Ацетилхолін є нейромедіатором, речовиною, що виробляється нашим організмом для передачі нервових імпульсів до декількох точок у центральній та периферичній нервовій системі. Нейрони, які виділяють ацетилхолін, називаються холінергіками; аналогічні мови для його рецепторів, які відрізняються в нікотинових і мускаринових рецепторах. Різна концентрація і хімічна конформація цих рецепторів, а також пов'язаних ізоформ в тканинах, означає, що різні препарати, які заважають дії ацетилхоліну, можуть надавати ефекти, які переважно обмежені однією галуззю, а не іншою. Незважаючи на це структурне розмаїття, ацетилхолін здатний зв'язуватися з обома рецепторами, оскільки частина молекули, яка взаємодіє з мускариновими рецепторами, відрізняється від нікотинових рецепторів. Це одна з причин, чому ацетилхолін не використовується безпосередньо в терапевтичних цілях: оскільки він діє на всі холінергічні рецептори тіла (як мускаринових, так і нікотинових), його дія занадто широко поширене і не дуже специфічне.
Ацетилхолін був першим відкритим нейротрансмітером завдяки дослідженням Отто Лоеві, увінчаним у 1924 році. З хімічної точки зору, ацетилхолін утворюється шляхом об'єднання молекули холіну з одним з ацетил-коферменту А (ацетил). -КоА); перша - це невелика молекула, сконцентрована в мембранах фосфоліпідів, тоді як ацетил-КоА являє собою метаболічний проміжний між гліколізом і циклом Кребса. Синтез ацетилхоліну з цих двох речовин відбувається вздовж аксонального терміналу; відразу після синтезу він зберігається в везикулах, які зв'язуються з пресинаптичною мембраною, коли надходить нервовий імпульс, зливаючись і вивільняючи його вміст шляхом екзоцитозу. У цей момент ацетилхолін, що вивільняється в синаптичній щілині, вільний для досягнення постсинаптичних рецепторів і взаємодіє з ними, деполяризує клітину і поступається способу формування потенціалу дії в нервовому волокні або м'язовому волокні, що стимулює; відразу після цієї взаємодії більша частина ацетилхоліну негайно деградує ацетилхолінестераза (ACHE). Це фермент, розташований поблизу холінергічних рецепторів, де він діє, розриваючи зв'язок між ацетатом і холіном; останнє речовина легко реабсорбується пресинаптичним терміналом і використовується для синтезу нового ацетилхоліну (завдяки ферменту холін-ацетилтрансферази). Дія цього ферменту дуже важлива, оскільки дозволяє перервати передачу нервового імпульсу.
Ацетилхолін є передавачем всіх нервів, які контролюють добровільну мускулатуру (див. Нервово-м'язовий наліт); однак, хоча на цьому рівні він викликає збуджуючий ефект, в межах парасимпатичної системи він виконує переважно інгібуючі дії (більшість симпатичних нейронів виділяють адреналін, тоді як більшість парасимпатичних нейронів виділяє ацетилхолін). Ця молекула викликає уповільнення частоти серцевих скорочень, а стимулює секрецію бронхіальних, слинних, шлункових і панкреатичних залоз, посилюючи перистальтику кишечника і взагалі всі травні функції. Як і на рівні рухових пластинок скелетних м'язів, а також на постгангліонарних закінченнях парасимпатичної нервової системи, ацетилхолін може бути виявлений на рівні синапсів між передгангліонними волокнами і постгангліонними нейронами симпатичної і парасимпатичної нервової системи, і надниркової мозкової речовини, а також в деяких синапсах центральної нервової системи.
Мускаринові дії відповідають індукованим ацетилхоліном, що вивільняється постгангліонарними парасимпатичними нервовими закінченнями, з двома значними винятками:
Ацетилхолін викликає генералізовану вазодилатацію, хоча більшість судин не іннервуються парасимпатичної системою.
Ацетилхолін викликає секрецію потовими залозами, які іннервуються холінергічними волокнами симпатичної нервової системи.
Нікотинові дії відповідають ацетилхоліну, що вивільняється на рівні гангліозних синапсів симпатичних і парасимпатичних систем, нервово-м'язового нальоту добровільних м'язів і нервових закінчень спаренхічних нервів, що оточують секреторні клітини мозкового шару надниркових залоз.
Як і очікувалося, ефекти, подібні до ефектів ацетилхоліну, можуть бути отримані речовинами, здатними стимулювати холінергічні рецептори (парасимпатоміметики) або блокувати дію ацетилхолінестерази (антихолінестерази). Паралельно вплив ацетилхоліну може бути заблокований речовинами, здатними зв'язуватися з холінергічними рецепторами, що робить їх недоступними для підбору сигналу, що передається ацетилхоліном (антихолінергіками). Давайте подивимося на деякі приклади.
Кураре викликає загибель через м'язовий параліч, блокуючи дію ацетилхоліну на м'язові мембрани (де знайдені нікотинові рецептори); Фізостигмін, з іншого боку, продовжує дію ацетилхоліну шляхом блокування холінестерази, в той час як отрута чорної вдови стимулює надлишкове вивільнення. Нервові гази також блокують цей фермент, внаслідок чого ацетилхолін залишається прив'язаним до його рецепторів; летальний ефект цих газів корисний для дослідження впливу взаємодії ацетилхоліну та його мускаринових рецепторів: кашель, герметичність у грудях, бронхіальна гіперсекреція до набряку легенів, нудота, блювота, діарея, збільшення слиновиділення, міоз і утруднення зору, зниження частоти серцевих скорочень до арешту і нетримання сечі. З іншого боку, внаслідок накопичення ацетилхоліну в нікотинових рецепторах проявляються такі симптоми, як блідість шкіри, тахікардія, артеріальна гіпертензія, гіперглікемія та зміни, що впливають на опорно-руховий апарат, особливо астенію і легке виснаження м'язів, тремтіння і судоми. Для накопичення ацетилхоліну скелетну мускулатуру можна паралізувати і може виникнути смерть через скорочення м'язів. Нарешті, вплив на центральну нервову систему включає тоніко-клонічні скорочення епілептиформного типу, аж до депресії дихальних центрів і до смерті. Це, як правило, відбувається внаслідок асфіксії через параліч діафрагми і міжреберних м'язів. Ботокс, отруйний токсин, що використовується в нескінченних концентраціях в естетичній медицині, також має відношення до ацетилхоліну; насправді, його дією запобігає вивільненню з везикул. Таким чином, ботокс викликає млявий параліч м'язів, стаючи смертельним, коли він сильно зачіпає дихальні; в цьому сенсі він протистоїть дії правця, що характеризується спастичним паралічем, який, однак, не залежить від ацетилхоліну. Пілокарпін, препарат, що використовується в основному в офтальмології для звуження зіниці і стимулювання сльозоточення ока (корисний при лікуванні глаукоми), є мускариновим агоністом; насправді він зв'язується з мускариновими ацетилхоліновими рецепторами. У цьому сенсі пілокарпін протидіє дії атропіну, який замість мускаринового антагоніста і як такий пригнічує активність парасимпатичного (парасимпатолітичного). Атропін блокує мускаринові рецептори, в той час як кураре блокує нікотинові рецептори.
