Ацетилхолин - это медиатор нервного возбуждения. Ацетилхолин: особенности, препараты, свойства. Что такое ацетилхолин? Эффект ацетилхолина Гормон ацетилхолин функции

Механизм действия ацетилхолина

Холинэргические рецепторы (ацетилхолиновые рецепторы) - трансмембранные рецепторы, лигандом которых является ацетилхолин.

Ацетилхолин служит нейротрансмиттером как в пре-, так и в постганглионарных синапсах парасимпатической системы и в преганглионарных симпатических синапсах, в ряде постганглионарных симпатических синапсов, нервно-мышечных синапсах (соматическая нервная система), а также в некоторых участках ЦНС. Нервные волокна, выделяющие ацетилхолин из своих окончаний, называются холинергическими.

Синтез ацетилхолина происходит в цитоплазме нервных окончаний; запасы его хранятся в виде пузырьков в пресинаптических терминалях. Возникновение пресинаптического потенциала действия ведет к высвобождению содержимого нескольких сотен пузырьков в синаптическую щель. Ацетилхолин, выделяющийся из этих пузырьков, связывается со специфическими рецепторами на постсинаптической мембране, что повышает ее проницаемость для ионов натрия, калия и кальция и приводит к появлению возбуждающего постсинаптического потенциала. Действие ацетилхолина ограничивается путем его гидролиза с помощью фермента ацетилхолинэстеразы.

Специфические холинергические рецепторы с фармакологичесой точки зрения разделяются на никотиновые (Н-рецепторы) и мускариновые (М-рецепторы).

Ацетилхолиновый никотиновый рецептор является одновременно и ионным каналом, т.е. относится к рецепторам-каналоформером, тогда как ацетилхолиновый мускариновый рецепторотносится к классу серпентиновых рецепторов, осуществляющих передачу сигнала через гетеротримерные G - белки.

Холинорецепторы вегетативных ганглиев и внутренних органов различаются.

На постганглионарных нейронах и клетках мозгового вещества надпочечников располагаются N-холинорецепторы (чувствительные к никотину), а на внутренних органах - М-холинорецепторы (чувствительные к алкалоиду мускарину). Первые блокируются ганглиоблокаторами, вторые - атропином.

М-холинорецепторы подразделяются на несколько подтипов:

М1-холинорецепторы располагаются в ЦНС и, возможно, на нейронах парасимпатическихганглиев;

М2-холинорецепторы - на гладких и сердечной мышцах и клетках железистого эпителия.

М3-холинорецепторы располагаются на гладких мышцах и железах.

Селективным стимулятором М2-холинорецепторов служит бетанехол. Пример селективного блокатора М1-холинорецепторов - пирензепин. Этот препарат резко подавляет выработку HCl в желудке.

Стимуляция М2-холинорецепторов через Gi-белок приводит к ингибированию аденилатциклазы, а стимуляция М2-холинорецепторов через Gq-бeлок - к активации фосфолипазы С и образованию ИФ3 и ДАГ (рис. 70.5).

Стимуляция М3-холинорецепторов также приводит к активации фосфолипазы С. Блокатором этих рецепторов служит атропин.

Методами молекулярной биологии были выявлены и другие подтипы М-холинорецепторов, однако они пока недостаточно изучены.

Ацетилхолин (acetylcholine, Ach) [лат. acetum -- уксус, греч. chole -- желчь и лат. -in(e) -- суффикс, обозначающий "подобный"] -- уксусный эфир холина (см. Холин), нейромедиатор, передающий нервное возбуждение через синаптическую щель в парасимпатической нервной системе; синтезируется в тканях при участии холинацетилазы, гидролизуется ферментом ацетилхолинэстеразой. А. обнаружен также в составе некоторых растительных ядов. Впервые выделен из спорыньи в 1914 г. Г. Дейлом. За установление роли А. в передаче нервного импульса он совместно с О. Леви получил Нобелевскую премию за 1936 г.

