ACETYLCHOLÍN: FUNKCIE, SYNTÉZA, MECHANIZMUS ÚČINKU - NEUROPSYCHOLOGY - 2024

Acetylcholín je neurotransmiter v určitých systémoch a somatický nervový systém ganglion synapsie z autonómneho nervového systému. Je to chemická látka, ktorá umožňuje fungovanie veľkého počtu neurónov a súčasne umožňuje vykonávanie rôznych mozgových aktivít.

Acetylcholín bol prvý neurotransmiter izolovaný, konceptualizovaný a charakterizovaný tým, čo mnohí vedci tvrdia, že je „najstaršou“ látkou v mozgu. Farmakologicky ho opísal Henry Hallet Delt v roku 1914 a neskôr ho Otto Loewi potvrdil ako neurotransmiter.

Molekulárna štruktúra acetylcholínu

Hlavnou aktivitou acetylcholínu je cholínergický systém, ktorý je zodpovedný za výrobu a syntézu acetylcholínu. Pokiaľ ide o jeho najdôležitejšie účinky, zdôrazňuje svalovú kontrakciu, pohyb, tráviace a neuroendokrinné procesy a aktiváciu kognitívnych procesov, ako je pozornosť a vzrušenie.

Akým spôsobom acetylcholín účinkuje?

V mozgu cicavcov sa informácie medzi neurónmi prenášajú chemickou látkou nazývanou neurotransmiter. Táto látka sa uvoľňuje pri synapsii v reakcii na špecifický stimul a keď sa uvoľní, prenáša určité informácie do nasledujúceho neurónu.

Vylučovaný neurotransmiter pôsobí na špecializované a vysoko selektívne receptorové miesta, takže, keďže existujú rôzne typy neurotransmiterov, každý z nich pôsobí v určitých systémoch.

Cholinergný neurón môže produkovať acetylcholín (ale nie iné typy neurotransmiterov), rovnako môže produkovať špecifické receptory pre acetylcholín, ale nie pre iné typy neurotransmiterov.

Výmena informácií vykonávaná acetylcholínom sa uskutočňuje v špecifických neurónoch a systémoch nazývaných cholinergikum.

Na pôsobenie acetylcholínu je potrebné, aby neurón vysielača produkoval túto látku, a receptorový neurón, ktorý bude produkovať cholinergný receptor, ktorý je schopný transportovať acetylcholín, keď sa uvoľní z prvého neurónu. Na nasledujúcom obrázku vidíte, ako sa acetylcholín uvoľňuje do svalových neurotransmiterov:

syntéza

Mikrograf jadra basalis Meynert, ktorý produkuje acetylcholín v centrálnom nervovom systéme. Zdroj: Nefrón

Acetylcholín je syntetizovaný z cholínu, základnej živiny generovanej organizmom. Cholín sa hromadí v cholinergných neurónoch reakciou s aktyl CoA a pod enzymatickým vplyvom cholín acetyltransferázy.

Tieto tri prvky sa nachádzajú v špecifických oblastiach mozgu, kde sa bude produkovať acetylcholín, a preto acetylcholín robí neurotransmiter patriaci do špecifického systému, cholinergného systému.

Keď nájdeme tieto tri látky v neuróne, o ktorom sme práve diskutovali, vieme, že pozostáva z cholínergického neurónu a že tento neurón bude produkovať acetylcholín prostredníctvom interakcie cholínu a zodpovedajúcich enzymatických prvkov.

Syntéza acetylcholínu sa uskutočňuje v neuróne, konkrétne v jadre bunky. Akonáhle je syntetizovaný, acetylcholín opúšťa jadro neurónu a prechádza axónom a dendritmi, čo sú časti neurónu, ktoré sú zodpovedné za komunikáciu a spojenie s inými neurónmi.

uvoľnenie

Molekuly acetylcholínu. Zdroj: Vytvorené pomocou súboru údajov a bezplatného programu Rasmol.

Už vieme, že funkcia tejto látky spočíva v spájaní a komunikácii špecifických neurónov (cholinergných) s inými špecifickými neurónmi (cholinergickými). Aby sa tento proces uskutočnil, musí sa acetylcholín nachádzajúci sa v neuróne uvoľniť, aby sa dostal do recipientného neurónu.

