ACETYLCHOLIN: FUNKCE, SYNTÉZA, MECHANISMUS ÚČINKU - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Acetylcholin je neurotransmiter v určitých systémech a somatický nervový systém ganglion synapse z autonomního nervového systému. Je to chemická látka, která umožňuje fungování velkého počtu neuronů a současně umožňuje provádění různých mozkových činností.

Acetylcholin byl prvním neurotransmiterem izolovaným, konceptualizovaným a charakterizovaným tím, co mnozí vědci tvrdí, že je „nejstarší“ látkou v mozku. Farmakologicky to popsal Henry Hallet Delt v roce 1914 a později jej Otto Loewi potvrdil jako neurotransmiter.

Molekulární struktura acetylcholinu

Hlavní aktivita acetylcholinu je na cholinergním systému, který je zodpovědný za výrobu a syntézu acetylcholinu. Pokud jde o jeho nejdůležitější účinky, zdůrazňuje svalovou kontrakci, pohyb, trávicí a neuroendokrinní procesy a aktivaci kognitivních procesů, jako je pozornost a vzrušení.

Jak acetylcholin působí?

V mozku savců je informace mezi neurony přenášena chemickou látkou zvanou neurotransmiter. Tato látka se uvolňuje při synapse v reakci na specifický stimul a po uvolnění přenáší určité informace do dalšího neuronu.

Neurotransmiter, který je sekretován, působí na specializovaných a vysoce selektivních receptorových místech, takže, protože existují různé typy neurotransmiterů, každý z nich působí v určitých systémech.

Cholinergní neuron může produkovat acetylcholin (ale ne jiné typy neurotransmiterů), stejně tak může produkovat specifické receptory pro acetylcholin, ale ne pro jiné typy neurotransmiterů.

Výměna informací prováděná acetylcholinem se provádí ve specifických neuronech a systémech zvaných cholinergic.

Aby acetylcholin působil, vyžaduje vysílací neuron k produkci této látky a receptorový neuron k produkci cholinergního receptoru, který je schopen transportovat acetylcholin, když je uvolňován z prvního neuronu. Na následujícím obrázku vidíte, jak se acetylcholin uvolňuje do svalových neurotransmiterů:

Syntéza

Mikrograf jádra basalis Meynert, který produkuje acetylcholin v centrálním nervovém systému. Zdroj: Nefron

Acetylcholin je syntetizován z cholinu, základní živiny vytvářené tělem. Cholin se hromadí v cholinergních neuronech reakcí s aktyl CoA a pod enzymatickým vlivem cholin acetyltransferázy.

Tyto tři prvky se nacházejí ve specifických oblastech mozku, kde se bude produkovat acetylcholin, a proto acetylcholin dělá neurotransmiter patřící ke specifickému systému, cholinergnímu systému.

Když najdeme tyto tři látky v neuronu, o kterém jsme právě diskutovali, víme, že se skládá z cholinergního neuronu a že tento neuron bude produkovat acetylcholin interakcí cholinu a odpovídajících enzymatických prvků.

Syntéza acetylcholinu probíhá v neuronu, konkrétně v jádru buňky. Jakmile je syntetizován, opouští acetylcholin jádro neuronu a prochází axonem a dendrity, tj. Částmi neuronu, které jsou zodpovědné za komunikaci a spojení s jinými neurony.

Uvolnění

Molekuly acetylcholinu. Zdroj: Vytvořeno pomocí sady dat a bezplatného programu Rasmol.

Už víme, že funkce této látky spočívá ve spojení a komunikaci specifických neuronů (cholinergních) s jinými specifickými neurony (cholinergními). K provedení tohoto procesu musí být acetylcholin nalezený v neuronu uvolněn, aby mohl cestovat do přijímajícího neuronu.

Aby se acetylcholin uvolnil, vyžaduje přítomnost stimulu, který motivuje jeho výstup z neuronu. Pokud není přítomen akční potenciál prováděný jiným neuronem, nebude acetylcholin schopen odejít.

Aby byl acetylcholin uvolněn, musí akční potenciál dosáhnout nervového terminálu, kde je umístěn neurotransmiter. Když k tomu dojde, stejný akční potenciál vytváří membránový potenciál, což je skutečnost, která motivuje aktivaci vápníkových kanálů.

Kvůli elektrochemickému gradientu je generován příliv iontů vápníku, který umožňuje otevření membránových bariér a uvolnění acetylcholinu.

Jak vidíme, uvolňování acetylcholinu reaguje na chemické mechanismy v mozku, kterých se účastní mnoho látek a různé molekulární účinky.

Přijímače

Struktura nikotinového receptoru. Zdroj: Opossum58

Jakmile je acetylcholin uvolněn, zůstává v zemi nikoho, to znamená, že je mimo neurony a je v intersynaptickém prostoru. Aby mohla být synapse realizována a aby acetylcholin plnil své poslání komunikace s následným neuronem, je nutná přítomnost látek známých jako receptory.

Receptory jsou chemické látky, jejichž hlavní funkcí je přenášet signály vysílané neurotransmiterem. Tento proces se provádí selektivně, takže ne všechny receptory reagují na acetylcholin.

Například receptory jiného neurotransmiteru, jako je serotonin, nebudou zachytávat signály acetylcholinu, takže aby mohl fungovat, musí být spojen s řadou specifických receptorů.

Obecně se receptory, které reagují na acetylcholin, nazývají cholinergní receptory. Najdeme 4 hlavní typy cholinergních receptorů: muskarinové agonistické receptory, nikotinové agonistické receptory, muskarinové antagonistické receptory a nikotinové antagonistické receptory.

