Mediátor acetylcholín a jeho mechanizmy účinku. Acetylcholín je dôležitý mozgový neurotransmiter

Acetylcholín je považovaný za neurotransmiter prírodný faktor, ktorý moduluje bdelosť a spánok. Jeho prekurzorom je cholín, ktorý preniká z medzibunkového priestoru do vnútorného priestoru nervových buniek.

Acetylcholín je hlavný posol cholinergného systému, tiež známy ako parasympatický systém, čo je vegetatívny subsystém nervový systém, zodpovedný za zvyšok tela a zlepšuje trávenie. Acetylcholín sa v medicíne nepoužíva.

Acetylcholín je takzvaný neurohormón. Ide o prvý objavený neurotransmiter. Tento prelom nastal v roku 1914. Objaviteľom acetylcholínu bol anglický fyziológ Henry Dale. Rakúsky farmakológ Otto Lowy významne prispel k štúdiu tohto neurotransmiteru a jeho popularizácii. Objavy oboch výskumníkov boli v roku 1936 ocenené Nobelovou cenou.

Acetylcholín (ACh) je neurotransmiter (t.j. Chemická látka, ktorého molekuly sú zodpovedné za proces prenosu signálu medzi neurónmi cez synapsie a neurónové bunky). Nachádza sa v neuróne, v malom vezikule obklopenom membránou. Acetylcholín je lipofóbna zlúčenina a nepreniká dobre hematoencefalickou bariérou. Stav excitácie spôsobený acetylcholínom je výsledkom pôsobenia na periférne receptory.

Acetylcholín pôsobí súčasne na dva typy autonómnych receptorov:

M (muskarínový) – nachádza sa v rôznych tkanivách, ako sú hladké svaly, mozgové štruktúry, Endokrinné žľazy myokardu;
N (nikotín) - nachádza sa v gangliách autonómneho nervového systému a nervovosvalových spojeniach.

Akonáhle sa dostane do krvného obehu, stimuluje celý systém s prevahou stimulačných symptómov spoločný systém. Účinky acetylcholínu sú krátkodobé, nešpecifické a príliš toxické. Preto v súčasnosti nie je liečivá.

Ako vzniká acetylcholín?

Acetylcholín (C7H16NO2) je ester kyseliny octovej (CH3COOH) a cholínu (C5H14NO+), ktorý je tvorený cholínacetyltransferázou. Cholín sa dodáva do centrálneho nervového systému spolu s krvou, odkiaľ sa aktívnym transportom prenáša do nervových buniek.

Acetylcholín môže byť uložený v synaptických vezikulách. Tento neurotransmiter v dôsledku depolarizácie bunková membrána(elektronegatívny na zníženie elektrického potenciálu bunkovej membrány) sa uvoľňuje do synaptického priestoru.

Acetylcholín je v centrálnom nervovom systéme odbúravaný enzýmami s hydrolytickými vlastnosťami, takzvanými cholínesterázami. Katabolizmus ( všeobecná reakcia, čo vedie k degradácii zložitých chemických zlúčenín na jednoduchšie molekuly) acetylcholín, je to spojené s acetylcholínesterázou (AChE - enzým, ktorý štiepi acetylcholín na cholín a zvyšok kyseliny octovej) a butyrylcholínesterázou (BuChE - enzým, ktorý katalyzuje reakciu acetylcholín + H2O → cholín + anión kyseliny karboxylová kyselina), ktoré sú zodpovedné za hydrolytickú reakciu (reakcia dvojitej výmeny, ktorá prebieha medzi vodou a látkou v nej rozpustenou) v nervovosvalových spojeniach. Je to výsledok pôsobenia acetylcholínesterázy a butyrylcholínesterázy – reabsorbované v nervových bunkách v dôsledku aktívneho fungovania transportéra cholínu.

Vplyv acetylcholínu na ľudský organizmus

Acetylcholín okrem iného vykazuje účinky na telo, ako sú:

zníženie hladiny krvného tlaku,
rozšírenie cievy,
zníženie sily kontrakcie myokardu,
stimulácia sekrécie žliaz,
stláčanie dýchacích ciest,
uvoľnenie srdcovej frekvencie,
mióza,
kontrakcie hladkého svalstva čriev, priedušiek, močového mechúra,
spôsobuje kontrakciu priečne pruhovaných svalov,
ovplyvňuje pamäťové procesy, schopnosť koncentrácie, proces učenia,
udržiavanie stavu bdelosti,
zabezpečenie komunikácie medzi rôznymi oblasťami centrálneho nervového systému,
stimulácia peristaltiky v gastrointestinálnom trakte.

Nedostatok acetylcholínu vedie k inhibícii prenosu nervových impulzov, čo vedie k svalovej paralýze. Nízke hladiny naznačujú problémy s pamäťou a spracovaním informácií. Dostupné sú acetylcholínové prípravky, ktorých užívanie má pozitívny vplyv na kogníciu, náladu a správanie a odďaľuje nástup neuropsychiatrických zmien. Okrem toho zabraňujú tvorbe senilných plakov. Zvýšenie koncentrácie acetylcholínu v prednom mozgu vedie k zlepšeniu kognitívnych funkcií a spomaleniu neurodegeneratívnych zmien. Predchádza sa tak Alzheimerovej chorobe alebo myasténii gravis. Zriedkavý stav prebytku acetylcholínu v tele.

Alergická je aj alergia na acetylcholín, ktorý je zodpovedný za cholinergnú žihľavku. Ochorenie postihuje najmä mladých ľudí. K rozvoju symptómov dochádza v dôsledku podráždenia afektívnych cholinergných vlákien. K tomu dochádza pri nadmernej námahe alebo konzumácii teplého jedla. Kožné zmeny vo forme malých pľuzgierov obklopených červeným okrajom sú sprevádzané svrbením. Cholinergná žihľava zmizne po použití antihistaminík, sedatíva a lieky proti nadmernému poteniu.

