Припадъците са важен сигнал на тялото за сериозни нарушения. Ацетилхолин - възможно ли е да се увеличи интелигентността

Систематично (IUPAC) име:

2-ацетокси-N,N,N-триметилетанамин

Имоти:

Химична формула - C7H16NO + 2

Моларна маса - 146.2074g mol-1

Фармакология:

Време на полуразпад - 2 минути

Ацетилхолинът (ACC) е органична молекула, която действа като невротрансмитер в повечето организми, включително човешкото тяло. Това е естер на оцетна киселина и холин, химичната формула на ацетилхолина е CH3COO(CH2)2N+(CH3)3, систематичното (IUPAC) наименование е 2-ацетокси-N,N,N-триметилетанамин. Ацетилхолинът е един от многото невротрансмитери в автономната (автономната) нервна система. Той засяга както периферната нервна система (ПНС), така и централната нервна система (ЦНС) и е единственият невротрансмитер, използван в моторния отдел на соматичната нервна система. Ацетилхолинът е основният невротрансмитер във автономните ганглии. В сърдечната тъкан невротрансмисията на ацетилхолин има инхибиторен ефект, което допринася за намаляване на сърдечната честота. От друга страна, ацетилхолинът действа като възбуждащ невротрансмитер в невромускулните връзки на скелетните мускули.

История на създаването

Ацетилхолинът (ACC) е открит за първи път от Хенри Халет Дейл през 1915 г., когато е наблюдаван ефектът на този невротрансмитер върху сърдечната тъкан. Ото Леви потвърди, че ацетилхолинът е невротрансмитер и го нарече Vagusstuff (нещо вагус), тъй като пробата е получена от вагусния нерв. През 1936 г. и двамата получават Нобелова награда за физиология или медицина за работата си. Ацетилхолинът е първият открит невротрансмитер.

функция

Ацетилхолин

Съкращение: ACH

Източници: многократни

Ориентация: многократни

Рецептори: никотинова, мускаринова

Предшественик: холин, ацетил-КоА

Синтезиращ ензим: холин ацетилтрансфераза

Метаболизиращ ензим: ацетилхолинестераза

Ацетилхолинът, като невротрансмитер, има ефект както върху PNS (периферната нервна система), така и върху CNS. Неговите рецептори имат много високи константи на свързване. В ПНС ацетилхолинът активира мускулите и е основният невротрансмитер в автономната нервна система. В ЦНС ацетилхолинът, заедно с невроните, образува невротрансмитерната система, холинергичната система, която насърчава инхибиторната активност.

В PNS

В ПНС ацетилхолинът активира скелетните мускули и е основният невротрансмитер в автономната нервна система. Ацетилхолинът се свързва с ацетилхолиновите рецептори на скелетната мускулна тъкан и отваря лиганд-активирани натриеви канали в клетъчната мембрана. След това натриевите йони навлизат в мускулната клетка, започват да действат в нея и водят до мускулна контракция.Въпреки че ацетилхолинът предизвиква контракция на скелетните мускули, той действа чрез различен тип рецептор (мускарин), за да потисне контракцията на сърдечната мускулна тъкан.

в автономната нервна система

В автономната нервна система ацетилхолинът се освобождава:

Във всички постганглионарни парасимпатикови неврони

Всички преганглионарни симпатикотропни неврони

Ядрото на надбъбречната жлеза е променен симпатикотропен ганглий. Когато се стимулира от ацетилхолин, надбъбречната медула произвежда епинефрин и норепинефрин

В някои постганглионарни симпатикотропни тъкани

В невроните на стимулатора на потните жлези и в самите потни жлези

В централната нервна система

В централната нервна система ацетилхолинът има някои невромодулиращи свойства и засяга гъвкавостта, активирането и системата за възнаграждение. ACH играе важна роля за подобряване на сетивното възприятие по време на събуждане и също така насърчава бдителността. Увреждането на холинергичните (произвеждащи ацетилхолин) системи в мозъка допринася за влошаване на паметта. Ацетилхолинът участва в. Също така наскоро беше разкрито, че намаляването на ацетилхолина може да бъде основна причина за депресия.

Провеждащи пътеки

Има три вида ацетилхолинови пътища в ЦНС

През моста към таламуса и мозъчната кора

През макроклетъчното ядро ​​на окомоторния нерв към кората

септохипокампален път

Структура

Ацетилхолинът е многоатомен катион. Заедно с близките неврони, ацетилхолинът образува невротрансмитерна система, холинергичната система, в мозъчния ствол и базалния преден мозък, която насърчава аксоналното разпространение към различни части на мозъка. В мозъчния ствол тази система произхожда от педункулопонталното ядро ​​и латеродорзалното тегментално ядро, които заедно образуват вентралната тегментална област. В базалния преден мозък тази система произхожда от базалното оптично ядро ​​на Meinert и септалното ядро:

В допълнение, ацетилхолинът действа като важен "вътрешен" предавател в стриатума, който е част от nucleus basalis. Освобождава се чрез холинергичния интерневрон.