Ацетилхолин действует через холинергические окончания нервов, концевые мионевральные пластинки и другие холинорецепторы. Находясь в белково-липоидном комплексе (прекурссор), ацетилхолин освобождается при электрическом и нервном возбуждении. Исследованиями Palay в 1956 г. с помощью электронной микроскопии показано накопление капель жидкости в порах синапса, часть из которых лопалась при прохождении нервного импульса. Полагают, что секретируемая жидкость -- ацетилхолин (теория пи-ноцитоза). Выделяясь в холинергических субстанциях сердца, ацетилхолин воздействует на сопредельные клеточные мембраны. Согласно современным взглядам, мебрана несет в покое определенный электрический заряд, обусловленный перераспределением иона К. Концентрация калия в покое много выше внутри клетки, нежели снаружи. Для натрия, наоборот, концентрация снаружи клетки велика, а внутри -- мала. Концентрация ионов натрия внутри клетки остается постоянной благодаря активному удалению его из клетки во время процесса, называемого "натриевым насосом". Калий же проникает на поверхность клетки, оставляя более массивный анион внутри ее, поэтому наружная поверхность клетки получает избыток положительных зарядов, внутренняя -- отрицательных. Чем больше катионов калия выйдет из клетки, тем выше оказывается заряд ее мембраны, и наоборот -- при замедлении выхода калия потенциал мембраны снижается. Прямые измерения потенциала покоя показали, что он равен в миокарде желудочков и предсердий приблизительно 90 мв, в синусовом узле 70 мв. Если по какой-либо причине потенциал мембраны снизится до 50 мв, резко меняются свойства мембраны и она пропускает внутрь клетки значительное количество ионов натрия. Тогда внутри клетки превалируют положительные ионы и мембранный потенциал меняет свой знак. Перезарядка (деполяризация) мембраны вызывает электрический потенциал действия. После сокращения восстанавливаются концентрации калия и натрия, свойственные состоянию покоя (реполяризация).

Установлено, что холинергические (парасимпатомиметические, парасимпатотропные, трофотропные) реакции возникают при действии ацетилхолина (или других соединений холина) на холинорецепторы, субклеточные образования, клетки, ткани, органы или организм в целом. Помимо своего основного (холинергического) действия, ацетилхолин вызывает освобождение калия, связанного белками, повышает или снижает проницаемость биологических мембран, принимает участие в регуляции избирательной проницаемости эритроцитов, изменяет активность отдельных дыхательных ферментов, влияет на активность катепсинов, на обновляемость фосфатной группы в фосфолипидах, на метаболизм макроэр-гических фосфорных соединений, повышает устойчивость отдельных тканей и организма в целом к гипоксии. Коштоянц высказал предположение, что, осуществляя медиаторное действие, ацетилхолин вступает в круг тканевых биохимических превращений.

Нормальный механизм автоматизма в сердце основан на спонтанном уменьшении потенциала синусового узла до --50 мв (генераторный потенциал). Это происходит в синусовом узле посредством особого метаболического процесса, основанного на снижении проницаемости мебраны для калия. Ацетилхолин, напротив, специфически увеличивает проницаемость для К мембраны синусового узла, тем самым повышая выход К и препятствуя развитию генераторного потенциала. Поэтому частота сердечных сокращений падает. Если же концентрацию ацетилхолина увеличить еще более, то генераторный потенциал развивается настолько медленно, что мембраны синусового узла теряют способность развивать потенциал действия (аккомодация мембраны). Наступает остановка сердца. Повышение проницаемости для калия под влиянием ацетилхолина обусловливает более быстрый процесс восстановления потенциала покоя мембраны (реполяризацию). Введенный ацетилхолин разносится кровью не всегда равномерно. Поэтому в предсердии этот процесс ускоренной реполяризации также может идти неравномерно, что при сохранившемся возбуждении синусового узла проявляется как трепетание и мерцание предсердий. Желудочки сердца, лишенные холинергических окончаний, остаются нечувствительными к ацетилхолину. Активация центров автоматизма II порядка (пучка Гиса) связана со свойством волокон Пуркинье развивать спонтанную деполяризацию так же, как это происходит в синусовом узле.

Немедиаторное действие ацетилхолина в целостном организме представляет один из наименее изученных и наиболее спорных разделов гуморально-гормональной регуляции функций. Установлено, что холинергические (парасимпатомиметические, парасимпатотропные, трофо-тропные) реакции возникают при действии ацетилхолина (или других соединений холина) на холинорецепторы, субклеточные образования, клетки, ткани, органы или организм в целом. Помимо своего основного (холинергического) действия, ацетилхолин вызывает освобождение калия, связанного белками, повышает или снижает проницаемость биологических мембран, принимает участие в регуляции избирательной проницаемости эритроцитов, изменяет активность отдельных дыхательных ферментов, влияет на активность катепсинов, на обновляемость фосфатной группы в фосфолипидах, на метаболизм макроэргических фосфорных соединений, повышает устойчивость отдельных тканей и организма в целом к гипоксии. Коштоянц высказал предположение, что, осуществляя медиаторное действие, ацетилхолин вступает в круг тканевых биохимических превращений. А торможение действия ацетилхолина в какой-то мере функционально эквивалентно увеличению концентрации дофамина.

Биохимический эффект ацетилхолина заключается в том, что его присоединение к рецептору открывает канал для прохождения ионов Na и К через мембрану клетки, что ведет к деполяризации мембраны. Блокирование действия ацетилхолина чревато серьезными проблемами, вплоть до смертельного исхода. Именно в этом заключается биохимическое действие нейротоксинов. Ниже показаны структуры двух наиболее сильных нейро-токсинов - хистрионикотоксина и хлорида D-тубокурарина. Как и ацетил-холин, молекула D-тубокурарина содержит аммониевые фрагменты. Она блокирует место присоединения ацетилхолина к рецептору, исключает передачу нервного сигнала, предотвращает перенос ионов через мембрану. Создается ситуация, называемая параличом живой системы.

