytes løsningene ned.

Medisinsk

Den fysiologiske kolinomimetiske effekten av acetylkolin skyldes dets stimulering av terminalmembranene til M- og N-kolinerge reseptorer.

Perifer muskarin-lignende virkning av acetylkolin manifesteres i senking av hjertefrekvens, utvidelse av perifere blodårer og senking av blodtrykk, økt peristaltikk i mage og tarm, sammentrekning av musklene i bronkiene, livmoren, galleblæren og blæren, økt sekresjon av fordøyelsessystemet. , bronkial-, svette- og tårekjertler, miose. Den miotiske effekten er assosiert med økt sammentrekning av den sirkulære muskelen i iris, som innerveres av postganglioniske kolinerge fibre i oculomotorisk nerve. Samtidig, som et resultat av sammentrekning av ciliærmuskelen og avslapning av zinn-ligamentet i ciliærbeltet, oppstår en spasme av akkomodasjon.

Innsnevringen av pupillen, på grunn av virkningen av acetylkolin, er vanligvis ledsaget av en reduksjon i intraokulært trykk. Denne effekten forklares delvis av det faktum at når pupillen er innsnevret og iris flatet ut, utvides Schlemms kanal (venøs sinus sclera) og fontenerom (mellomrommene i iriocorneal-vinkelen), noe som gir en bedre utstrømning av væske fra indre medier i øyet. Det er mulig at andre mekanismer er involvert i å senke intraokulært trykk. I forbindelse med evnen til å redusere intraokulært trykk er stoffer som virker som acetylkolin (kolinomimetika, antikolinesterasemedisiner) mye brukt til behandling av glaukom. Det bør huskes at når disse legemidlene introduseres i konjunktivalsekken, absorberes de i blodet og kan, med en resorptiv effekt, forårsake bivirkninger som er karakteristiske for disse legemidlene. Det bør også huskes på at langvarig (over flere år) bruk av miotiske stoffer noen ganger kan føre til utvikling av vedvarende (irreversibel) miose, dannelse av bakre petekkier og andre komplikasjoner, og langvarig bruk av antikolinesterasemedisiner som miotika kan bidra til utvikling av grå stær.

Acetylkolin spiller også en viktig rolle som CNS-mediator. Det er involvert i overføring av impulser i ulike deler av hjernen, mens små konsentrasjoner letter, og store hemmer synaptisk overføring. Endringer i metabolismen av acetylkolin fører til et grovt brudd på hjernens funksjoner. Dens mangel bestemmer i stor grad klinisk bilde en så farlig nevrodegenerativ sykdom som Alzheimers sykdom [ ] . Noen sentralt virkende acetylkolinantagonister (se Amizil) er psykofarmaka (se også Atropin). En overdose av acetylkolinantagonister kan forårsake forstyrrelser i høyere nerveaktivitet (ha hallusinogene effekt osv.). Antikolinesterasevirkningen til en rekke giftstoffer er nettopp basert på evnen til å forårsake akkumulering av acetylkolin i synaptiske kløfter, overeksitasjon av kolinerge systemer og mer eller mindre rask død (klorofos, karbofos, sarin, soman) (Burnazyan, "Toksikologi for medisinsk studenter", Kharkevich D.I., "Farmakologi for studenter ved Det medisinske fakultet).

applikasjon

Generell bruk

For bruk i medisinsk praksis og for eksperimentelle studier, acetylkolinklorid (lat. Acetylcholiniklorid). Som et medikament, acetylkolinklorid bred applikasjon har ikke.

Behandling

Når det tas oralt, hydrolyseres acetylkolin veldig raskt og absorberes ikke fra slimhinnene i mage-tarmkanalen. Når det administreres parenteralt, har det en rask, skarp og kortvarig effekt (som adrenalin). Som andre kvaternære forbindelser trenger acetylkolin dårlig gjennom blod-hjerne-barrieren fra vaskulærsengen og har ingen signifikant effekt på sentralnervesystemet når det administreres intravenøst. Noen ganger i forsøket brukes acetylkolin som vasodilator for spasmer i perifere kar (endarteritt, claudicatio intermittens, trofiske forstyrrelser i stumpene, etc.), med spasmer i retinale arterier. I sjeldne tilfeller ble acetylkolin administrert for atoni i tarmen og blæren. Acetylkolin har også blitt brukt av og til for å lindre Røntgendiagnostikk akalasi i spiserøret.

Søknadsform

Siden 1980-tallet har ikke acetylkolin blitt brukt som medisin i praktisk medisin (M. D. Mashkovsky, " Medisiner”, bind 1), siden det finnes et stort antall syntetiske kolinomimetika med lengre og mer målrettet effekt. Det ble administrert under huden og intramuskulært i en dose (for voksne) på 0,05 g eller 0,1 g. Injeksjoner, om nødvendig, ble gjentatt 2-3 ganger daglig. Ved injeksjon var det nødvendig å sørge for at nålen ikke kom inn i venen. Intravenøs administrering kolinomimetika er ikke tillatt på grunn av muligheten skarp nedgang blodtrykk og hjertestans.

Fare for bruk i behandling

Når du bruker acetylkolin, bør det tas i betraktning at det forårsaker en innsnevring Deltakelse i livsprosesser

Dannet i kroppen (endogent) acetylkolin spiller en viktig rolle i livsprosesser: det tar del i overføringen av nervøs eksitasjon i sentralnervesystemet, vegetative noder, avslutninger av parasympatiske og motoriske nerver. Acetylkolin er assosiert med hukommelsesfunksjoner. En reduksjon i acetylkolin ved Alzheimers sykdom fører til en svekkelse av hukommelsen hos pasienter. Acetylkolin spiller en viktig rolle i å sovne og våkne. Oppvåkning skjer med en økning i aktiviteten til kolinerge nevroner i basalkjernene i forhjernen og (nukleoprotein) lokalisert på utenfor postsynaptisk membran. Samtidig er den kolinerge reseptoren til postganglioniske kolinerge nerver (hjerte, glatte muskler, kjertler) utpekt som m-kolinerge reseptorer (muskarinfølsomme), og de som er lokalisert i regionen ganglioniske synapser og i somatiske nevromuskulære synapser - som n -kolinerge reseptorer (nikotinfølsomme). Denne inndelingen er assosiert med særegenhetene ved reaksjonene som oppstår under interaksjonen av acetylkolin med disse biokjemiske systemene: muskarinlignende i det første tilfellet og nikotinlignende i det andre; m- og n-kolinerge reseptorer er også lokalisert i forskjellige deler av sentralnervesystemet.

I følge moderne data er muskarine reseptorer delt inn i M1-, M2- og M3-reseptorer, som er ulikt fordelt i organer og er heterogene i fysiologisk betydning(se Atropin, Pirenzepin).

Acetylkolin har ikke en streng selektiv effekt på varianter av kolinerge reseptorer. I en eller annen grad virker det på m- og n-kolinerge reseptorer og på undergrupper av m-kolinerge reseptorer. Den perifere nikotinlignende effekten av acetylkolin er assosiert med dets deltakelse i overføringen av nerveimpulser fra preganglionære fibre til postganglioniske fibre i de autonome nodene, så vel som fra motoriske nerver til tverrstripete muskler. I små doser er det en fysiologisk transmitter av nervøs eksitasjon, i store doser kan det forårsake vedvarende depolarisering i synapseregionen og blokkere overføringen av eksitasjon.