Чувствителност и инхибиране

Ацетилхолинът има и други ефекти върху невроните - може да предизвика бавна деполяризация чрез блокиране на тонично активния K + ток, което повишава чувствителността на невроните. Също така, ацетилхолинът е в състояние да активира катионните проводници и по този начин директно да стимулира невроните. Постсинаптичните М4 мускаринови ацетилхолинови рецептори отварят вътрешната клапа на канала на калиеви йони (Kir) и водят до инхибиране. Ефектът на ацетилхолина върху определени видове неврони може да зависи от продължителността на холинергичната стимулация. Например, краткосрочното облъчване на ацетилхолин (няколко секунди) може да допринесе за инхибирането на кортикалните пирамидални неврони чрез мускаринови рецептори, свързани с G-протеинова подгрупа алфа Gq тип. Активирането на M1 рецептора насърчава освобождаването на калций от вътреклетъчния пул, което впоследствие насърчава активирането на проводимостта на калий, което от своя страна инхибира задействането на пирамидални неврони. От друга страна, активирането на М1 тоничния рецептор е силно възбуждащо. По този начин, действието на ацетилхолин върху един и същи тип рецептор може да доведе до различни ефекти в едни и същи постсинаптични неврони, в зависимост от продължителността на активирането на рецептора. Скорошни експерименти с животни разкриха, че кортикалните неврони действително изпитват временни и постоянни промени в местните нива на ацетилхолин, когато търсят партньор. В мозъчната кора тонизиращият ацетилхолин инхибира слой 4 на средните спинови неврони, а в слоеве 2/3 и 5 възбужда пирамидните клетки. Това дава възможност за филтриране на слаби аферентни импулси в слой 4 и увеличаване на импулсите, които ще достигнат слой 2/3 и слой L5 на възбудителя на микросхемата. В резултат на това този ефект на ацетилхолина върху слоевете служи за подобряване на съотношението сигнал/шум във функционирането на мозъчната кора. В същото време ацетилхолинът действа чрез никотиновите рецептори и възбужда определени групи инхибиторни асоциативни неврони в кората, което допринася за отслабването на активността в кората.

Процес на вземане на решение

Една от основните функции на ацетилхолина в мозъчната кора е повишената чувствителност към сензорни стимули, което е форма на внимание. Фазовите увеличения на ацетилхолина по време на зрителна, слухова и соматосензорна стимулация допринесоха за увеличаване на честотата на излъчване на неврони в съответните основни сензорни области на кората. Когато холинергичните неврони в базалния преден мозък са засегнати, способността на животните да разпознават визуални знаци е силно нарушена. Когато се разглеждат ефектите на ацетилхолина върху таламокортикалните връзки, сензорен път за предаване на данни, беше установено, че in vitro прилагането на холинергичния агонист карбахолин в слуховата кора на мишки подобрява таламокортикалната активност. През 1997 г. е използван друг холинергичен агонист и е установено, че активността е подобрена в таламоктичните синапси. Това откритие доказва, че ацетилхолинът играе важна роля в предаването на информация от таламуса до различни части на мозъчната кора. Друга функция на ацетилхолина в мозъчната кора е потискането на предаването на интракортикална информация. През 1997 г. холинергичният агонист мускарин е приложен върху неокортикалните слоеве и е установено, че възбудните постсинаптични потенциали между интракортикалните синапси са потиснати. Прилагането in vitro на холинергичния агонист карбахолин върху слуховата кора на мишки също потиска активността. Оптичният запис, използващ чувствително към стрес багрило в зрителните кортикални лобове, разкрива значително потискане на състоянието на интракортикално възбуждане в присъствието на ацетилхолин. Някои форми на обучение и пластичност в мозъчната кора зависят от наличието на ацетилхолин. През 1986 г. беше установено, че типичното синаптично преразпределение в първичната зрителна кора, което се случва по време на монокулярна депривация, намалява с изчерпването на холинергичните входове към тази област на кората. През 1998 г. беше установено, че многократното стимулиране на базалния преден мозък, основният източник на ацетилхолинови неврони, заедно със звуковото облъчване с определена честота, води до преразпределение на слуховата кора към по-добро. През 1996 г. ефектът на ацетилхолина върху зависимата от опита пластичност е изследван чрез намаляване на холинергичните сигнали в колонната кора на плъхове. При животни с холинергичен дефицит подвижността на мустаците е значително намалена. През 2006 г. беше установено, че активирането на никотинови и мускаринови рецептори в nucleus accumbens на мозъка е необходимо за изпълнение на задачи, за които животните са получавали храна. Ацетилхолинът проявява двусмислено поведение в изследователска среда, което е идентифицирано въз основа на описаните по-горе функции и резултатите, получени от базирани на стимул поведенчески тестове, извършени от субекти. Разликата във времето за реакция между правилно проведените тестове и неправилно проведените тестове при примати се различава обратно пропорционално между фармакологичните промени в нивата на ацетилхолин и хирургичните промени в нивата на ацетилхолин. Подобни данни са получени в проучването, както и при преглед на пушачи след прием на доза никотин (ацетилхолинов агонист).

Синтез и разпад

Ацетилхолинът се синтезира в определени неврони от ензима холинетилтрансфераза от съставките на холин и ацетил-КоА. Холинергичните неврони са отговорни за производството на ацетилхолин. Пример за централен холинергичен регион е nucleus basalis на Meinert в базалния преден мозък. Ензимът ацетилхолинестераза превръща ацетилхолина в неактивните метаболити холин и ацетат. Този ензим се намира в излишък в синаптичната цепнатина и неговата задача е бързо да изчисти свободния ацетилхолин от синапса, което е изключително важно за добрата мускулна функция. Някои невротоксини са способни да инхибират ацетилхолинестеразата, което води до излишък на ацетилхолин в нервно-мускулната връзка и причинява парализа, респираторен и сърдечен арест.

Рецептори

Има два основни класа ацетилхолинов рецептор, никотинов ацетилхолинов рецептор (n-холинергичен рецептор) и мускаринов ацетилхолинов рецептор (m-холинергичен рецептор). Те са получили имената си от лигандите, които активират рецепторите.

N-холинергични рецептори

N-холинергичните рецептори са йонотропни рецептори, пропускливи за натриеви, калиеви и калциеви йони. Стимулиран от никотин и ацетилхолин. Делят се на два основни типа – мускулни и неврални. Мускулите могат да бъдат частично блокирани от кураре, а невроните от хексониум. Основните местонахождения на n-холинергичния рецептор са крайните пластини на мускулите, автономните ганглии (симпатикови и парасимпатикови) и централната нервна система.

никотин

Миастения гравис

Заболяването миастения гравис, което се характеризира с мускулна слабост и умора, се развива, когато тялото не отделя правилно антитела срещу никотиновите рецептори, като по този начин инхибира правилното предаване на ацетилхолиновия сигнал. С течение на времето крайните пластини на двигателния нерв в мускула се разрушават. За лечение на това заболяване се използват лекарства, които инхибират ацетилхолинестеразата - неостигмин, физостигмин или пиридостигмин. Тези лекарства карат ендогенния ацетилхолин да взаимодейства по-дълго със съответните му рецептори, преди да бъде деактивиран от ацетилхолинестеразата в синаптичната цепнатина (областта между нерва и мускула).