Acetylcholín je vysielač nervové vzrušenie v centrálnom nervovom systéme, zakončeniach parasympatických nervov a Vykonáva najdôležitejšie úlohy v životných procesoch. Aminokyseliny, histamín, dopamín, serotonín a adrenalín majú podobné funkcie. Acetylcholín je považovaný za jeden z najdôležitejších prenášačov impulzov v mozgu. Poďme sa na túto látku pozrieť bližšie.

Všeobecné informácie

Konce vlákien, z ktorých sa prenáša acetylcholín, sa nazývajú cholinergné. Okrem toho existujú špeciálne prvky, s ktorými interaguje. Nazývajú sa cholinergné receptory. Týmito prvkami sú komplexné proteínové molekuly – nukleoproteíny. Acetylcholínové receptory sa líšia tetramérnou štruktúrou. Sú lokalizované na vonkajšom povrchu plazmatickej (postsynaptickej) membrány. Svojou povahou sú tieto molekuly heterogénne.

V experimentálnych štúdiách a lekárske účely Používa sa liek "Acetylcholínchlorid", dodávaný v injekčnom roztoku. Žiadne iné lieky založené na tejto látke nie sú dostupné. Pre liek existujú synonymá: „Myohol“, „Acecoline“, „Cytocholin“.

Klasifikácia cholínových proteínov

Niektoré molekuly sa nachádzajú v oblasti cholinergných postgangliových nervov. Toto je oblasť hladkých svalov, srdca, žliaz. Nazývajú sa m-cholinergné receptory – citlivé na muskarín. Ďalšie proteíny sa nachádzajú v oblasti gangliových synapsií a v neuromuskulárnych somatických štruktúrach. Nazývajú sa n-cholinergné receptory – citlivé na nikotín.

Vysvetlenia

Vyššie uvedená klasifikácia je určená špecifickosťou reakcií, ktoré sa vyskytujú pri interakcii týchto biochemických systémov a acetylcholín. Toto, zase vysvetľuje príčiny určitých procesov. Napríklad pokles tlaku, zvýšená sekrécia žalúdočných, slinných a iných žliaz, bradykardia, zovretie zreníc atď. pri ovplyvnení proteínov citlivých na muskarín a kontrakcie kostrových svalov atď. pri ovplyvnení molekúl citlivých na nikotín. Navyše nedávno vedci začali deliť m-cholinergné receptory do podskupín. Úloha a lokalizácia molekúl m1 a m2 sú dnes najviac študované.

Špecifiká vplyvu

Acetylcholín je nie je selektívnym prvkom systému. V tej či onej miere ovplyvňuje m- aj n-molekuly. Zaujímavý je účinok podobný muskarínovému, ktorý má acetylcholín. Toto vplyv sa prejavuje spomalením tep srdca, rozšírenie krvných ciev (periférnych), aktivácia peristaltiky čriev a žalúdka, stiahnutie svalov maternice, priedušiek, močového mechúra, žlčníka, zintenzívnenie sekrécie priedušiek, potu, tráviace žľazy, mióza.

Zovretie zrenice

Kruhový sval dúhovky, inervovaný postgangliovými vláknami, sa začne intenzívne sťahovať súčasne s ciliárnym svalom. V tomto prípade sa väzivo škorice uvoľní. V dôsledku toho nastáva kŕč akomodácie. Zúženie zrenice spojené s vplyvom acetylcholínu je zvyčajne sprevádzané poklesom vnútroočného tlaku. Tento efekt je čiastočne spôsobený expanziou membrány v priestoroch Schlemmovho kanála a fontány na pozadí miózy a sploštenia dúhovky. To pomáha zlepšiť odtok tekutiny z vnútorných očných médií.

Vďaka schopnosti znižovať vnútroočný tlak, as acetylcholín, lieky na báze iných jemu podobných látok sa používajú pri liečbe glaukómu. Patria sem najmä cholinomimetiká.

Proteíny citlivé na nikotín

Ako nikotín pôsobenie acetylcholínu je určená jeho účasťou na procese prenosu signálov z pregangliových nervových vlákien do postgangliových nervových vlákien umiestnených v autonómnych gangliách a z motorických zakončení do priečne pruhovaných svalov. V malých dávkach látka pôsobí ako fyziologický prenášač vzruchu. Ak sa potom v oblasti synapsií môže vyvinúť pretrvávajúca depolarizácia. Existuje aj možnosť blokovania prenosu vzruchu.

CNS

Acetylcholín v tele hrá úlohu vysielača signálu v rôznych oblastiach mozgu. V nízkych koncentráciách môže uľahčiť a vo vysokých koncentráciách spomaliť synaptický prenos vzruchov. Metabolické zmeny môžu prispieť k rozvoju poruchy mozgu. Antagonisti, ktorí sú proti acetylcholín – lieky psychotropná skupina. V prípade ich predávkovania, porušenie vyššie nervové funkcie(halucinogénny účinok a pod.).

Syntéza acetylcholínu

Vyskytuje sa v cytoplazme v nervových zakončeniach. Zásoby látky sa nachádzajú v presynaptických termináloch vo forme vezikúl. Výskyt vedie k uvoľneniu acetylcholínu z niekoľkých stoviek „kapsúl“ do synaptickej štrbiny. Látka uvoľnená z vezikúl sa viaže na špecifické molekuly na postsynaptickej membráne. To zvyšuje jeho priepustnosť pre ióny sodíka, vápnika a draslíka. Výsledkom je excitačný postsynaptický potenciál. Účinok acetylcholínu je obmedzený jeho hydrolýzou za účasti enzýmu acetylcholiesterázy.