Aby sa acetylcholín uvoľnil, vyžaduje prítomnosť stimulu, ktorý motivuje jeho výstup z neurónu. Ak akčný potenciál uskutočňovaný iným neurónom nie je prítomný, acetylcholín nebude môcť odísť.

Aby sa acetylcholín uvoľnil, musí akčný potenciál dosiahnuť nervový terminál, kde je umiestnený neurotransmiter. Ak sa to stane, rovnaký akčný potenciál vytvára membránový potenciál, skutočnosť, ktorá motivuje aktiváciu vápnikových kanálov.

V dôsledku elektrochemického gradientu sa vytvára prítok vápenatých iónov, ktorý umožňuje otvorenie membránových bariér a uvoľnenie acetylcholínu.

Ako vidíme, uvoľňovanie acetylcholínu reaguje na chemické mechanizmy v mozgu, na ktorých sa podieľa mnoho látok a rôzne molekulárne účinky.

prijímača

Štruktúra nikotínového receptora. Zdroj: Opossum58

Akonáhle je acetylcholín uvoľnený, zostáva v krajine nikoho, to znamená, že je mimo neurónov a je v intersynaptickom priestore. Aby sa mohla uskutočniť synapse a aby acetylcholín plnil svoje poslanie komunikácie s po sebe idúcim neurónom, je potrebná prítomnosť látok známych ako receptory.

Receptory sú chemické látky, ktorých hlavnou funkciou je prenášať signály emitované neurotransmiterom. Tento proces sa uskutočňuje selektívne, takže nie všetky receptory reagujú na acetylcholín.

Napríklad receptory iného neurotransmitera, ako je serotonín, nebudú zachytávať signály acetylcholínu, takže aby mohol fungovať, musí byť spojený so sériou špecifických receptorov.

Všeobecne sa receptory, ktoré reagujú na acetylcholín, označujú ako cholinergné receptory. Môžeme nájsť 4 hlavné typy cholinergných receptorov: muskarínové agonistické receptory, nikotínové agonistické receptory, muskarínové antagonistické receptory a nikotínové antagonistické receptory.

Funkcie acetylcholínu

Spracovanie acetylcholínu pri synapsii. Zdroj: Smedlib, založený na pôvodnej práci Pancrata

Acetylcholín má veľa funkcií na fyzickej aj psychologickej alebo mozgovej úrovni. Tento neurotransmiter je zodpovedný za vykonávanie základných aktivít, ako je pohyb alebo trávenie, a súčasne sa podieľa na zložitejších procesoch mozgu, ako sú kognícia alebo pamäť.

Ďalej uvádzame hlavné funkcie tohto dôležitého neurotransmitera.

Funkcie motora

Je to pravdepodobne najdôležitejšia aktivita acetylcholínu. Tento neurotransmiter je zodpovedný za vyvolanie kontrakcie svalov, kontrolu pokojového potenciálu črevného svalu, zvýšenie produkcie hrotov a úpravu krvného tlaku.

Mierne pôsobí ako vazodilatátor v krvných cievach a obsahuje určitý relaxačný faktor.

Neuroendokrinné funkcie

Ďalšou kľúčovou úlohou acetylcholínu je zvýšenie sekrécie vazopresínu stimuláciou zadného laloku hypofýzy.

Vasopresín je peptidový hormón, ktorý riadi reabsorpciu molekúl vody, takže jeho produkcia je nevyhnutná pre vývoj a fungovanie neuroendokrinných buniek.

Podobne acetylcholín znižuje sekréciu prolaktínu v zadnej hypofýze.

Parasympatické funkcie

Acetylcholín hrá dôležitú úlohu pri príjme potravy a pri fungovaní tráviaceho systému.

Tento neurotransmiter je zodpovedný za zvýšenie prietoku krvi v gastrointestinálnom trakte, zvyšuje tonus gastrointestinálneho svalstva, zvyšuje sekréciu gastrointestinálneho traktu a znižuje srdcový rytmus.