М-холинергични рецептори

Мускариновите рецептори са метаботропни и действат върху невроните за по-дълго време. Стимулиран от мускарин и ацетилхолин. Мускариновите рецептори се намират в ЦНС и ПНС на сърцето, белите дробове, горната част на стомашно-чревния тракт и потните жлези. Ацетилхолинът понякога се използва по време на операция на катаракта за свиване на зеницата. Атропинът, съдържащ се в беладона, има противоположен ефект (антихолинергичен), тъй като блокира m-холинергичните рецептори и по този начин разширява зеницата, откъдето всъщност идва и името на растението („bella donna” се превежда от испански като „ красива жена”) - жените са използвали това растение за разширяване на зениците за козметични цели. Използва се вътре в окото, тъй като холинестеразата на роговицата е в състояние да метаболизира локално приложен ацетилхолин, преди да достигне окото. Същият принцип се използва при разширяване на зениците, кардиопулмонална реанимация и др.

Вещества, които влияят на холинергичната система

Блокирането, забавянето или имитирането на действието на ацетилхолина се използва широко в медицината. Веществата, които влияят на ацетилхолиновата система, са или рецепторни агонисти, стимулиращи системата, или антагонисти, които я потискат.

Има два вида никотинови рецептори: Nm и Nn. Nm се намира в невромускулната връзка и насърчава свиването на скелетните мускули чрез потенциала на крайната пластина. Nn причинява деполяризация в автономния ганглий, което води до постганглионен импулс. Никотиновите рецептори насърчават освобождаването на катехоламин от надбъбречната медула и също така са възбуждащи или инхибиращи в мозъка. Както Nm, така и Nn са свързани с Na+ и k+ канали, но Nn е свързан с допълнителен Ca+++ канал.

Агонисти/антагонисти на ацетилхолиновия рецептор

Агонистите и антагонистите на ацетилхолиновия рецептор могат да действат върху рецепторите директно или индиректно чрез повлияване на ензима ацетилхолинестераза, което води до разрушаване на рецепторния лиганд. Агонистите повишават нивото на рецепторна активация, антагонистите го намаляват.

Заболявания

Агонистите на ацетилхолиновия рецептор се използват за лечение на миастения гравис и болестта на Алцхаймер.

Болест на Алцхаймер

Тъй като броят на α4β2 ацетилхолиновите рецептори е намален, по време на лечението се използват лекарства, които инхибират холинестеразата, като галантамин хидробромид (конкурентивен и обратим инхибитор).

Лекарства с директно действиеЛекарствата, описани по-долу, имитират действието на ацетилхолин върху рецепторите. В малки дози те стимулират рецепторите, в големи дози предизвикват изтръпване.

ацетил карнитин

ацетилхолин

бетанехол

карбахолин

цевимелин

мускарин

• пилокарпин

  суберилхолин

  суксаметоний

Инхибитори на холинестеразата

Повечето непряко действащи агонисти на ацетилхолиновия рецептор действат чрез инхибиране на ензима ацетилхолинестераза. Полученото натрупване на ацетилхолин причинява продължително стимулиране на мускулите, жлезите и централната нервна система. Тези агонисти са примери за ензимни инхибитори, те повишават ефикасността на ацетилхолина, като забавят разграждането му; някои се използват като нервнопаралитични агенти (зарин, VX нервнопаралитичен газ) или като пестициди (органофосфати и карбамати). Клинично се използва за обръщане на действието на мускулни релаксанти, за лечение на миастения гравис и симптоми на болестта на Алцхаймер (ривастигмин, който повишава холинергичната активност в мозъка).

Обратими активни съставки

Следните вещества обратимо инхибират ензима ацетилхолинестераза (който разгражда ацетилхолина), като по този начин повишават нивата на ацетилхолин.

Повечето лекарства, използвани при лечението на болестта на Алцхаймер

Донепезил

Ривастигмин

• Едрофоний (разграничава миастенична и холинергична криза)

  Неостигмин (обикновено се използва за обръщане на действието на невромускулни блокери, използвани при анестезия, по-рядко при миастения гравис)

  Физостигмин (използван при предозиране на глаукома и антихолинергични лекарства)

  Пиридостигмин (за лечение на миастения гравис)

  Карбаматни инсектициди (алдикарб)

  Хуперизин А

Необратими активни вещества

Инхибират ензима ацетилхолинестераза.

ехотиофат

Изофлуорофат

Органофосфатни инсектициди (малатион, паратион, азинфос метил, хлорпирифос)

Органофосфат-съдържащи нервнопаралитични агенти (зарин, нервнопаралитичен газ VX)

Жертвите на съдържащи органофосфат нервни агенти обикновено умират от задушаване, тъй като не са в състояние да отпуснат диафрагмата.

Реактивиране на ацетилхолин естераза

Пралидоксим

антагонисти на ацетилхоиновия рецептор

Антимускаринови средства

Блокери на ганглии

Мекамиламин

хексаметоний

триметафан

Невромускулни блокери

Атракуриум

Цизатракуриум

Доксакуриум

Метокурин

Мивакуриум

панкуроний

Рокуроний

Суцинилхолин

тубокуранин

векуроний

Инхибитори на синтеза

Органичните вещества, съдържащи живак, като метилживак, имат силна връзка със сулихидрилните групи, което причинява дисфункция на ензима холин ацетилтрансфераза. Това инхибиране може да доведе до дефицит на ацетилхолин, което може да повлияе на двигателната функция.

Инхибитори на обратното захващане на холин

Гемихолин

Инхибитори на пренапрежение

Ботулинът потиска отделянето на ацетилхолин, а отровата на черната вдовица (алфа-латротоксин) има обратен ефект. Инхибирането на ацетилхолина причинява парализа. При ухапване от черна вдовица съдържанието на ацетилхолин рязко пада и мускулите започват да се свиват. При пълно изтощение настъпва парализа.