Fyziológia molekúl nikotínu

Prvý opis bol uľahčený intracelulárnym vedením elektrických potenciálov. Nikotínový receptor bol jedným z prvých, ktorý zaznamenal prúdy prechádzajúce jedným kanálom. V otvorenom stave ním môžu prechádzať ióny K+ a Na+ a v menšej miere aj dvojmocné katióny. V tomto prípade je vodivosť kanála vyjadrená v konštantná hodnota. Trvanie otvoreného stavu je však charakteristika, ktorá závisí od potenciálneho napätia aplikovaného na receptor. V tomto prípade sa táto stabilizuje počas prechodu z membránovej depolarizácie na hyperpolarizáciu. Okrem toho je zaznamenaný fenomén desenzibilizácie. Vyskytuje sa pri dlhodobej aplikácii acetylcholínu a iných antagonistov, čo znižuje citlivosť receptora a predlžuje trvanie otvoreného stavu kanála.

Elektrická stimulácia

Dihydro-β-erytroidín blokuje nikotínové receptory v mozgu a nervové gangliá keď prejavujú cholinergnú odpoveď. Majú tiež vysokú afinitu k nikotínu označenému tríciom. Citlivé neurónové receptory aBGT v hipokampe sa vyznačujú nízkou citlivosťou na acetylcholín, na rozdiel od necitlivých prvkov aBGT. Reverzibilným a selektívnym kompetitívnym antagonistom prvého je metyllykakonitín.

Určité deriváty anabesiínu vyvolávajú selektívny aktivačný účinok na skupinu aBGT receptorov. Vodivosť ich iónového kanála je pomerne vysoká. Tieto receptory majú jedinečné charakteristiky závislé od napätia. Celočlánkový prúd za účasti depolarizačných veličín el. potenciál indikuje zníženie prechodu iónov cez kanály.

Tento jav je regulovaný obsahom prvkov Mg2+ v roztoku. Táto skupina sa týmto spôsobom líši od receptorov svalové bunky. Posledne menované nepodliehajú žiadnym zmenám v iónovom prúde pri nastavovaní hodnôt membránový potenciál. Opačný obraz zároveň ukazuje N-metyl-D-aspartátový receptor, ktorý je relatívne priepustný pre prvky Ca2+. Keď sa potenciál zvýši na hyperpolarizačné hodnoty a zvýši sa obsah iónov Mg2+, prúd iónov sa zablokuje.

Vlastnosti muskarínových molekúl

M-cholinergné receptory patria do triedy serpentínov. Prenášajú impulzy cez heterotrimérne G proteíny. Skupina muskarínových receptorov bola identifikovaná kvôli ich schopnosti viazať alkaloid muskarín. Nepriamo boli tieto molekuly opísané na začiatku 20. storočia pri štúdiu účinkov kurare. Priamy výskum tejto skupiny začal v 20.-30. v tom istom storočí po identifikácii zlúčeniny acetylcholínu ako neurotransmiteru, ktorý dodáva impulzy neuromuskulárnym synapsiám. M-proteíny sú aktivované muskarínom a blokované atropínom, n-molekuly sú aktivované nikotínom a blokované kurare.

Po chvíli sa to odhalilo v oboch skupinách receptorov veľké množstvo podtypy. V neuromuskulárnych synapsiách sú prítomné iba nikotínové molekuly. Muskarínové receptory sa nachádzajú v žľazových a svalových bunkách a tiež - spolu s n-cholinergnými receptormi - v neurónoch centrálneho nervového systému a nervových gangliách.

Funkcie

Muskarínové receptory majú celý komplex rôzne vlastnosti. V prvom rade sa nachádzajú v autonómnych gangliách a z nich vybiehajúcich postgangliových vláknach smerujúcich do cieľových orgánov. To naznačuje zapojenie receptorov do translácie a modulácie parasympatických účinkov. Patrí medzi ne napríklad stiahnutie hladkých svalov, rozšírenie ciev, zvýšená sekrécia žliaz, zníženie srdcovej frekvencie. Cholinergné vlákna centrálneho nervového systému, ktoré obsahujú interneuróny a muskarínové synapsie, sú sústredené najmä v mozgovej kôre, hipokampe, jadrách mozgového kmeňa a striate. V iných oblastiach sa vyskytujú v menšom množstve. Centrálne m-cholinergné receptory ovplyvňujú reguláciu spánku, pamäti, učenia a pozornosti.