Влияние ацетилхолина на сердце.

Холинергические механизмы. На наружной мембране кардиомиоцитов представлены, в основном, мускаринчувствительные (М-) холинорецепторы. Доказано наличие в миокарде и никотинчувствительных (N-) холинорецепторов, однако их значение в парасимпатических влияниях на сердце менее ясно. Плотность мускариновых рецепторов в миокарде зависит от концентрации мускариновых агонистов в тканевой жидкости. Возбуждение мускариновых рецепторов тормозит активность пейсмекерных клеток синусного узла и в то же время увеличивает возбудимость предсердных кардиомиоцитов. Эти два процесса могут привести к возникновению предсердных экстрасистол в случае повышения тонуса блуждающего нерва, например ночью во время сна. Таким образом, возбуждение М-холинорецепторов вызывает снижение частоты и силы сокращений предсердий, но повышает их возбудимость.

Ацетилхолин угнетает проводимость в атриовентрикулярном узле. Это связано с тем, что под влиянием ацетилхолина возникает гиперполяризация клеток атриовентрикулярного узла вследствие усиления выходящего калиевого тока. Таким образом, возбуждение мускариновых холинорецепторов оказывает противоположное, по сравнению с активацией B-адренорецепторов, действие на сердце. При этом снижается частота сердечных сокращений, угнетается проводимость и сократимость миокарда, а также потребление миокардом кислорода. Возбудимость предсердий в ответ на применение ацетилхолина возрастает, тогда как возбудимость желудочков, напротив, уменьшается.

Ацетилхолин относится к числу самых важных нейромедиаторов мозга. Самая выдающаяся роль ацетилхолина реализуется в нейромышечной передаче, где он является возбуждающим трансмиттером. Известно, что ацетилхолин может оказывать как возбуждающее, так и ингибирующее действие. Это зависит от природы ионного канала, который он регулирует при взаимодействии с соответствующим рецептором.

Нейротрансмиттер ацетилхолин высвобождается из везикул в пресинаптических нервных терминалях и связывается как с никотиновыми рецепторами, так и мускариновыми рецепторами на поверхности клетки. Эти два типа ацетихолиновых рецепторов значительно отличается как по структуре, так и по функциям.

Ацетилхолин - уксуснокислый эфир холина, является медиатором в нервно-мышечных соединениях, в пресинаптических окончаниях мотонейронов на клетках Реншоу, в симпатическом отделе вегетативной нервной системы - во всех ганглионарных синапсах, в синапсах мозгового вещества надпочечников и в постганглионарных синапсах потовых желез; в парасимпатическом отделе вегетативной нервной системы - также в синапсах всех ганглиев и в постганглионарных синапсах эффекторных органов. В ЦНС ацетилхолин обнаружен во фракциях многих отделов мозга, иногда в значительных количествах, однако центральных холинэргических синапсов обнаружить не удалось.

Ацетилхолин синтезируется в нервных окончаниях из холина, который поступает туда с помощью неизвестного пока транспортного механизма. Половина поступившего холина образуется в результате гидролиза ранее высвободившегося ацетилхолина, а остальная часть, по-видимому, поступает из плазмы крови. Фермент холин-ацетилтрансфераза образуется в соме нейрона и примерно за 10 дней транспортируется по аксону к пресинаптическим нервным окончаниям. Механизм поступления синтезированного ацетилхолина в синаптические пузырьки пока неизвестен.

По-видимому, лишь небольшая часть (15-20%) запаса ацетилхолина, который хранится в пузырьках, составляет фракцию немедленно доступного медиатора, готовую к высвобождению - спонтанно или под влиянием потенциала действия.

Депонированная фракция может мобилизоваться только после некоторой задержки. Это подтверждается, во-первых, тем, что вновь синтезированный ацетилхолин высвобождается примерно вдвое быстрее, чем ранее присутствовавший, во-вторых, при нефизиологически высоких частотах стимуляции количество ацетилхолина, высвобождаемое в ответ на один импульс, падает до такого уровня, при котором количество ацетилхолина, высвобождаемое в течение каждой минуты, остается постоянным. После блокады поглощения холина гемихолинием из нервных окончаний высвобождается не весь ацетилхолин. Следовательно, должна быть третья, стационарная фракция, которая, возможно, не заключена в синаптические пузырьки. Видимо, между этими тремя фракциями может происходить обмен. Гистологические коррелянты этих фракций еще не выяснены, но предполагают, что пузырьки, расположенные около синаптической щели, составляют фракцию немедленно доступного медиатора, тогда как остальные пузырьки соответствуют депонированной фракции или ее части.

