ACETILHOLĪNS: FUNKCIJAS, SINTĒZE, DARBĪBAS MEHĀNISMS - NEIROPSIHOLOĢIJA - 2025

Acetilholīna ir neiromediatoru noteiktām sistēmām un somatisko nervu sistēma ganglijs sinapses no veģetatīvo nervu sistēmu. Tā ir ķīmiska viela, kas ļauj darboties lielam skaitam neironu un vienlaikus ļauj veikt dažādas smadzeņu darbības.

Acetilholīns bija pirmais neirotransmiters, kuru izolēja, konceptualizēja un raksturoja tas, ko daudzi zinātnieki saka, ka tā ir “vecākā” viela smadzenēs. To farmakoloģiski aprakstīja Henrijs Hallets Delts 1914. gadā, un vēlāk to apstiprināja Otto Loewi kā neirotransmiters.

Acetilholīna molekulārā struktūra

Galvenā acetilholīna darbība attiecas uz holīnerģisko sistēmu, kas ir atbildīga par acetilholīna ražošanu un sintezēšanu. Kas attiecas uz vissvarīgāko iedarbību, tas izceļ muskuļu kontrakcijas, kustības, gremošanas un neiroendokrīnos procesus un tādu kognitīvo procesu aktivizēšanu kā uzmanība un satraukums.

Kā darbojas acetilholīns?

Zīdītāju smadzenēs informāciju starp neironiem pārraida caur ķīmisku vielu, ko sauc par neirotransmiteru. Šī viela tiek atbrīvota sinapsē, reaģējot uz noteiktu stimulu, un, atbrīvojot to, tā pārraida noteiktu informāciju uz nākamo neironu.

Sekrēts neiromediators darbojas uz specializētām un ļoti selektīvām receptoru vietām, tā kā, tā kā ir dažādi neirotransmiteru veidi, katrs no tiem darbojas noteiktās sistēmās.

Holīnerģiskais neirons var ražot acetilholīnu (bet ne cita veida neirotransmiterus), tāpat tas var radīt specifiskus acetilholīna receptorus, bet ne cita veida neirotransmiteru.

Informācijas apmaiņa, ko veic acetilholīns, tiek veikta īpašos neironos un sistēmās, ko sauc par holīnerģiskām.

Lai acetilholīns darbotos, tas prasa raidītāja neironu, lai ražotu šo vielu, un receptoru neironu, lai iegūtu holīnerģisku receptoru, kas spēj pārvadāt acetilholīnu, kad tas tiek atbrīvots no pirmā neirona. Šajā attēlā var redzēt, kā acetilholīns izdalās muskuļu neirotransmiteros:

Sintēze

Meynert kodola bazālais mikrogrāfs, kas centrālajā nervu sistēmā ražo acetilholīnu. Avots: Nefrons

Acetilholīns tiek sintezēts no holīna, būtiska barības viela, ko rada ķermenis. Holīns uzkrājas holīnerģiskos neironos, reaģējot ar acil-CoA un holīna acetiltransferāzes fermentatīvā ietekmē.

Šie trīs elementi ir atrodami specifiskos smadzeņu reģionos, kur tiks ražots acetilholīns, tāpēc acetilholīns padara neirotransmiteru, kas pieder noteiktai sistēmai - holīnerģiskajai sistēmai.

Kad mēs atrodam šīs trīs vielas neironā, par kuru tikko runājām, mēs zinām, ka tas sastāv no holīnerģiskā neirona un ka šis neirons holīna un atbilstošo enzimātisko elementu mijiedarbības rezultātā ražos acetilholīnu.

Acetilholīna sintēze notiek neironā, īpaši šūnas kodolā. Pēc sintezēšanas acetilholīns atstāj neirona kodolu un pārvietojas pa aksonu un dendritiem, tas ir, tām neirona daļām, kuras ir atbildīgas par saziņu un saistību ar citiem neironiem.

Atlaidiet

Acetilholīna molekulas. Avots: izveidots ar datu kopu un bezmaksas programmu Rasmol.

Mēs jau zinām, ka šīs vielas funkcija ir specifisku (holīnerģisku) neironu asociēšana un komunikācija ar citiem specifiskiem neironiem (holīnerģiskiem). Lai veiktu šo procesu, neironā atrastais acetilholīns ir jāatbrīvo, lai nonāktu pie saņēmēja neirona.