Acetylcholín je prirodzená látka, ktorá sa tvorí v tele. Patrí medzi biogénne amíny. Acetylcholín sa podieľa na prenose nervových vzruchov v centrálnom nervovom systéme, na zakončeniach motorických a parasympatických nervov a v autonómnych uzlinách. Účinok acetylcholínu v organizme nemožno preceňovať.
Acetylcholín spomaľuje srdcové kontrakcie, znižuje krvný tlak a rozširuje periférne cievy. Zlepšuje peristaltiku žalúdka a čriev, zvyšuje sekréciu žliaz, sťahuje svaly (močové a žlčníkové, priedušky, maternicu), sťahuje zreničky.
Cievy a acetylcholín
Acetylcholín výrazne stimuluje mozgová činnosť: zlepšuje koncentráciu a pamäť, v určitých dávkach zlepšuje spánok, zlepšuje náladu. Okrem toho pomáha zlepšovať výživu vnútorné orgány, svaly, kožné bunky v dôsledku rozšírenia malých ciev.
Zvýšenie hladiny acetylcholínu ľuďom často pomáhalo cukrovka vyhnúť sa závažným komplikáciám, ako je diabetická angiopatia dolných končatín, obličkové cievy, sietnica.
Koža a acetylcholín
Elasticita pokožky, tón a vzhľad zvyšuje sa acetylcholín. K tomu dochádza v dôsledku skutočnosti, že rýchlosť obnovy buniek je normalizovaná, krvný obeh a tok lymfy sú regulované. A to zase zlepšuje výživu kožných buniek a podkožného tuku. Predpokladá sa, že mezoflavón ( prírodný prameň acetylcholín) podporuje spaľovanie tukov, reguluje metabolizmus tukov.
Vízia a acetylcholín
Pri glaukóme sa často predpisujú syntetické acetylcholínové prípravky. Pri jeho pôsobení sa zreničky zužujú, vnútroočný tlak klesá, čo podporuje lepší odtok tekutiny z vnútorných médií oka.
Fitness a acetylcholín
Ak je nedostatok acetylcholínu, nebudete môcť efektívne trénovať – vaše svaly budú ochabnuté. Pôsobenie acetylcholínu v ľudskom tele pomáha posilňovať priečne pruhované svaly.
Mezoflavón (podľa hodnotenia doplnkov pre kulturistiku) je považovaný za jeden z najlepších na zlepšenie tónu. Je to jednoducho potrebné pre ľudí, ktorí sa starajú o svoju postavu. (viac o tom v ďalších článkoch)
Acetylcholín, syntetický a prírodný
Toto je veľmi dôležitý bod, pretože Hovoríme o použití prípravkov s obsahom acetylcholínu na omladenie pokožky a organizmu ako celku. A to znamená používať iba prírodné látky.
V lekárskej praxi sa syntetický acetylcholín používa pri kŕčoch periférnych ciev, sietnicových tepien a v röntgenových miestnostiach.
Acetylcholín je silný liek. Nedá sa použiť samostatne. Syntetický acetylcholín je vo väčšine prípadov podobný prírodnému všeobecný prehľad. Približne ako remeselná a značková vec.
Ako zdroj acetylcholínu je možné bezpečne a efektívne použiť iba mezoflavón.

Acetylcholín nie je najznámejšia látka, ale hrá dôležitá úloha v procesoch ako pamäť a učenie. Zdvihnime oponu jedného z najviac podceňovaných neurotransmiterov v našom nervovom systéme.

Prvý medzi rovnými

Obrázok 1. Klasický experiment Otta Löwyho pri identifikácii chemických mediátorov prenosu nervových vzruchov (1921). Predmety sú srdcia dvoch žiab (darca a príjemca) izolovaných a ponorených do soľného roztoku. Popis je uvedený v texte. Obrázok z en.wikipedia.org, upravený.

V populárno-náučnej literatúre medicínskeho a neurofyziologického charakteru sa najčastejšie hovorí o troch neurotransmiteroch: dopamíne, serotoníne a norepinefríne. Je to do značnej miery spôsobené tým, že normálne a chorobné stavy spojené so zmenami hladín týchto neurotransmiterov sú ľahšie pochopiteľné a vzbudzujú medzi čitateľmi väčší záujem. O týchto látkach som už písal, teraz je čas venovať pozornosť inému mediátorovi.

Porozprávame sa o acetylcholín, a to bude symbolické vzhľadom na to, že bol najprv otvorený neurotransmiter. Na začiatku 20. storočia medzi vedcami prebiehala diskusia o tom, ako sa prenáša signál z jednej nervovej bunky do druhej. Niektorí verili, že elektrický náboj, beží jeden po druhom nervové vlákno, sa prenáša na druhého cez nejaké tenšie „drôty“. Ich odporcovia tvrdili, že existujú látky, ktoré prenášajú signál z jednej nervovej bunky do druhej. V zásade sa ukázalo, že obe strany mali pravdu: existujú chemické a elektrické synapsie. Ukázalo sa však, že priaznivci druhej hypotézy sú „vpravo“ - v ľudskom tele prevládajú chemické synapsie.

Na pochopenie zvláštností prenosu signálu z jednej bunky do druhej vykonal fyziológ Otto Löwy jednoduché, ale elegantné experimenty (obr. 1). Stimuloval elektrický šok blúdivý nerv žaby, čo viedlo k zníženiu srdcovej frekvencie*. Potom Löwy nazbieral tekutinu okolo tohto srdca a naniesol ju na srdce inej žaby – a tá sa tiež spomalila. To dokázalo existenciu určitej látky, ktorá prenáša signál z jednej nervovej bunky do druhej. Löwy záhadnú látku pomenoval vagusstoff("látka blúdivý nerv"). Teraz ho poznáme pod názvom acetylcholín. Otázkou chemického synaptického prenosu sa zaoberal aj Brit Henry Dale, ktorý objavil acetylcholín ešte pred Loewym. V roku 1936 dostali obaja vedci Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu „za objavy týkajúce sa chemického prenosu nervových vzruchov“.

* - O tom, ako sa naše srdce sťahuje - o automatizme, kardiostimulátoroch a dokonca zábavných kanáloch - prečítajte si v recenzii " » . - Ed.

Acetylcholín (obrázok 2) sa vyrába v nervových bunkách z cholínu a acetylkoenzýmu A (acetyl-CoA). Enzým acetylcholínesteráza, ktorý sa nachádza v synaptickej štrbine, je zodpovedný za deštrukciu acetylcholínu; O tomto enzýme si povieme podrobnejšie neskôr. Štruktúra acetylcholinergného systému mozgu je podobná štruktúre iných neurotransmiterových systémov (obr. 3). V mozgovom kmeni je množstvo štruktúr, ktoré uvoľňujú acetylcholín, ktorý sa pohybuje pozdĺž axónov do bazálnych ganglií mozgu. Má svoje vlastné acetylcholínové neuróny, ktorých procesy sa široko rozchádzajú v celej kôre a prenikajú do hipokampu.