Друг/неидентифициран/неизвестен

Суругатоксин

Химичен синтез

Ацетилхолинът, 2-ацетокси-N,N,N-триметилетил амониев хлорид, се синтезира лесно с помощта на различни методи. Например, 2-хлоретанолът реагира с триметиламин и полученият N,N,N-триметилетил-2-етаноламин хидрохлорид, наричан също холин, се ацетилира с андригида на оцетната киселина или ацетил хлорида, за да се получи ацетилхолин. Вторият метод на синтез е следният - триметиламинът реагира с етиленов оксид, който при реакция с хлориден водород се превръща в хидрохлорид, който от своя страна се ацетилира, както вече беше описано по-горе. Ацетилхолинът може да се получи и чрез взаимодействие на 2-хлоретанол ацетат и триметиламин.

Ацетилхолинът осъществява предаването на нервните импулси в холинергичните синапси. Откриването на медиаторната роля на ацетилхолина принадлежи на австрийския фармаколог О. Леви (Loewi). Холинергичните синапси присъстват както в соматичната, така и в автономната нервна система. Моторните влакна на соматичната нервна система инервират скелетните мускули и ацетилхолинът се освобождава от техните окончания. Еферентните пътища на автономната нервна система се състоят от два неврона: първият е разположен в централната нервна система (в мозъчния ствол и гръбначния мозък), вторият е във автономния ганглий, който принадлежи към периферната нервна система (фиг. 5 ). Съответно, процесите на първите неврони образуват преганглионарни влакна, вторият - постганглионарни. В преганглионарните неврони както на симпатиковия, така и на парасимпатиковия отдел на автономната нервна система ацетилхолинът е основният медиатор. Симпатиковият и парасимпатиковият отдел се различават по медиатора, освободен в синапсите на постганглионарното влакно: в симпатиковата нервна система е норадреналин, в парасимпатиковата нервна система е ацетилхолин.
Така ацетилхолинът служи като предавател на импулси от окончанията на всички парасимпатикови постганглионарни влакна, от окончанията на постганглионарните симпатикови влакна, инервиращи потните жлези, от окончанията на всички (както симпатикови, така и парасимпатикови) преганглионарни влакна, от окончанията на мотора нервите на набраздената мускулатура, както и в много централни синапси.

Химически ацетилхолинът е естер на холин и оцетна киселина. Неговият синтез се осъществява в окончанията на нервните влакна от холин алкохол и ацетил-КоА под въздействието на ензима холин ацетилтрансфераза. Скоростта на реакцията на синтез е ограничена от концентрацията на холин в синаптичните окончания. Синтезираният медиатор се отлага във везикули в резултат на активен транспорт с участието на ензима - Mg ^-зависима АТФаза. Основният механизъм за освобождаване на ацетилхолин в синаптичната цепнатина, което води до образуването на постсинаптичен потенциал, е Са2+-зависимата екзоцитоза. Необходимо условие за освобождаването на ацетилхолин е деполяризацията на нервното окончание, което повишава пропускливостта на пресинаптичната мембрана за Ca2+.
Ацетилхолинът е химически нестабилен, в алкална среда бързо се разлага на холин и оцетна киселина. Разрушаването му в холинергичния синапс се катализира от ензима ацетилхолинестераза, открит от О. Леви. Ацетилхолинестеразата се намира на постсинаптичната мембрана до холинергичния рецептор и е един от най-бързо действащите ензими. Бързото разрушаване на медиатора осигурява лабилността на холинергичното нервно предаване. Полученият холин се улавя от транспортните протеини на пресинаптичната мембрана и по-нататък служи за намаляване на ацетилхолина в терминала (фиг. 6).

/> Фиг. 6. Схема на структурата на холинергичния синапс (цитирано от: Маркова I.N., Неженцева M.N., 1997):
AH - ацетилхолин; ХР - холинергичен рецептор; М - мускаринов холинергичен рецептор; H - никотинов холинергичен рецептор; AChE - ацетилхолинестераза; ТМ - транспортен механизъм; СА - холин ацетилтрансфераза; (+) - активиране; (-) - спиране

Действието на ацетилхолина върху мембраната се състои в реакцията му с холинергичните рецептори, които са част от структурата на клетъчната мембрана (фиг. 7). Така реакцията на ацетилхолин с Н-холинергичния рецептор причинява промяна в пространственото разположение на атомите на протеиновата молекула на рецептора. В резултат на това се увеличава размерът на междумолекулните пори на мембраната, образувайки свободен проход за Na+ йони, а след това за K+, и клетъчната мембрана се деполяризира, последвана от реполяризация. Промените в рецепторната молекула, причинени от ацетилхолин, са лесно обратими. След предаване на импулса, след около 1 ms, деполяризацията завършва и се възстановява нормалната пропускливост на мембраната. По това време холинергичният рецептор вече е свободен от връзка с ацетилхолин.
Смята се, че деформацията на рецепторната молекула, причинена от ацетилхолин, води не само до увеличаване на междумолекулните пори на мембраната, но също така допринася за отхвърлянето на ацетилхолин от рецептора. Това отхвърляне е необходимо за взаимодействието на освобождаващия ацетилхолин с ацетилхолинестеразата и последващото му разрушаване (виж фиг. 7).
Веществата, които засягат холинергичните рецептори, могат да причинят стимулиращ (холиномиметичен) или депресиращ (холинергичен) ефект.