Lai atbrīvotos no acetilholīna, nepieciešams tāda stimula klātbūtne, kas motivē tā izeju no neirona. Ja neatrodas cita neirona veikts darbības potenciāls, acetilholīns nevarēs iziet.

Lai atbrīvotos no acetilholīna, darbības potenciālam jāsasniedz nervu spailes, kur atrodas neirotransmiters. Kad tas notiek, tas pats darbības potenciāls rada membrānas potenciālu, kas motivē kalcija kanālu aktivizēšanu.

Pateicoties elektroķīmiskajam gradientam, rodas kalcija jonu pieplūdums, kas ļauj membrānas barjerām atvērties un var atbrīvoties acetilholīns.

Kā redzam, acetilholīna izdalīšanās reaģē uz smadzeņu ķīmiskajiem mehānismiem, kuros piedalās daudzas vielas un dažādas molekulāras darbības.

Uztvērēji

Nikotīna receptora struktūra. Avots: Opossum58

Pēc atbrīvošanas acetilholīns nepaliek neviena cilvēka zemē, tas ir, tas atrodas ārpus neironiem un atrodas intersinaptiskajā telpā. Lai sinapses tiktu realizētas un acetilholīns varētu izpildīt savu uzdevumu sazināties ar secīgo neironu, ir vajadzīgas vielas, kas pazīstamas kā receptori.

Receptori ir ķīmiskas vielas, kuru galvenā funkcija ir pārraidīt neirotransmitera izstarotos signālus. Šis process tiek veikts selektīvi, tāpēc ne visi receptori reaģē uz acetilholīnu.

Piemēram, cita neirotransmitera, piemēram, serotonīna, receptori neuzņems acetilholīna signālus, tāpēc, lai tas darbotos, tas jāsavieno ar virkni īpašu receptoru.

Parasti receptorus, kas reaģē uz acetilholīnu, sauc par holīnerģiskiem receptoriem. Mēs varam atrast 4 galvenos holīnerģisko receptoru veidus: muskarīna agonistu receptori, nikotīna agonistu receptori, muskarīna antagonistu receptori un nikotīna antagonistu receptori.

Acetilholīna funkcijas

Acetilholīna apstrāde sinapsē. Avots: Smedlib, pamatojoties uz Pancrat oriģinālo darbu

Acetilholīnam ir daudz funkciju gan fiziskā, gan psiholoģiskā vai smadzeņu līmenī. Šis neirotransmiters ir atbildīgs par tādu pamata darbību veikšanu kā kustība vai gremošana, un tajā pašā laikā tas piedalās sarežģītākos smadzeņu procesos, piemēram, izziņā vai atmiņā.

Zemāk mēs pārskatām šī svarīgā neirotransmitera galvenās funkcijas.

Motora funkcijas

Tas, iespējams, ir vissvarīgākā acetilholīna darbība. Šis neirotransmiters ir atbildīgs par muskuļu kontrakcijas ražošanu, zarnu muskuļa miera potenciāla kontrolēšanu, tapas palielināšanos un asinsspiediena modulēšanu.

Tas darbojas maigi kā asinsvadu paplašinātājs un satur noteiktu relaksējošu faktoru.

Neiroendokrīnās funkcijas

Vēl viena galvenā acetilholīna loma ir palielināt vasopresīna sekrēciju, stimulējot hipofīzes aizmugurējo daivu.

Vasopresīns ir peptīdu hormons, kas kontrolē ūdens molekulu reabsorbciju, tāpēc tā ražošana ir vitāli svarīga neiroendokrīnas attīstībai un darbībai.

Tāpat acetilholīns samazina prolaktīna sekrēciju hipofīzes aizmugurē.

Parasimpātiskās funkcijas

Acetilholīnam ir liela nozīme pārtikas uzņemšanā un gremošanas sistēmas darbībā.

Šis neirotransmiters ir atbildīgs par asins plūsmas palielināšanu kuņģa-zarnu traktā, palielina kuņģa-zarnu trakta muskuļu tonusu, palielina kuņģa-zarnu trakta endokrīno sekrēciju un samazina sirdsdarbības ātrumu.