Obrázok 3. Acetylcholínový systém mozgu. Vidíme, že v hlbokých častiach mozgu sú zhluky nervových buniek (v prednom mozgu a mozgovom kmeni), ktoré posielajú svoje procesy do rôzne oddelenia kôra a subkortikálne oblasti. V koncových bodoch sa z zakončení neurónov uvoľňuje acetylcholín. Lokálne účinky neurotransmitera sa líšia v závislosti od typu receptora a jeho umiestnenia. MS - mediálne septálne jadro, DB - diagonálne väzivo Broca, nBM - bazálne magnocelulárne jadro (Meitnerovo jadro); PPT - pedunculopontine tegmental nucleus, LDT - lateral dorzal tegmental nucleus (obe jadrá sú v retikulárnej formácii mozgového kmeňa). Čerpanie z, prispôsobené.

Acetylcholínové receptory sú rozdelené do dvoch skupín - muskarínová A nikotín. Stimulácia muskarínových receptorov vedie k zmenám bunkového metabolizmu prostredníctvom G-proteínového systému* ( metabotropné receptory) a účinok na kyseliny nikotínové vedie k zmene membránového potenciálu ( ionotropné receptory). K tomu dochádza, pretože nikotínové receptory sa viažu na sodíkové kanály na povrchu buniek. Expresia receptora sa líši medzi rôznych oblastiach nervový systém (obr. 4).

* - Priestorové štruktúry niekoľkých predstaviteľov obrovskej rodiny GPCR receptorov - membránových receptorov pôsobiacich prostredníctvom aktivácie G proteínu - sú jasne opísané v článkoch: “ Receptory v aktívnej forme“ (asi aktívna forma rodopsín), " Štruktúry GPCR receptorov „v prasiatku“"(o dopamínových a chemokínových receptoroch), " Receptor vysielača nálady"(asi dva serotonínové receptory). - Ed.

Obrázok 4. Distribúcia muskarínových a nikotínových receptorov v ľudskom mozgu. Čerpanie z webovej stránky, upravené.

Sprostredkovateľ pamäti a učenia

Acetylcholínový systém mozgu priamo súvisí s takým javom, ako je synaptickú plasticitu- schopnosť synapsie zvýšiť alebo znížiť uvoľňovanie neurotransmiteru ako odpoveď na zvýšenie alebo zníženie jeho aktivity. Synaptická plasticita je dôležitý proces Pre pamäť a učenie, preto sa ho vedci snažili odhaliť v časti mozgu zodpovednej za tieto funkcie – v hipokampe. Veľké množstvo acetylcholínových neurónov posiela svoje procesy do hipokampu a tam ovplyvňujú uvoľňovanie neurotransmiterov z iných nervových buniek. Spôsob vykonania tohto procesu je pomerne jednoduchý: na tele neurónu a jeho presynaptickej časti sú rôzne nikotínové receptory (hlavne α 7 - a β 2 - typy). Ich aktivácia povedie k tomu, že prechod signálu cez inervovanú bunku sa zjednoduší a bude pravdepodobnejšie, že prejde na ďalší neurón. Najväčší vplyv GABAergické neuróny, nervové bunky, ktorých neurotransmiterom je kyselina γ-aminomaslová, zažívajú tento druh stresu.

GABAergické neuróny sú dôležitou súčasťou systému, ktorý generuje elektrické rytmy v našom mozgu. Tieto rytmy možno zaznamenať a študovať pomocou elektroencefalogramu, široko dostupnej výskumnej metódy v neurofyziológii. Rytmy rôzne frekvencie sú označené gréckymi písmenami: 8–14 Hz – alfa rytmus, 14–30 Hz – beta rytmus atď. Použitie stimulantov acetylcholínových receptorov spôsobuje, že sa v mozgu objavia rytmy theta (0,4–14 Hz) a gama (30–80 Hz). Tieto rytmy zvyčajne sprevádzajú aktívnu kognitívnu aktivitu. Stimulácia postsynaptických muskarínových acetylcholínových receptorov umiestnených na neurónoch hipokampu (centrum pamäte) a prefrontálneho kortexu (centrum komplexného správania) vedie k excitácii týchto buniek a vytvoreniu rytmov uvedených vyššie. Sprevádzajú rôzne kognitívne aktivity – napríklad budovanie časového sledu udalostí.

Hipocampus a prefrontálny kortex zohrávajú dôležitú úlohu pri učení. Z hľadiska reflexov sa akékoľvek učenie deje dvoma spôsobmi. Povedzme, že ste experimentátor a objektom vášho experimentu je myš. V prvom prípade sa svetlo v klietke rozsvieti (podmienený podnet) a hlodavec dostane kúsok syra (nepodmienený podnet) skôr, ako svetlo zhasne. Vznikajúci reflex možno tzv zadržaných. V druhom prípade sa svetlo tiež rozsvieti, ale myš dostane pochúťku nejaký čas po zhasnutí svetla. Tento typ reflexu sa nazýva stopa. Reflexy druhého typu závisia od vnímania podnetov viac ako reflexy prvého typu. Potlačenie aktivity acetylcholinergného systému vedie k tomu, že zvieratá nevyvíjajú stopové reflexy, aj keď s oneskorenými nie sú žiadne problémy.

Pri porovnaní sekrécie acetylcholínu v mozgu potkanov, u ktorých sa vyvinuli oba typy reflexov, sa získali zaujímavé údaje. Potkany, ktoré úspešne zvládli časový vzťah medzi podmieneným a nepodmieneným stimulom, vykazovali v porovnaní s hipokampom významné zvýšenie hladín acetylcholínu v mediálnom prefrontálnom kortexe (obr. 5). Rozdiel v hladinách acetylcholínu bol obzvlášť významný u potkanov, u ktorých sa vyvinul stopový reflex. Hlodavce, ktoré neuspeli v oboch úlohách, vykazovali približne rovnaké hladiny neurotransmiteru v skúmaných oblastiach mozgu (obr. 6). Na základe toho môžeme konštatovať, že Prefrontálny kortex hrá hlavnú úlohu pri priamom učení a hipokampus ukladá získané vedomosti.