О.
C-0-CH2CH2-N(CH3)3


/ C-0-CH2CH2-N(CH3)3
ch3
Ориз. 7. Схема на взаимодействие на ацетилхолин с холинергичния рецептор
и ацетилхолинестераза (цитирано от: Zakusov V.V., 1973):
ХР - холинергичен рецептор; AChE - ацетилхолинестераза; A - аноден център на XP и AChE; E - AChE естеразен център и ChR естерофилен център
Фармакологичните вещества могат да повлияят на следните етапи на синаптичното предаване на холинергичните синапси: синтеза на ацетилхолин; 2) процес на освобождаване на медиатора; 3) взаимодействие на ацетилхолин с холинергични рецептори; 4) разрушаване на ацетилхолин; 5) улавяне от пресинаптичния край на холин, който се образува по време на разрушаването на ацетилхолин. Например, на нивото на пресинаптичните окончания действа ботулиновият токсин, който предотвратява освобождаването на невротрансмитера. Транспортирането на холин през пресинаптичната мембрана (невронно поемане) се инхибира от хемихолин. Холиномиметиците (пилокарпин, цитизин) и антихолинергиците (М-холинергични блокери, ганглийни блокери и периферни мускулни релаксанти) имат директен ефект върху холинергичните рецептори. За инхибиране на ензима ацетилхолинестераза могат да се използват антихолинестеразни средства (прозерин).

Ацетилхолин- един от най-важните невротрансмитери, той осъществява нервно-мускулното предаване, е основният в парасимпатиковата нервна система. Унищожава се от ензим ацетилхолинестераза.

Използва се като лекарствено вещество и във фармакологичните изследвания.

Лекарство

Периферно мускариноподобно действие (мускаринът е този в мухоморката):

- бавен сърдечен ритъм

- спазъм на акомодацията

понижаване кръвно налягане

- разширяване на периферните кръвоносни съдове

- свиване на мускулите на бронхите, жлъчката и пикочния мехур, матката

- повишена перисталтика на стомаха, червата,

- повишена секреция на храносмилателни, потни, бронхиални, слъзни жлези, миоза.

Свиването на зеницата е свързано с намаляване на вътреочното налягане.

Ацетилхолиниграе важна роля като медиатор на централната нервна система (предаването на импулси в мозъка, малките концентрации улесняват, а големите инхибират синаптичното предаване).

Промените в метаболизма на ацетилхолина могат да доведат до нарушена мозъчна функция. Недостигът до голяма степен определя картината на заболяването – болестта на Алцхаймер.

Някои централно действащи антагонисти са психотропни лекарства. Предозирането на антагонисти може да има халюциногенен ефект.

Защо ви трябва

Образуваната в тялото участва в предаването на нервно възбуждане в централната нервна система, вегетативните възли, окончанията на парасимпатиковите, двигателните нерви.

Ацетилхолинсвързани с функциите на паметта. Намаляването на болестта на Алцхаймер води до отслабване на паметта.

Ацетилхолиниграе важна роля при събуждането и заспиването. Събуждането настъпва, когато активността на холинергичните неврони се увеличи.

Физиологични свойства

В малки дози той е физиологичен предавател на нервна възбуда, а в големи дози може да блокира предаването на възбуда.

Този невротрансмитер се влияе от пушенето и яденето на мухоморки.

Ацетилхолинът не е най-известното вещество, но играе важна роля в процеси като памет и учене. Нека повдигнем завесата на тайната над един от най-подценяваните невротрансмитери в нашата нервна система.

Първи сред равни

Фигура 1. Класическият експеримент на Otto Loewy за идентифициране на химичните медиатори на предаването на нервни импулси (1921 г.). Обекти - изолирани и потопени във физиологичен разтвор сърца на две жаби (донор и реципиент). Описанието е дадено в текста. Фигура от en.wikipedia.org, адаптирана.

В популярната научна литература с медицинска и неврофизиологична ориентация най-често става въпрос за три невротрансмитера: допамин, серотонин и норепинефрин. Това до голяма степен се дължи на факта, че нормалните и болестни състояния, свързани с промени в нивото на тези невротрансмитери, са по-достъпни за разбиране и предизвикват по-голям интерес сред читателите. Вече писах за тези вещества, сега е време да обърна внимание на още един медиатор.

Ще става въпрос за ацетилхолин, и ще е символично, като се има предвид, че той беше първиотворен невротрансмитер. В началото на 20 век е имало спор между учени за това как се предава сигнал от една нервна клетка към друга. Някои вярваха, че електрическият заряд, преминал през едно нервно влакно, се предава на друго чрез някакви по-тънки "жици". Опонентите им твърдят, че има вещества, които пренасят сигнал от една нервна клетка към друга. По принцип и двете страни бяха прави: има химически и електрически синапси. Поддръжниците на втората хипотеза обаче се оказаха "вдясно" - химическите синапси преобладават в човешкото тяло.

За да разбере особеностите на предаването на сигнала от една клетка към друга, физиологът Ото Лоуи провежда прости, но елегантни експерименти (фиг. 1). Той стимулира блуждаещия нерв на жабата с електрически ток, което доведе до намаляване на сърдечната честота *. След това Лоуи събра течността около това сърце и я нанесе върху сърцето на друга жаба - и тя също се забави. Това доказа съществуването на определено вещество, което предава сигнал от една нервна клетка към друга. Лоуи даде името на мистериозното вещество vagusstoff("субстанция на блуждаещия нерв"). Сега го познаваме под името ацетилхолин. С въпроса за химическото синаптично предаване се занимава и британецът Хенри Дейл, който открива ацетилхолина дори по-рано от Лоуи. През 1936 г. и двамата учени получават Нобелова награда за физиология или медицина „за своите открития, свързани с химическото предаване на нервните импулси“.

* - За това как сърцето ни се свива - за автоматизма, провеждането на пейсмейкъри и дори забавни канали - прочетете в прегледа " » . - Изд.

Ацетилхолинът (Фигура 2) се произвежда в нервните клетки от холин и ацетилкоензим-А (ацетил-КоА). Ензимът ацетилхолинестераза, разположен в синаптичната цепнатина, е отговорен за разрушаването на ацетилхолина; този ензим ще бъде обсъден подробно по-късно. Структурният план на ацетилхолинергичната система на мозъка е подобен на структурата на други невротрансмитерни системи (фиг. 3). Има редица структури в мозъчния ствол, които секретират ацетилхолин, който се движи по аксоните до базалните ганглии на мозъка. Той има свои собствени ацетилхолинови неврони, чиито процеси се отклоняват широко в кората и проникват в хипокампуса.