Maņu funkcijas

Holīnerģiskie neironi ir daļa no lielās augšupejošās sistēmas, tāpēc viņi arī piedalās maņu procesos. Šī sistēma sākas smadzeņu stumbrā un inervē lielus smadzeņu garozas apgabalus, kur atrodams acetilholīns.

Galvenās maņu funkcijas, kas saistītas ar šo neirotransmiteru, ir apziņas uzturēšana, vizuālās informācijas pārraide un sāpju uztvere.

Kognitīvās funkcijas

Ir pierādīts, ka acetilholīnam ir kritiska loma atmiņas veidošanā, spējā koncentrēties, uzmanības attīstīšanā un loģiskā spriešanā.

Šis neirotransmiters nodrošina aizsargājošus ieguvumus un varētu ierobežot izziņas pasliktināšanās rašanos. Faktiski ir pierādīts, ka acetilholīns ir galvenā Alcheimera slimības ietekmētā viela.

Saistītās slimības

Acetilholīna ceļš centrālajā nervu sistēmā. Avots: BruceBlaus

Acetilholīns piedalās dažādās smadzeņu funkcijās, tāpēc šo vielu deficīts var atspoguļoties dažu iepriekš aprakstīto darbību pasliktināšanā.

Klīniski acetilholīns ir bijis saistīts ar divām galvenajām slimībām, Alcheimera slimību un Parkinsona slimību.

Alcheimera slimība

Kas attiecas uz Alcheimera slimību, 1976. gadā tika atklāts, ka dažādos šīs slimības pacientu smadzeņu reģionos enzīma holīna acetiltransferāzes līmenis bija par 90% zemāks nekā parasti.

Šis enzīms ir ļoti svarīgs acetilholīna ražošanā, tāpēc tika postulēts, ka Alcheimera slimību varētu izraisīt šīs smadzeņu vielas deficīts.

Pašlaik šis faktors ir galvenais pavediens uz Alcheimera cēloņa rašanos un ietver lielu daļu zinātniskās uzmanības un pētījumu, kas tiek veikti gan attiecībā uz šo slimību, gan par iespējamās ārstēšanas attīstību.

Parkinsona

Attiecībā uz Parkinsona slimību saistība starp slimības cēloni un acetilholīnu nav tik skaidra. Parkinsona slimība ir slimība, kas galvenokārt ietekmē kustību, tāpēc acetilholīnam varētu būt nozīmīga loma tā ģenēzē.

Slimības cēlonis mūsdienās nav zināms, un turklāt šķiet, ka vēl viens neirotransmiters, piemēram, dopamīns, spēlē nozīmīgāku lomu, un lielākā daļa šīs patoloģijas zāļu koncentrējas uz šī neirotransmitera funkciju.

Tomēr ciešās attiecības starp dopamīnu un acetilholīnu liek domāt, ka pēdējais ir arī svarīgs neirotransmiters slimībā.

Atsauces

1. Perijs E, Walkers M, Greiss J, Perijs R. Patur prātā acetilholīnu: apziņas neirotransmitera korelācija? TINS 1999; 22-6, 273-80.
2. Makmahans UJ. Agrīna uzbūve un regulēšana. In: Koelle GB. Simpozijs par holīnerģisko sinapsi. Life Science, 50. sēj. New York: Pergamon Press; 1992. lpp. 93-4.
3. Changeux JP, Devillers-Thiryry A. Chemouilli P. Acetilholīna receptors: “allosterisks” proteīns, kas iesaistīts starpšūnu komunikācijā. Zinātne 1984; 225: 1335-45.
4. Kodols A, Chengeux JP. Acetilholīna receptoru gēna ekspresija jaunattīstības neiromuskulārā krustojumā. Physiol Rev 1995; 75: 339-68.
5. Bosboom JL, Stoffers D, Wolters ECh. Acetilholīna un dopamīna loma demences un psihozes gadījumā Parkinsona slimībā. J Neironu transms 2003; 65 (piederumi): 185–95.
6. Montgomerijs, SA un Korns, TH (Eds) Depresijas psihofarmakoloģija Oxford University Press, Lielbritānijas psihofarmakoloģijas asociācija, 1994. gada monogrāfijas Nr. 13.