Obrázok 5. Uvoľňovanie acetylcholínu v hipokampe (HPC) a prefrontálnom kortexe (PFC) potkanov počas úspešného získavania reflexov. Maximálna úroveň acetylcholín sa pozoruje v prefrontálnom kortexe počas vývoja stopového reflexu. Čerpanie z.

Obrázok 6. Uvoľňovanie acetylcholínu v hipokampe (HPC) a prefrontálnom kortexe (PFC) potkanov po zlyhaní učenia. V dvoch zónach je zaznamenaný takmer rovnaký obsah acetylcholínu, bez ohľadu na reflex. Čerpanie z.

Receptory pozornosti

Obrázok 7. Diverzita acetylcholínových receptorov (nAChR) vo vrstvách prefrontálneho kortexu. Čerpanie z.

Pre učenie je dôležitá nielen inteligencia či pamäťová kapacita, ale aj pozornosť. Bez pozornosti neuspeje ani ten najúspešnejší študent. Acetylcholín sa tiež podieľa na procesoch, ktoré regulujú pozornosť.

Pozornosť – sústredené vnímanie alebo premýšľanie o probléme – sprevádza o zvýšená aktivita v prefrontálnom kortexe. Acetylcholínové vlákna sú posielané do predného kortexu z hlbokých častí mozgu. Vzhľadom na to, že často potrebujeme rýchle prepnutie pozornosti, je celkom logické, že na regulácii pozornosti sa podieľajú skôr nikotínové (ionotropné) acetylcholínové receptory ako muskarínové, ktoré spôsobujú pomalšie a prevažne štrukturálne zmeny v neurónoch. Poškodenie acetylcholínových štruktúr v hlbokých častiach mozgu znižuje aktivitu mediálneho prefrontálneho kortexu a zhoršuje pozornosť. Okrem toho interakcia hlbokých acetylcholínových štruktúr s prefrontálnym kortexom nie je obmedzená na vzostupné signály. Neuróny vo frontálnom kortexe tiež vysielajú svoje signály do základných oblastí, čo umožňuje vytvorenie samoregulačného systému na udržanie pozornosti. Pozornosť je udržiavaná vďaka účinku acetylcholínu na presynaptické a postsynaptické receptory (obr. 7).

Keď hovoríme o nikotínových receptoroch a pozornosti, vyvstáva otázka o zlepšení kognitívnych funkcií fajčením, teda zavedením ďalšej dávky nikotínu, aj keď vo forme cigaretový dym. Tu je situácia celkom jasná a výsledky nedávajú fajčiarom ďalší argument v prospech ich závislosti. Nikotín prichádzajúci zvonku narúša normálny vývoj mozgu, čo môže viesť k poruchám pozornosti(zapnuté dlhé roky). Ak porovnáme fajčiarov a nefajčiarov, tí prví majú horšie ukazovatele pozornosti ako ich odporcovia. Zlepšená pozornosť u fajčiarov nastáva pri fajčení cigarety po dlhšom období abstinencie, kedy zlá nálada a kognitívne problémy prechádzajú do dymu.

Liek na pamäť

Ak je za normálnych okolností acetylcholinergný systém nášho mozgu zodpovedný za pamäť, pozornosť a učenie, potom by sa choroby, pri ktorých je tento typ prenosu v našom mozgu narušený, mali prejavovať zodpovedajúcimi príznakmi: strata pamäti, znížená pozornosť a schopnosť učiť sa nové veci. Tu musíme hneď urobiť výhradu, že pri bežnom starnutí u veľkej väčšiny ľudí klesá ako schopnosť pamätať si nové veci, tak aj duševná bdelosť vo všeobecnosti. Ak sú tieto poruchy také závažné, že narúšajú schopnosť staršej osoby vykonávať každodenné činnosti a uspokojovať svoje každodenné potreby (starať sa o seba), lekári môžu mať podozrenie demenciou. Ak sa chcete o demencii dozvedieť viac, odporúčam začať čítaním spravodaj WHO venovaný tejto patológii.

Presne povedané, demencia nie je samostatné ochorenie, ale syndróm, ktorý sa vyskytuje pri množstve ochorení. Jednou z najčastejších chorôb, ktoré vedú k demencii, je Alzheimerova choroba. Predpokladá sa, že pri Alzheimerovej chorobe sa v nervových bunkách hromadí patologický proteín β-amyloid, ktorý narúša činnosť nervových buniek, čo v konečnom dôsledku vedie k ich smrti. Okrem tejto teórie existuje množstvo ďalších, ktoré majú svoje vlastné dôkazy. Je pravdepodobné, že pri Alzheimerovej chorobe sa v mozgových bunkách rôznych pacientov vyskytujú rôzne procesy, ktoré však vedú k podobným symptómom. β-amyloid je však zaujímavý, pretože môže inhibovať účinok acetylcholínu na bunku prostredníctvom nikotínových receptorov. Ak dokážeme zintenzívniť acetylcholinergný prenos, potom dokážeme obmedziť prejavy ochorenia a predĺžiť samostatný život človeka s demenciou.