Senzorické funkcie

Cholinergné neuróny sú súčasťou veľkého vzostupného systému, takže sa podieľajú aj na zmyslových procesoch. Tento systém začína v mozgovom kmeni a inervuje veľké oblasti mozgovej kôry, kde sa nachádza acetylcholín.

Hlavné senzorické funkcie, ktoré sa spájajú s týmto neurotransmiterom, spočívajú v udržiavaní vedomia, prenose vizuálnych informácií a vnímaní bolesti.

Kognitívne funkcie

Ukázalo sa, že acetylcholín má rozhodujúcu úlohu pri tvorbe pamäte, schopnosti sústrediť sa a pri rozvoji pozornosti a logického zdôvodňovania.

Tento neurotransmiter poskytuje ochranné výhody a mohol by obmedziť výskyt kognitívneho poklesu. V skutočnosti sa ukázalo, že acetylcholín je hlavnou ovplyvnenou látkou pri Alzheimerovej chorobe.

Súvisiace choroby

Cesta acetylcholínu v centrálnom nervovom systéme. Zdroj: BruceBlaus

Acetylcholín sa podieľa na rôznych mozgových funkciách, takže deficit týchto látok sa môže prejaviť zhoršením niektorých vyššie diskutovaných aktivít.

Klinicky je acetylcholín spájaný s dvoma hlavnými chorobami, Alzheimerovou chorobou a Parkinsonovou chorobou.

Alzheimerova choroba

Pokiaľ ide o Alzheimerovu chorobu, v roku 1976 sa zistilo, že v rôznych oblastiach mozgu pacientov s týmto ochorením boli hladiny enzýmu cholín acetyltransferázy až o 90% nižšie ako normálne.

Tento enzým je životne dôležitý pre produkciu acetylcholínu, a preto sa predpokladalo, že Alzheimerova choroba by mohla byť spôsobená nedostatkom tejto mozgovej látky.

V súčasnosti je tento faktor hlavným vodítkom pre príčinu Alzheimerovej choroby a zahŕňa veľkú časť vedeckej pozornosti a výskumu, ktorý sa vykonáva tak v súvislosti s chorobou, ako aj s vývojom možných liečebných postupov.

Parkinsonova choroba

Pokiaľ ide o Parkinsonovu chorobu, spojenie medzi príčinou choroby a acetylcholínom je menej jasné. Parkinsonova choroba je ochorenie, ktoré postihuje hlavne pohyb, a preto by acetylcholín mohol zohrávať dôležitú úlohu pri svojej genéze.

Príčina ochorenia nie je dnes známa a okrem toho sa zdá, že dôležitejší úlohu zohráva ďalší neurotransmiter, ako je dopamín, a väčšina liekov pre túto patológiu sa zameriava na funkciu tohto neurotransmitera.

Úzka súvislosť medzi dopamínom a acetylcholínom však naznačuje, že tento je tiež dôležitým neurotransmiterom pri chorobe.

Referencie

1. Perry E, Walker M, Grace J, Perry R. Acetylcholine v mysli: neurotransmiter koreluje vedomie? DIČE 1999; 22-6, 273-80.
2. McMahan UJ. Štruktúra a regulácia agrínu. In: Koelle GB. Sympózium na cholínergickej synapsii. Life Science, zväzok 50. New York: Pergamon Press; 1992, str. 93-4.
3. Changeux JP, Devillers-Thiéry A. Chemouilli P. Receptor acetylcholínu: „alosterický“ proteín zapojený do vnútrobunkovej komunikácie. Science 1984; 225: 1335 - 45.
4. Duclert A, Chengeux JP. Expresia génu acetylcholínového receptora na vyvíjajúcom sa neuromuskulárnom spojení. Physiol Rev 1995; 75: 339 - 68.
5. Bosboom JL, Stoffers D, Wolters ECh. Úloha acetylcholínu a dopamínu pri demencii a psychóze pri Parkinsonovej chorobe. J Neural Transm 2003; 65 (Suppl): 185-95.
6. Montgomery, SA a Corn, TH (Eds) Psychofarmakológia depresie Oxford University Press, Britská asociácia psychofarmakológie, monografie č. 13, 1994.