Фигура 3. Ацетилхолинова система на мозъка.Виждаме, че в дълбоките части на мозъка има клъстери от нервни клетки (в предния мозък и мозъчния ствол), които изпращат своите процеси към различни части на кората и подкоровите области. В крайните точки ацетилхолинът се освобождава от невронните окончания. Локалните ефекти на невротрансмитера се различават в зависимост от вида на рецептора и неговото местоположение. MS - медиално септално ядро, DB - диагонален лигамент на Broca, nBM - базално магноцелуларно ядро ​​(ядро на Meitner); PPT - pedunculopontine tegmental nucleus, LDT - латерално дорзално тегментално ядро ​​(двете ядра са в ретикуларната формация на мозъчния ствол). Чертеж от , адаптиран.

Ацетилхолиновите рецептори се разделят на две групи - мускариновиИ никотин. Стимулирането на мускариновите рецептори води до промяна в метаболизма в клетката чрез системата на G-протеините* ( метаботропни рецептори), а ефектът върху никотина - до промяна в мембранния потенциал ( йонотропни рецептори). Това се дължи на факта, че никотиновите рецептори са свързани с натриевите канали на повърхността на клетките. Експресията на рецепторите е различна в различните части на нервната система (фиг. 4).

* - За пространствените структури на няколко представители на огромното семейство GPCR рецептори - мембранни рецептори, които действат чрез активирането на G-протеина - са достъпни в статиите: " Рецептори в активна форма"(за активната форма на родопсин)," Структури на GPCR рецептори "в касичката""(за допаминовите и хемокиновите рецептори)" Рецептор за предаване на настроението(около два серотонинови рецептора). - Изд.

Фигура 4. Разпределение на мускариновите и никотиновите рецептори в човешкия мозък. Чертеж от сайта, адаптиран.

Медиатор на паметта и ученето

Ацетилхолиновата система на мозъка е пряко свързана с такова явление като синаптична пластичност- способността на синапса да увеличава или намалява освобождаването на невротрансмитер в отговор на увеличаване или намаляване на неговата активност. Синаптичната пластичност е важен процес за памет и учене, затова учените се опитаха да го намерят в частта от мозъка, отговорна за тези функции - в хипокампуса. Голям брой ацетилхолинови неврони насочват процесите си към хипокампуса и там влияят върху освобождаването на невротрансмитери от други нервни клетки. Начинът, по който се извършва този процес, е доста прост: различни никотинови рецептори (главно видове α 7 и β 2) са разположени върху тялото на неврона и неговата пресинаптична част. Тяхното активиране ще доведе до факта, че преминаването на сигнала през инервираната клетка ще бъде опростено и е по-вероятно да премине към следващия неврон. Най-голямо влияние от този вид изпитват GABAergic неврони - нервни клетки, чийто невротрансмитер е γ-аминомаслената киселина.

GABAergic невроните са важна част от системата, която генерира електрическите ритми на нашия мозък. Тези ритми могат да бъдат записани и изследвани с помощта на електроенцефалограма, широко разпространен изследователски метод в неврофизиологията. Ритмите с различни честоти са обозначени с гръцки букви: 8–14 Hz - алфа ритъм, 14–30 Hz - бета ритъм и т.н. Употребата на стимуланти на ацетилхолиновите рецептори предизвиква появата на тета (0,4–14 Hz) и гама (30–80 Hz) ритми в мозъка. Тези ритми, като правило, придружават активната познавателна дейност. Стимулирането на постсинаптичните мускаринови ацетилхолинови рецептори, разположени върху невроните на хипокампуса (център на паметта) и префронталния кортекс (център на сложно поведение) води до възбуждане на тези клетки и генериране на ритмите, споменати по-горе. Те съпътстват различни когнитивни дейности – например изграждане на времева последователност от събития.

Хипокампусът и префронталната кора играят важна роля в ученето. От гледна точка на рефлексите всяко учене става по два начина. Да приемем, че сте експериментатор и обектът на вашия експеримент е мишка. В първия случай в клетката му се включва светлина (условният стимул) и гризачът получава парче сирене (безусловният стимул), преди светлината да изгасне. Възникващият рефлекс може да се нарече задържани лица. Във втория случай светлината също се включва, но мишката получава лакомство известно време след изгасването на светлината. Този тип рефлекс се нарича следа. Рефлексите от втория тип зависят от осъзнаването на стимулите повече от рефлексите от първия тип. Инхибирането на активността на ацетилхолинергичната система води до факта, че при животните не се развиват следови рефлекси, въпреки че няма проблеми със забавените.

При сравняване на секрецията на ацетилхолин в мозъка на плъхове, които са развили и двата вида рефлекси, са получени интересни данни. Плъхове, които успешно са усвоили времевата връзка между условния и безусловния стимул, показват значително увеличение на нивата на ацетилхолин в медиалния префронтален кортекс (фиг. 5) в сравнение с хипокампуса. Особено значима е разликата в нивата на ацетилхолин при плъхове, които са развили следов рефлекс. Тези гризачи, които не се справят и с двете задачи, откриват приблизително равни нива на невротрансмитера в изследваните области на мозъка (фиг. 6). Въз основа на това може да се заключи, че префронталната кора играе по-голяма роля директно в ученето, а хипокампусът съхранява придобитите знания.

Фигура 5 Освобождаване на ацетилхолин в хипокампуса (HPC) и префронталния кортекс (PFC) на плъхове при успешно рефлексно обучение. Максималното ниво на ацетилхолин се наблюдава в префронталната кора по време на развитието на следовия рефлекс. Чертеж от.

Фигура 6. Освобождаване на ацетилхолин в хипокампуса (HPC) и префронталния кортекс (PFC) на плъхове в случай на „провал“ в ученето.Отчита се почти еднакво съдържание на ацетилхолин в двете зони, независимо от рефлекса. Черпейки от.