На постсинаптической мембране ацетилхолин связывается со специфическими макромолекулами, которые называются рецепторами. Эти рецепторы, вероятно, представляют собой липопротеин с молекулярной массой около 300 000. Ацетилхолиновые рецепторы расположены только на наружной поверхности постсинаптической мембраны и отсутствуют в соседних постсинаптических областях. Плотность их составляет около 10 000 на 1 кв. мкм.

Ацетилхолин служит медиатором всех преганглионарных нейронов, постганглионарных парасимпатических нейронов, постганглионарных симпатических нейронов, иннервирующих мерокриновые потовые железы, и соматических нервов. Он образуется в нервных окончаниях из ацетил-КоA и холина под действием холинацетилтрансферазы. В свою очередь, холин активно захватывается пресинаптическими окончаниями из внеклеточной жидкости. В нервных окончаниях ацетилхолин хранится в синаптических пузырьках и высвобождается в ответ на поступление потенциала действия и вход двухвалентных ионов кальция. Ацетилхолин относится к числу самых важных нейромедиаторов мозга.

Если концевая пластинка подвергается действию ацетилхолина в течение нескольких сотен миллисекунд, то мембрана, деполяризованная вначале, постепенно реполяризуется, несмотря на постоянное присутствие ацетилхолина, то есть постсинаптические рецепторы инактивируются. Причины и механизм этого процесса пока не изучены.

Обычно действие ацетилхолина на постсинаптическую мембрану продолжается всего 1-2 мс, потому что часть ацетилхолина диффундирует из области концевой пластинки, а часть гидролизуется ферментом ацетилхолинэстеразой (т.е. расщепляется на неэффективные компоненты холин и уксусную кислоту). Ацетилхолинэстераза в больших количествах имеется в концевой пластинке (так называемая специфическая или истинная холинэстераза), однако холинэстеразы имеются также в эритроцитах (также специфические) и в плазме крови (неспецифические, т.е. расщепляют и другие эфиры холина). Поэтому ацетилхолин, который диффундирует из области концевой пластинки в окружающее межклеточное пространство и поступает в кровоток, тоже расщепляется на холин и уксусную кислоту. Большая часть холина из крови снова поступает в пресинаптические окончания.

Действие ацетилхолина на постсинаптическую мембрану постганглионарных нейронов может быть воспроизведено никотином, а на эффекторные органы - мускарином (токсин мухомора). В связи с этим возникла гипотеза о наличие двух типов макромолекулярных рецепторов ацетилхолина, и его действие на эти рецепторы называется никотиноподобным или мускариноподобным. Никотоноподобное действие блокируется основаниями, а мускариноподобное - атропином.

Вещества, действующие на клетки эффекторных органов так же, как холинэргические постганглионарные парасимпатические нейроны, называются парасимпатомиметическими, а вещества, ослабляющие действие ацетилхолина - парасимпатолитическими.

Список литературы

холинергический рецептор ацетилхолин нейрон

1. Харкевич Д.А. Фармакология. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004

2. Зеймаль Э.В., Шелковников С.А. - Мускариновые холинорецепторы

3. Сергеев П.В., Галенко-Ярошевский П.А., Шимановский Н.Л., Очерки биохимической фармакологии, М., 1996.

4. Хуго Ф. Нейрохимия, М, "Мир", 1990 г.

5. Сергеев П.В., Шимановский Н.Л., В.И. Петров, Рецепторы, Москва - Волгоград, 1999 г.

Двигательные волокна соматической нервной системы иннервируют скелетные мышцы, и с их окончаний выделяется ацетилхолин. Эфферентные проводящие пути вегетативной нервной системы состоят из двух нейронов: первый расположен в центральной нервной системе (в стволе головного мозга и спинном мозге), второй - в вегетативном ганглии, который относится к периферической нервной системе (рис. 5). Соответственно отростки первых нейронов формируют преганглионарные волокна, вторых - постганглионарные. В преганглионарных нейронах и симпатического, и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы основным медиатором служит ацетилхолин. Различаются же симпатический и парасимпатический отделы по медиатору, высвобождающемуся в синапсах постганглионарного волокна: в симпатической нервной системе это норадреналин, в парасимпатической - ацетилхолин.
Таким образом, ацетилхолин служит передатчиком импульсов с окончаний всех парасимпатических постганглионарных волокон, с окончаний постганглионарных симпатических волокон, иннервирующих потовые железы, с окончаний всех (как симпатических, так и парасимпатических) преганглионарных волокон, с окончаний двигательных нервов поперечно-полосатых мышц, а также во многих центральных синапсах.