Lieky používané na demenciu zahŕňajú inhibítory acetylcholínesterázy (AChE), enzýmu, ktorý rozkladá acetylcholín v synaptickej štrbine. Použitie inhibítorov AChE vedie k zvýšeniu obsahu acetylcholínu v interneuronálnom priestore a zlepšeniu prenosu signálu. Výskum účinnosti inhibítorov AChE pri Alzheimerovej chorobe zistil, že môžu znížiť príznaky choroby a spomaliť jej progresiu. Tri najčastejšie používané lieky z tejto skupiny sú rivastigmín, galantamín a donepezil- porovnateľné v účinnosti a bezpečnosti. Malá, ale úspešná skúsenosť je aj s použitím AChE inhibítorov pri liečbe hudobných halucinácií u starších ľudí.

Pomocou acetylcholínu sa náš mozog učí, zameriava pozornosť na rôzne predmety a javy okolitého sveta. Naša pamäť „funguje“ na acetylcholín a jeho nedostatok sa dá kompenzovať pomocou liekov. Dúfam, že sa vám úvod do acetylcholínu páčil.

Literatúra

Dopamínové choroby;
serotonínové siete;
Tajomstvo modrej škvrny;
Metronóm: ako kontrolovať výboje? ;
Receptory v aktívnej forme;
. Neurobiol. Učte sa. Mem. 87 (1), 86–92;
Flesher M.M., Butt A.E., Kinney-Hurd B.L. (2011). Diferenciálne uvoľňovanie acetylcholínu v prefrontálnom kortexe a hipokampe počas pavlovianskej stopy a oneskorenia. Neurobiol. Učte sa. Mem. 96 (2), 181–191;
Gill T. M., Sarter M., Givens B. (2000). Trvalá prefrontálna neuronálna aktivita spojená s výkonom vizuálnej pozornosti: dôkaz cholinergnej modulácie. J. Neurosci. 20 (12), 4745–4757;
Sherman S.M. (2007). Talamus je viac ako len relé. Curr. Opin. Neurobiol. 17 (4), 417–422;
Bloem B., Poorthuis R.B., Mansvelder H.D. (2014). Cholinergná modulácia mediálneho prefrontálneho kortexu: úloha nikotínových receptorov v pozornosti a regulácii neuronálnej aktivity. Predné. Neural. Obvody. 8 , 17. doi: 10.3389/fncir.2014.00017;
Ďakujem, vážené ministerstvo zdravotníctva, za upozornenie! ;Amyloid β-proteín potláčal nikotínový acetylcholínový receptor sprostredkované prúdy v akútne izolovaných krysích hipokampálnych CA1 pyramidálnych neurónoch. Synapse. 67 (1), 11–20;
Birks J. (2006). Inhibítory cholínesterázy pre Alzheimerovu chorobu. Cochranova knižnica;
Kumar A., Singh A., Ekavali. (2015). Prehľad patofyziológie Alzheimerovej choroby a jej manažmentu: aktualizácia. Pharmacol. Rep. 67 (2), 195–203;
Blom J.D., Coebergh J.A., Lauw R., Sommer I.E. (2015). Hudobné halucinácie liečené inhibítormi acetylcholínesterázy. Predné. Psychiatria. 6 , 46. doi: 10.3389/fpsyt.2015.00046..

Encyklopedický YouTube

1 / 5

✪ Acetylcholín, IQ 160

✪ Chémia myslenia

✪ Farmakológia. Cholinergné agonisty (jednoducho povedané).

✪ Základná farmakológia cholinomimetík. Časť 1

✪ Citicholín/CDP-cholín/Ceraxon: Keď potrebujete opraviť svoj mozog

titulky

Vlastnosti

Fyzické

Bezfarebné kryštály alebo biela kryštalická hmota. Rozpúšťa sa na vzduchu. Ľahko rozpustný vo vode a alkohole. Pri dlhom varení a skladovaní sa roztoky rozkladajú.

Lekárska

Fyziologický cholinomimetický účinok acetylcholínu je spôsobený jeho stimuláciou terminálnych membrán M- a N-cholinergných receptorov.

Periférny muskarínový účinok acetylcholínu sa prejavuje spomalením srdcových kontrakcií, expanziou periférnych ciev a znížením krvného tlaku, zvýšenou peristaltikou žalúdka a čriev, kontrakciou svalov priedušiek, maternice, žlčníka a močového mechúra , zvýšená sekrécia tráviacich, prieduškových, potných a slzných žliaz, mióza. Miotický účinok je spojený so zvýšenou kontrakciou musculus orbicularis dúhovky, ktorý je inervovaný postgangliovými cholinergnými vláknami okulomotorického nervu. Súčasne v dôsledku kontrakcie ciliárneho svalu a relaxácie zonulárneho väziva ciliárneho pletenca nastáva kŕč akomodácie.

Zúženie zrenice spôsobené pôsobením acetylcholínu je zvyčajne sprevádzané poklesom vnútroočného tlaku. Tento efekt je čiastočne vysvetlený skutočnosťou, že pri zúžení zrenice a sploštení dúhovky sa rozšíria Schlemmov kanál (venózny sínus skléry) a fontánové priestory (priestor iridokorneálneho uhla), čo zaisťuje lepší odtok tekutiny z vnútorných médií. oko. Je možné, že na poklese vnútroočného tlaku sa podieľajú aj iné mechanizmy. Látky, ktoré pôsobia ako acetylcholín (cholínomimetiká, anticholínesterázové lieky), sa pre svoju schopnosť znižovať vnútroočný tlak široko používajú na liečbu glaukómu. Treba mať na pamäti, že keď sa tieto lieky zavádzajú do spojovkového vaku, absorbujú sa do krvi a majú resorpčný účinok a môžu spôsobiť vedľajšie účinky charakteristické pre tieto lieky. Treba si uvedomiť aj to, že dlhodobé (viacročné) užívanie miotických látok môže niekedy viesť k rozvoju perzistujúcej (ireverzibilnej) miózy, vzniku zadných petechií a iných komplikácií a dlhodobému užívaniu anticholínesterázové lieky ako miotiká môžu prispieť k rozvoju katarakty.