Рецептори за внимание

Фигура 7. Разнообразие от ацетилхолинови рецептори (nAChRs) в слоевете на префронталния кортекс. Чертеж от.

За ученето са важни не само интелектът или размерът на паметта, но и вниманието. Без внимание дори най-успешният ученик ще бъде губещ. Ацетилхолинът участва и в процесите, регулиращи вниманието.

Вниманието - фокусирано възприятие или мислене за проблем - е придружено от повишена активност в префронталния кортекс. Ацетилхолиновите влакна се изпращат до фронталния кортекс от дълбоките части на мозъка. Поради факта, че често се нуждаем от бързо превключване на вниманието, съвсем логично е в регулацията на вниманието да участват никотиновите (йонотропни) ацетилхолинови рецептори, а не мускариновите, които причиняват по-бавни и предимно структурни промени в невроните. Увреждането на ацетилхолиновите структури в дълбокия мозък намалява активността на медиалния префронтален кортекс и нарушава вниманието. В допълнение, взаимодействието на дълбоките ацетилхолинови структури с префронталния кортекс не се ограничава до сигнали нагоре по веригата. Невроните на фронталния кортекс също изпращат своите сигнали до подлежащите региони, което ви позволява да създадете саморегулираща се система за поддържане на вниманието. Вниманието се поддържа от действието на ацетилхолина върху пресинаптичните и постсинаптичните рецептори (фиг. 7).

Когато говорим за никотинови рецептори и внимание, възниква въпросът за подобряване на когнитивните функции чрез пушене, тоест въвеждане на допълнителна доза никотин, макар и под формата на цигарен дим. Ситуацията тук е доста ясна и резултатите не дават допълнителен аргумент на пушачите в полза на тяхната зависимост. Никотинът, който идва отвън, нарушава нормалното развитие на мозъка, което може да доведе до нарушения на вниманието(в продължение на много години). Ако сравним пушачи и непушачи, тогава първите показатели за внимание са по-лоши от тези на техните противници. Подобреното внимание при пушачите се получава, когато изпушат цигара след дълго въздържание, когато лошото им настроение и когнитивните проблеми изчезват заедно с дима.

Лекарство за памет

Ако нормално ацетилхолинергичната система на нашия мозък е отговорна за паметта, вниманието и ученето, то болестите, при които този тип предаване в мозъка ни е нарушен, трябва да се проявят със съответните симптоми: загуба на памет, намалено внимание и способност за научаване на нови неща . Тук веднага трябва да направим уговорка, че в хода на нормалното стареене по-голямата част от хората имат намалена способност за запаметяване на нови неща и умствена активност като цяло. Ако тези смущения са достатъчно сериозни, за да пречат на дейностите и ежедневните нужди на възрастния човек (самообслужване), тогава лекарите може да подозират, деменция. Ако искате да научите повече за деменцията, препоръчвам да започнете с Бюлетин на СЗОпосветен на тази патология.

Строго погледнато, деменцията не е едно заболяване, а синдром, който се среща при редица заболявания. Едно от най-честите заболявания, водещи до деменция, е болестта на Алцхаймер. Смята се, че при болестта на Алцхаймер патологичният протеин β-амилоид се натрупва в нервните клетки, което нарушава активността на нервните клетки, което в крайна сметка води до тяхната смърт. В допълнение към тази теория има редица други, които имат свои собствени доказателства. Вероятно при болестта на Алцхаймер протичат различни процеси в мозъчните клетки на различни пациенти, но те водят до подобни симптоми. Въпреки това, β-амилоидът е интересен с това, че може да потисне ефекта, който ацетилхолинът има върху клетката чрез никотиновите рецептори. Ако успеем да засилим ацетилхолинергичното предаване, тогава можем да намалим проявите на болестта и да удължим независимия живот на човек с деменция.

Лекарствата, използвани при деменция, включват инхибитори на ацетилхолинестеразата (AChE), ензим, който разгражда ацетилхолина в синаптичната цепнатина. Употребата на AChE инхибитори води до повишаване на съдържанието на ацетилхолин в междуневронното пространство и подобряване на предаването на сигнала. Проучване на ефективността на AChE инхибиторите при болестта на Алцхаймер установи, че те са в състояние да намалят симптомите на заболяването и да забавят прогресирането му. Трите най-често използвани лекарства от тази група са ривастигмин, галантамин и донепезил- са сравними по ефективност и безопасност. Има и малък, но успешен опит с AChE инхибитори при лечението на музикални халюцинации при възрастни хора.

С помощта на ацетилхолин нашият мозък се учи, фокусира вниманието върху различни обекти и явления от околния свят. Паметта ни "работи" на ацетилхолин, а дефицитът му може да се компенсира с помощта на лекарства. Надявам се, че сте се насладили на вашето запознаване с ацетилхолина.

Литература

1. допаминови заболявания;
2. Серотонинови мрежи;
3. Тайните на синьото петно;
4. Метроном: как да управляваме разрядите? ;
5. Рецептори в активна форма;
6. . невробиол. уча. Мем. 87 (1), 86–92;
7. Flesher M.M., Butt A.E., Kinney-Hurd B.L. (2011). Диференциално освобождаване на ацетилхолин в префронталния кортекс и хипокампуса по време на павловско проследяване и кондициониране на забавяне. невробиол. уча. Мем. 96 (2), 181–191;
8. Gill T.M., Sarter M., Givens B. (2000). Устойчива префронтална невронна активност, свързана с ефективността на визуалното внимание: доказателство за холинергична модулация. J. Neurosci. 20 (12), 4745–4757;
9. Шърман С.М. (2007). Таламусът е повече от просто реле. Curr. мнение невробиол. 17 (4), 417–422;
10. Bloem B., Poorthuis R.B., Mansvelder H.D. (2014 г.). Холинергична модулация на медиалния префронтален кортекс: ролята на никотиновите рецептори във вниманието и регулирането на невронната активност. отпред. Невронни. Вериги. 8 , 17. направи: 10.3389/fncir.2014.00017;
11. Благодаря ви, уважаемо Министерство на здравеопазването, за предупреждението! ; Амилоидният β-протеин потиска медиираните от никотиновия ацетилхолинов рецептор токове в остро изолирани хипокампални СА1 пирамидални неврони на плъх. Синапс. 67 (1), 11–20;
12. Birks J. (2006). Инхибитори на холинестеразата при болестта на Алцхаймер. Библиотеката Cochrane;
13. Кумар А., Сингх А., Екавали. (2015). Преглед на патофизиологията на болестта на Алцхаймер и нейното управление: актуализация. Pharmacol. Представител 67 (2), 195–203;
14. Blom J.D., Coebergh JA, Lauw R., Sommer I.E. (2015). Музикалните халюцинации се лекуват с ацетилхолинестеразни инхибитори. отпред. Психиатрия. 6 , 46. направи: 10.3389/fpsyt.2015.00046..