Химически ацетилхолин представляет собой сложный эфир холина и уксусной кислоты. Его синтез проходит в окончаниях нервных волокон из спирта холина и ацетил-КоА под влиянием фермента холинацетилтрансферазы. Скорость реакции синтеза лимитируется концентрацией холина в синаптических окончаниях. Синтезированный медиатор депонируется в везикулах в результате активного транспорта с участием фермента - Mg^-зависимая АТФаза. Основным механизмом выделения ацетилхолина в синаптическую щель, в результате чего формируется постсинаптический потенциал, служит Са2+-зависимый экзоцитоз. Деполяризация нервного окончания, которая увеличивает проницаемость пресинаптической мембраны для Са2+, - необходимое условие выделения ацетилхолина.
Ацетилхолин химически нестоек, в щелочной среде быстро распадается на холин и уксусную кислоту. Разрушение его в холинергическом синапсе катализируется ферментом ацетилхолинэстера- зой, открытым О. Леви. Ацетилхолинэстераза находится на постсинаптической мембране рядом с холинорецептором и является одним из самых быстродействующих ферментов. Быстрое разрушение медиатора обеспечивает лабильность холинергической нервной передачи. Образовавшийся холин захватывается белками-транспортерами пресинаптической мембраны и служит далее для восстановления ацетилхолина в терминали (рис. 6).

6. Схема строения холинергического синапса (цит. по: Маркова И. Н., Неженцева М. Н., 1997):
АХ - ацетилхолин; ХР - холинорецептор; М - мускариновый холинорецептор; Н - никотиновый холинорецептор; АХЭ - ацетилхолинэстераза; ТМ - транспортный механизм; ХА - холинацетилтрансфераза; (+) - активация; (-) - торможение

Действие ацетилхолина на мембрану состоит в его реакции с хо- линорецепторами, входящими в структуру клеточной мембраны (рис. 7). Так, реакция ацетилхолина с Н-холинорецептором вызывает изменение пространственного расположения атомов белковой молекулы рецептора. В результате увеличивается размер межмоле- кулярных пор мембраны, образуя свободный проход для ионов Na+, а затем и К+, и происходит деполяризация клеточной мембраны с последующей реполяризацией. Вызываемые ацетилхолином изменения молекулы рецептора легко обратимы. После передачи импульса уже приблизительно через 1 мс заканчивается деполяризация и восстанавливается обычная проницаемость мембраны. К этому времени холинорецептор уже свободен от связи с ацетилхолином.
Полагают, что вызываемая ацетилхолином деформация молекулы рецептора приводит не только к увеличению межмолекулярных пор мембраны, но и способствует отторжению ацетилхолина от рецептора. Отторжение это необходимо для взаимодействия освобождающего ацетилхолина с ацетилхолинэстеразой и его последующего разрушения (см. рис. 7).
Вещества, влияющие на холинорецепторы, способны вызывать стимулирующий (холиномиметический) или угнетающий (холинолитический) эффект.

о.
C-0-CH2CH2-N(CH3)3


/ C-0-CH2CH2-N(CH3)3
сн3
Рис. 7. Схема взаимодействия ацетилхолина с холинорецептором
и ацетилхолинэстеразой (цит. по: Закусов В. В., 1973):
ХР - холинорецептор; АХЭ - ацетилхолинэстераза; А - анодный центр ХР и АХЭ; Э - эстеразный центр АХЭ и эстерофильный центр ХР
Фармакологические вещества могут воздействовать на следующие этапы синаптической передачи холинергических синапсов: синтез ацетилхолина; 2) процесс высвобождения медиатора; 3) взаимодействие ацетилхолина с холинорецепторами; 4) разрушение ацетилхолина; 5) захват пресинаптическим окончанием холина, образующегося при разрушении ацетилхолина. Например, на уровне пресинаптических окончаний действует ботулиновый токсин, препятствующий высвобождению медиатора. Транспорт холина через пресинаптическую мембрану (нейрональный захват) угнетается гемихолином. Непосредственное влияние на холинорецепторы оказывают холиномиметики (пилокарпин, цитизин) и холинолитики (М- холиноблокаторы, ганглиоблокаторы и периферические миорелак- санты). Для угнетения фермента ацетилхолинэстеразы могут быть использованы антихолинэстеразные средства (прозерин).

Помимо дофаминергической системы в патогенезе шизофрении принимают участие и другие нейротрансмиттерные системы. Наибольшее значение здесь имеют такие нейротрансмиттеры, как ацетилхолин, норэпинефрин, глутамат и (таблица 12).

Таблица 12. Нейрофармакология рецепторов, потенциально принимающих участие в патогенезе шизофрении

Начиная с 1937 г. в медицинской литературе стали появляться работы, в которых отмечалась важная роль ацетилхолина в деятельности ЦНС. Этому способствовало обнаружение широкого распространения холинергических систем в нервной системе и определение их значения в передачи возбуждения на разных уровнях нервной системы.

Сегодня известно, что ацетилхолин выполняет функцию медиатора в холинергической системе. Он синтезируется из холина и ацетил-КоА в окончаниях холинергических нейронов под действием холинацетилтрансферазы (ХАТ). В настоящее время холинореактивные системы делят на м-(мускариночувствительные) и н-(никотиночувствительные) системы. Эти системы обнаружены как в периферических отделах нервной системы, так и в разных структурах головного мозга.