Acetylcholín tiež hrá dôležitú úlohu ako neurotransmiter centrálneho nervového systému. Podieľa sa na prenose impulzov v rôznych častiach mozgu, pričom malé koncentrácie uľahčujú a veľké koncentrácie inhibujú synaptický prenos. Zmeny v metabolizme acetylcholínu vedú k vážnemu narušeniu funkcie mozgu. Jeho nedostatok do značnej miery určuje klinický obraz také nebezpečné neurodegeneratívne ochorenie ako Alzheimerova choroba [ ]. Niektorí centrálne pôsobiaci antagonisti acetylcholínu (pozri Amizil) sú psychotropné lieky (pozri tiež Atropín). Predávkovanie antagonistami acetylcholínu môže spôsobiť poruchy vyššej nervovej činnosti (mať halucinogénny účinok a pod.). Anticholínesterázový účinok množstva jedov je založený práve na schopnosti spôsobiť hromadenie acetylcholínu v synaptických štrbinách, prebudenie cholinergných systémov a viac či menej rýchlu smrť (chlorofos, karbofos, sarín, soman) (Burnazyan, „Toxikológia pre lekárstvo vysokoškoláci,“ Kharkevič D.I., „Farmakológia pre študentov Lekárskej fakulty“).

Aplikácia

Všeobecná aplikácia

Na použitie v lekárskej praxi a na experimentálny výskum sa používa acetylcholínchlorid (lat. Acetylcholini chloridum). Ako liek acetylcholínchlorid široké uplatnenie nemá.

Liečba

Pri perorálnom podaní sa acetylcholín veľmi rýchlo hydrolyzuje a neabsorbuje sa zo slizníc gastrointestinálneho traktu. Pri parenterálnom podaní má rýchly, ostrý a krátkodobý účinok (ako adrenalín). Podobne ako iné kvartérne zlúčeniny, acetylcholín zle preniká z cievneho riečiska cez hematoencefalickú bariéru a pri intravenóznom podaní nemá významný účinok na centrálny nervový systém. Niekedy sa pri pokusoch používa acetylcholín ako vazodilatátor pri kŕčoch periférnych ciev (endarteritída, intermitentná klaudikácia, trofické poruchy v pahýľoch a pod.) a pri kŕčoch sietnicových artérií. V zriedkavých prípadoch bol acetylcholín podávaný na atóniu čriev a močového mechúra. Acetylcholín sa tiež niekedy používa na úľavu Röntgenová diagnostika achalázia pažeráka.

Forma žiadosti

Od 80. rokov 20. storočia sa acetylcholín nepoužíva ako liek v praktickej medicíne (M. D. Mashkovsky, „ Lieky“, zväzok 1), keďže existuje veľké množstvo syntetických cholinomimetík s dlhším a cielenejším účinkom. Predpísal sa subkutánne a intramuskulárne v dávke (pre dospelých) 0,05 g alebo 0,1 g. Injekcie sa v prípade potreby opakovali 2-3 krát denne. Pri podávaní injekcie ste sa museli uistiť, že ihla nevnikla do žily. Intravenózne podanie Cholinomimetiká nie sú povolené kvôli možnosti prudký pokles krvný tlak a zástava srdca.

Nebezpečenstvo použitia počas liečby

Pri užívaní acetylcholínu treba brať do úvahy, že spôsobuje zúženie Účasť na životných procesoch

V organizme vznikajúci (endogénny) acetylcholín hrá dôležitú úlohu v životne dôležitých procesoch: podieľa sa na prenose nervového vzruchu v centrálnom nervovom systéme, autonómnych uzlinách a zakončeniach parasympatických a motorických nervov. Acetylcholín je spojený s pamäťovými funkciami. Pokles acetylcholínu pri Alzheimerovej chorobe vedie u pacientov k poruchám pamäti. Acetylcholín hrá dôležitú úlohu pri zaspávaní a prebúdzaní. Prebudenie nastáva so zvýšením aktivity cholinergných neurónov v bazálnych jadrách predného mozgu a (nukleoproteín), lokalizovaných na vonku postsynaptická membrána. V tomto prípade sú cholinergné receptory postgangliových cholinergných nervov (srdce, hladké svaly, žľazy) označené ako m-cholinergné receptory (muskarinergné) a tie, ktoré sa nachádzajú v oblasti gangliových synapsií a v somatických neuromuskulárnych synapsiách, sú označené ako n. -cholinergné receptory (citlivé na nikotín). Toto rozdelenie je spojené s charakteristikami reakcií, ktoré sa vyskytujú počas interakcie acetylcholínu s týmito biochemickými systémami: v prvom prípade podobné muskarínovým a v druhom prípade podobné nikotínu; m- a n-cholinergné receptory sa tiež nachádzajú v rôznych častiach centrálneho nervového systému.

Podľa moderných údajov sa receptory citlivé na muskarín delia na M1-, M2- a M3-receptory, ktoré sú v orgánoch rôzne distribuované a sú heterogénne v fyziologický význam(pozri Atropín, Pirenzepín).

Acetylcholín nemá striktne selektívny účinok na typy cholinergných receptorov. V tej či onej miere pôsobí na m- a n-cholinergné receptory a na podskupiny m-cholinergných receptorov. Periférny účinok acetylcholínu podobný nikotínu je spojený s jeho účasťou na prenose nervových impulzov z pregangliových vlákien do postgangliových vlákien v autonómnych gangliách, ako aj z motorických nervov do priečne pruhovaných svalov. V malých dávkach je fyziologickým prenášačom nervového vzruchu, vo veľkých dávkach môže spôsobiť pretrvávajúcu depolarizáciu v oblasti synapsií a blokovať prenos vzruchu.