Ние знаем много малко за мозъка и интелектуалните способности. Въпреки това е безопасно да се каже, че един невротрансмитер, ацетилхолин, е в състояние да увеличи човешките когнитивни способности. Според теорията на Дарвин този невротрансмитер трябва да се синтезира все по-активно с всяко ново поколение. Разбира се, това твърдение е вярно, ако човек не деградира.

Днес обаче няма да говорим за еволюцията, а ще говорим за този медиатор по-подробно, като не забравяме да споменем начините за увеличаване на концентрацията му. Трябва да се каже, че повишаването на нивото на ацетилхолин няма да ви направи щастливи, но може да ускори процеса на усвояване на нова информация. Просто казано, ще научите по-добре.

Ацетилхолин: какво е това?

Невротрансмитерът е отговорен не само за интелектуалните способности на човек, но и за нервно-мускулните връзки, включително автономните. Имайте предвид, че това е едно от първите вещества от тази група, което беше открито от учените и това се случи в началото на миналия век. Важно е да запомните, че високите дози ацетилхолин водят до забавяне на тялото, а малките допринасят за неговото ускоряване. Процесът на синтез на невротрансмитери се активира при получаване на нова информация или възпроизвеждане на стара.

Веществото се произвежда от нервните окончания на аксоните, които са кръстовището на два неврона. Синтезът на ацетилхолин изисква две вещества:

Ацетил коензимът (CoA) се получава от глюкоза.

Холин – намира се в някои храни.

След това невротрансмитерът се поставя в контейнери с кръгла форма, наречени везикули, и се изпраща до пресинаптичния край на неврона. След като везикулата се слее с клетъчната мембрана, ацетилхолинът се освобождава в синаптичната цепнатина.

Ацетилхолинът може да се задържи в синаптичната цепнатина, да проникне в следващия неврон или да се върне обратно. В последния случай невротрансмитерът се поставя обратно във везикулите. Всеки невротрансмитер има тенденция да се свързва със своите рецептори, разположени на втория неврон. Образно казано, рецепторът е вратата, а невротрансмитерът е ключът към нея.

В този случай има два вида ключове, всеки от които е в състояние да отвори определен тип "врата" - мускарин и никотин. За пълно описание на процеса е необходимо да се добави, че специален ензим, ацетилхолинестераза, следи баланса на веществото в синаптичната цепнатина. Ако използвате ноотропи в големи количества, тогава след повишаване на концентрацията на ацетилхолин до определено ниво, този ензим ще започне да работи и ще унищожи излишъка от невротрансмитер в неговите съставни елементи.

Болестта на Алцхаймер драматично влошава паметта, което се дължи именно на прекомерната активност на ацетиленстеразата. Сега, при лечението на това заболяване, лекарствата, които могат да инхибират ензима, показват доста добри резултати. Инхибиторите на ацетиленстеразата обаче имат един недостатък - високата концентрация на ацетилхолин може да навреди на тялото.

Освен това страничните ефекти могат да бъдат доста сериозни, дори до смърт. Някои нервни газове могат да бъдат класифицирани като инхибитори на ацетиленстеразата. Под тяхно влияние концентрацията на невротрансмитера надвишава допустимите граници, което води до свиване на мускулите.

Положителни ефекти на ацетилхолина и неговите недостатъци

Нека започнем с положителните ефекти, които невротрансмитерът, който разглеждаме днес, има:

Когнитивните способности на мозъка се увеличават и човекът става по-умен.

Подобрява паметта.

Подобрява се работата на нервно-мускулните връзки - това е изключително полезно в спорта. Тъй като тялото бързо се адаптира към стреса.

Никакви наркотични вещества не могат да повишат нивото на невротрансмитера, но ще доведат до точно обратния ефект - производството на ацетилхолин е максимално потиснато от халюциногените.

Помага да правите интелигентни планове и ще правите по-малко глупави грешки поради импулсивни решения.

Има само два недостатъка на този невротрансмитер:

Вреден при стресова ситуация, тъй като забавя способността за вземане на бързи решения.

При високи концентрации забавя работата на целия организъм.

Тук обаче е необходимо да се направи малка корекция - всички хора са индивидуални, ако имате комбинация от високи концентрации на ацетилхолин и глутамат, тогава ще бъдете по-бързи и по-решителни. В същото време интелектуалният потенциал няма да претърпи големи промени.

Също така отбелязваме, че невротрансмитерът започва да се произвежда по-активно не само когато пристигне нова информация, но и поради тренировката на мозъка и тялото.

За повишаване на концентрацията на невротрансмитера могат да се използват следните добавки: ацетил l-карнитин, DMAE, лецитин, хиперзин, лекарства за болест на Алцхаймер, хиперзин. Скополамин, атропин и дифенхидрамин ще помогнат за намаляване на нивото на веществото. Също така препоръчваме да се храните правилно, така че концентрацията на ацетилхолин да е висока и на първо място да обърнете внимание на яйцата с ядки.

Ако спортувате, тогава ацетилхолинът ще ви помогне да постигнете по-добри резултати.