Группы холинергических нейронов в основном локализованы в медиальном ядре перегородки, базальных гигантоклеточных ядрах (супраоптическое и паравентрикулярное), ядрах моста, в диагональной связке, полосатом теле, в прилежащем ядре (nucleus accumbence). В последних двух образованиях сосредоточены преимущественно дофаминергические нейроны. Аксоны холинергических нейронов проецируются на кору больших полушарий, в область и гиппокампа.

Ацетилхолин является преимущественно возбуждающим медиатором, хотя в ряде случаев может выполнять и тормозную функцию.

Холинергические нейроны участвуют в реализации функций памяти и обучения, регуляции движений. В ретикулярной формации мозга они принимают участие в контроле за уровнем бодрствования.

Ацетилхолин

• Память
• Базисное внимание
• Обучение
• Уровень бодрствования
• Периферическая мышечная активность
• Уровень активности вегетативной нервной системы

В спинном мозге ацетилхолин выполняет функцию нейромедиатора в синапсах, образуемых альфа-мотонейронами на клетках Рейншоу, такую же функцию это соединение осуществляет в нервно-мышечных синапсах скелетных мышц.

Скорость реакции синтеза ацетилхолина лимитируется концентрацией холина в синаптическом окончании. Синтезированный медиатор депонируется в синаптических везикулах в результате активного транспорта с участием Mg 2±зависимой АТФазы.

Основным механизмом выделения ацетилхолина в синаптическую щель, способствующим формированию постсинаптического потенциала действия, является Ca2±зависимый экзоцитоз. Деполяризация нервного окончания, увеличивающая проницаемость пресинаптической мембраны для Ca2+, является необходимым условием выделения ацетилхолина.

После взаимодействия медиатора с рецептором, ацетилхолин разрушается под действием ацетилхолинестэразы (АХЭ), локализованной на постсинаптической мембране. Образовавшийся при расщеплении свободный холин с помощью специфической системы транспорта подвергается обратному захвату в пресинаптических окончаниях (Ещенко Н.Д., 2004).

Активация холинергических нейронов вызывает возбуждение эффекторных клеток и опосредуется холинорецепторами (ХР), которые на основании избирательной чувствительности к никотину и мускарину были разделены на два типа: никотиновые (н-) и мускариновые (м-) холинорецепторы.

Никотиновые рецепторы опосредуют быстрые и краткосрочные эффекты, мускариновые - медленные и длительные. Кроме того, известно, что н-ХР относятся к инотропным, а м-ХР к метаботропным рецепторам.

Некоторые психофармакологические препараты, например, такие как экстракт белладонны, обладают блокирующим эффектом по отношению к холинореактивным системам подкорковых образований головного мозга. Препарат тропацин, влияющий на н-холинореактивные системы и, в частности, на центральные н-холинорецепторы, оказался эффективным при паркинсонизме. Амизил и метамизил, легко проникающие в ЦНС через гематоэнцефалический барьер, влияют на центральные н-холинореактивные системы. Одни холинолитические препараты в свое время было предложено использовать в качестве транквилизаторов (анксиолитиков), другие, влияющие на н-холинореактивные системы (циклодол), стали применять при паркинсонизме.

В конце 90-х годов ХХ столетия ряд ученых Германии, Австралии и США предложил «мускаринергическую теорию» происхождения шизофрении, в которой важное значение в генезе этого заболевания отводится медиатору мускарину.

В нейронной сети больных шизофренией в последнее время был обнаружен дефицит никотина , что, согласно R. Freedman et al. (2006), делает понятным стремление последних к интенсивному потреблению никотина с помощью курения табака. По мнению авторов, нарушение межнейронного функционирования в первую очередь зависит от измененной активности альфа - 7 - никотинового рецептора.

АЦЕТИЛХОЛИН - медиатор нервного возбуждения. Синтезируется в организме из аминоспирта холина и уксусной кислоты. Биологически очень активное вещество.