Acetylcholinové funkce

Zpracování acetylcholinu na synapse. Zdroj: Smedlib, založený na původním díle Pancrata

Acetylcholin má mnoho funkcí jak na fyzické úrovni, tak na psychologické nebo mozkové úrovni. Tento neurotransmiter je zodpovědný za provádění základních činností, jako je pohyb nebo trávení, a současně se podílí na složitějších mozkových procesech, jako je poznání nebo paměť.

Níže uvádíme přehled hlavních funkcí tohoto důležitého neurotransmiteru.

Funkce motoru

Je to pravděpodobně nejdůležitější aktivita acetylcholinu. Tento neurotransmiter je zodpovědný za produkci svalové kontrakce, kontrolu klidového potenciálu střevního svalu, zvýšení produkce hrotů a modulaci krevního tlaku.

Mírně působí jako vazodilatátor v cévách a obsahuje určitý relaxační faktor.

Neuroendokrinní funkce

Další klíčovou úlohou acetylcholinu je zvýšení sekrece vazopresinu stimulací zadního laloku hypofýzy.

Vasopressin je peptidový hormon, který řídí reabsorpci molekul vody, takže jeho produkce je nezbytná pro vývoj a funkci neuroendokrin.

Podobně acetylcholin snižuje sekreci prolaktinu v zadní hypofýze.

Parasympatické funkce

Acetylcholin hraje důležitou roli při příjmu potravy a při fungování trávicího systému.

Tento neurotransmiter je zodpovědný za zvýšení průtoku krve gastrointestinálním traktem, zvyšuje tonus gastrointestinálního svalu, zvyšuje sekreci endokrinního systému gastrointestinálního traktu a snižuje srdeční frekvenci.

Smyslové funkce

Cholinergní neurony jsou součástí velkého vzestupného systému, takže se také podílejí na senzorických procesech. Tento systém začíná v mozkovém kmeni a inervuje velké oblasti mozkové kůry, kde se nachází acetylcholin.

Hlavní smyslové funkce spojené s tímto neurotransmiterem spočívají v udržování vědomí, přenosu vizuální informace a vnímání bolesti.

Kognitivní funkce

Ukázalo se, že acetylcholin hraje rozhodující roli při tvorbě paměti, schopnosti soustředit se a rozvoji pozornosti a logického uvažování.

Tento neurotransmiter poskytuje ochranné výhody a mohl by omezit výskyt kognitivního úbytku. Ve skutečnosti se ukázalo, že acetylcholin je hlavní ovlivněnou látkou u Alzheimerovy choroby.

Související nemoci

Cesta acetylcholinu v centrálním nervovém systému. Zdroj: BruceBlaus

Acetylcholin se podílí na různých mozkových funkcích, takže deficit těchto látek se může projevit ve zhoršení některých výše diskutovaných aktivit.

Klinicky byl acetylcholin spojen se dvěma hlavními chorobami, Alzheimerovou chorobou a Parkinsonovou chorobou.

Alzheimerova choroba

Pokud jde o Alzheimerovu chorobu, bylo v roce 1976 zjištěno, že v různých oblastech mozku pacientů s tímto onemocněním byly hladiny enzymu cholín acetyltransferázy až o 90% nižší než obvykle.

Tento enzym je životně důležitý pro produkci acetylcholinu, proto se předpokládalo, že Alzheimerova choroba může být způsobena nedostatkem této mozkové látky.

V současné době je tento faktor hlavním vodítkem k příčině Alzheimerovy choroby a zahrnuje velkou část vědecké pozornosti a výzkumu, který se provádí jak na nemoci, tak na vývoji možných léčebných postupů.

Parkinsonovo

Pokud jde o Parkinsonovu chorobu, je souvislost mezi příčinou onemocnění a acetylcholinem méně jasná. Parkinsonova choroba je onemocnění, které postihuje hlavně pohyb, a proto by acetylcholin mohl hrát důležitou roli ve své genezi.

Příčina onemocnění je dnes neznámá a navíc se zdá, že další neurotransmiter, jako je dopamin, hraje důležitější roli a většina léků pro tuto patologii se zaměřuje na funkci tohoto neurotransmiteru.

Úzký vztah mezi dopaminem a acetylcholinem však naznačuje, že ten je v nemoci také důležitým neurotransmiterem.

Reference

1. Perry E, Walker M, Grace J, Perry R. Acetylcholin v mysli: neurotransmiter koreluje vědomí? TINS 1999; 22-6, 273-80.
2. McMahan UJ. Struktura a regulace agrinu. In: Koelle GB. Symposium na cholinergní synapse. Life Science, svazek 50. New York: Pergamon Press; 1992, str. 93-4.
3. Changeux JP, Devillers-Thiéry A. Chemouilli P. Receptor acetylcholinu: "alosterický" protein zapojený do intracelulární komunikace. Science 1984; 225: 1335-45.
4. Duclert A, Chengeux JP. Exprese genu acetylcholinového receptoru na vyvíjející se nervosvalové křižovatce. Physiol Rev 1995; 75: 339-68.
5. Bosboom JL, Stoffers D, Wolters ECh. Role acetylcholinu a dopaminu při demenci a psychóze při Parkinsonově nemoci. J Neural Transm 2003; 65 (Suppl): 185-95.
6. Montgomery, SA and Corn, TH (Eds) Psychofarmakologie deprese Oxford University Press, Britská asociace pro psychofarmakologii, monografie č. 13, 1994.