Ацетилхолин оказывает многостороннее действие на организм. Основная функция - медиация нервных импульсов. Нервные волокна и соответствующие им нейроны, осуществляющие передачу нервных импульсов посредством ацетилхолина, называются холинергическими. К ним относятся мотонейроны, иннервирующие скелетные мышцы; преганглионарные нейроны парасимпатических и симпатических нервов; постганглионарные нейроны всех парасимпатических и некоторых симпатических нервов (матки, потовых желез) и некоторые нейроны центральной нервной системы. Все холинергические волокна содержат холинацетилтрансферазу - специфический фермент, с помощью которого происходит синтез ацетилхолина. Ацетилхолин находится в нервных окончаниях в пузырьках, из которых он изливается в синаптическую щель в момент прихода нервного импульса. Освобождение ацетилхолина нервными окончаниями носит квантовый характер. По-видимому, содержимое пузырька и составляет ту наименьшую порцию ацетилхолина (квант), которая может быть выделена. В нормальных условиях каждый нервный импульс вызывает выделение нескольких сотен квантов ацетилхолина. Взаимодействуя со специфической макромолекулой на постсинаптической мембране - холинорецептором, ацетилхолин повышает проницаемость мембраны для ионов: возникает постсинаптический потенциал, который изменяет возбудимость эффекторной клетки, а в случае нервно-мышечного синапса является непосредственной причиной генерации потенциала действия. Эффект ацетилхолина прекращается под влиянием фермента ацетилхолинэстеразы (см. Холинэстеразы), который гидролизует ацетилхолин на малоактивный холин и уксусную кислоту, а также вследствие простой диффузии ацетилхолина из синаптической щели. В молекуле ацетилхолина есть две активные группы, обеспечивающие взаимодействие с холинорецептором: заряженная триметиламмониевая группа (катионная «головка»), которая реагирует с анионной группой в холинорецепторе, и сильно поляризованная сложноэфирная группа, реагирующая с так называемым эстерофильным участком холинорецептора.

Различают два вида действия ацетилхолина: мускариноподобное и никотиноподобное. Мускариноподобное действие проявляется эффектами, аналогичными тем, которые возникают при раздражении парасимпатических нервов гладких мышц, сердца, желез, и снимается атропином; никотиноподобное выражается возбуждением вегетативных ганглиев и мозгового вещества надпочечников, а также скелетной мускулатуры и снимается большими дозами никотина, гексонием, тубокурарином. В соответствии с этим холинореактивные системы разных органов обозначают как м-холинореактивные (мускариночувствительные) и н-холинореактивные (никотиночувствительные) .

В обычных условиях преобладает мускариноподобное действие ацетилхолина. При инстилляции ацетилхолина в глаз происходит сужение зрачка и спазм аккомодации, снижается внутриглазное давление. При попадании в общий кровоток наблюдается снижение кровяного давления, вызванное расширением сосудов (коронарные сосуды человека ацетилхолин суживает) и в меньшей степени замедлением сердечной деятельности, усиление двигательной активности желудочно-кишечного тракта, сокращение мускулатуры бронхов, желчного и мочевого пузыря, матки, усиление секреции желез с холинергической иннервацией, особенно слюнных и потовых.

Никотиноподобное действие ацетилхолина на вегетативные ганглии и надпочечники проявляется после атропинизации и при использовании более высоких доз. Оно выражается в прессорном эффекте. Ацетилхолин также стимулирует никотиночувствительные системы каротидных клубочков и рефлекторно возбуждает дыхание.

Все эффекты ацетилхолина можно усилить путем предварительного введения антихолинэстеразных веществ (эзерин, прозерин и др.). При обычных путях введения ацетилхолин не проникает через гемато-энцефалический барьер и не оказывает влияния на центральную нервную систему. Многообразие эффектов ацетилхолина, среди которых могут оказаться нежелательные, ослабляющие друг друга, а также кратковременность действия крайне ограничивают его применение в медицинской практике. Ацетилхолин широко используют при экспериментальном исследовании функций холинергических структур в виде хорошо растворимой соли - ацетилхолина хлорида (Acetylcholini chloridum, Acetylcholinum chloratum; список Б). Форма выпуска: ампулы по 5 мл, содержащие 0,2 г препарата.

Ацетилхолин как медиатор аллергических реакций

Сходство картины отравления ацетилхолином у собак с картиной развития у них анафилактического шока (см.) позволило предположить непосредственное участие холинергических процессов, имеющих место в деятельности некоторых органов, в механизме аллергических реакций этих органов. Таким органом является, напр., язык собаки, имеющий парасимпатическую иннервацию. Предполагалось, что точкой приложения антигена в сенсибилизированном органе служат окончания парасимпатических нервов. Это было подтверждено экспериментально. Введение антигена в сосуды языка сенсибилизированной собаке вызывает явный сосудорасширяющий эффект. В норме эти явления не наблюдаются. При выключении парасимпатической иннервации половины языка путем предварительного (за месяц до опыта) вылущения подчелюстной и подъязычных слюнных желез и вместе с ними подчелюстных и подъязычных периферических узлов парасимпатического иннервационного аппарата сосудов языка собаки полностью снимается описанная выше реакция сосудов этой половины языка на антиген. Вместе с тем при перерезке язычного нерва характер сосудистой реакции на антиген не меняется, что свидетельствует об отсутствии реакции на антиген чувствительных окончаний соматических нервов. Участие ацетилхолина в процессах распространения отравления в организме маловероятно. Роль анафилактического яда в этом смысле выполняют, очевидно, более стойкие продукты распада ткани, к которым относятся активные кинины, серотонин, гистамин и др. Таким образом, ацетилхолиновая гипотеза патогенеза аллергии ни в какой степени не противоречит представлению об участии гистамина в качестве одного из важных звеньев в механизме аллергической альтерации ткани. Участие ацетилхолина и холинергических процессов в механизме «органной» аллергии, то есть в условиях его действия in loco nascendi в соответствующих холинергических синапсах, имеет значение существенного, а в ряде структур и основного звена в определении функциональных выражений аллергии. К таким структурам относятся синаптические связи в вегетативной и центральной нервной системе, парасимпатическая сосудодвигательная иннервация, иннервация сердца и т. д. Вероятно, в них изменяется активность холинэстеразы, увеличивается скорость освобождения ацетилхолина при возбуждении их специфическим антигеном и, что самое важное, в них появляется возбудимость к специфическому антигену, который совершенно или почти совершенно отсутствовал в нормальном состоянии.

Библиография: Аничков С. В. и Гребенкина М. А. Фармакологическая характеристика холинорецепторов центральной нервной системы, Бюлл. эксперим. биол, и мед., т. 22, № 3, с. 28, 1946; Кибяков А. В. Химическая передача нервного возбуждения, М.- Л., 1964, библиогр.; Михельсон М. Я. и Зеймаль Э.В. Ацетилхолин, о молекулярном механизме действия, Л., 1970, библиогр.; Руководство по фармакологии, под ред. Н. В. Лазарева, т. 1, с. 137, Л., 1961; Турпаев Т. М. Медиаторная функция ацетилхолина и природа холино-рецептора, М., 1962; Э к к л с Д. Физиология синапсов, пер. с англ., М., 1966, библиогр.; Central cholinergic transmission and its behavioral aspects, Fed. Proc., v. 28, p. 89, 1969, bibliogr.; Dale H.H. The action of certain esters and ethers of choline, and their relation to muscarine, J. Pharmacol., v. 6, p. 147, 1914; Goodman L. S. a. G i 1 m a n A. Pharmacological basis of therapeutics, N. Y., 1970; Katz B. The release of neural transmitter substances, Springfield, 1969, bibliogr.; Michelson M. J. a. Danilov A. F. Cholinergic transmissions, в кн.: Fundament. biochem. Pharmacol., ed. by Z. M. Bacq, p. 221, Oxford a. o., 1971.

H. Я. Лукомская, М. Я. Михельсон; А. Д. Адо (алл.).

Ацетилхолицин представляет собой нейромедиатор, осуществляющий связующие функции в организме человека. Это соединение доводит импульсы до мышц и целого ряда органов. Оно используется в исследованиях, при этом его лекарственное значение в настоящее время невелико вследствие существенных побочных эффектов при большой дозе и наличия более действенных аналогов.

Общие сведения

Ацетилхолин имеет формулу CH 3 -CO 2 -CH 2 -CH 2 -N(CH 3) 3 .

Ацетилхолин - это органическое соединение, которое выступает в организме как , в том числе в парасимпатической нервной системе и в нервно-мышечном синапсе. В качестве нейромедиатора данное соединение обладает следующими характеристиками:

• его синтез происходит в пресинаптическом нейроне;
• аккумуляция ацетилхолина происходит в пузырьках;
• это соединение выделяется в прямой пропорции к силе стимула, вызывающего такое выделение (частоте импульсации);
• постсиноптическое действие этого вещества прямым образом иллюстрируется с помощью микроинофореза;
• дезактивировать данный медиатор можно с помощью действенных механизмов.

Определено, что лишь соединения, у которых наблюдается каждая из данных характеристик, могут рассматриваться как медиаторы.

В химическом плане ацетилхолин является сложным эфиром, образованным холином и уксусной кислотой.

В организме данное вещество синтезируется посредством холинэстеразы - особого фермента. При его разрушении происходит образование уксусной кислоты и оксида. Соединение нестойкое и под влиянием ацетилхолинэстеразы оно также распадается весьма быстро.

Также возможно получить его искусственным путем в форме одной и из солей, к примеру, хлорида. Полученный таким способом препарат (ацетилхолин-хлорид) применяют для исследования в сфере фармакологии и в редких случаях как лекарственный препарат. Выпускается соединение в виде ампулы объёмом 5 миллилитров, в которых находится 0,1 либо 0,2 грамма сухого вещества. Для инъекций его растворяют в стерильной воде объёмом 2–5 миллилитров.

Ацетилхолин представляет собой кристаллическую массу белого цвета или бесцветные кристаллы.

Классификация холиновых белков (какие бывают и их специфика)

Холиновые белки подразделяются на воздействующие на н-холинорецепторы и м-холинорецепторы. Холинрецепторы - макромолекулы белка сложной структуры, которые располагаются на наружной стороны постсинаптической мембраны.

Первые из нихотиночувствительные, отсюда и буква «н» в их названии. Они встречаются внутри нервно-мышечных структур и ганглионных синапсов.

Вторая разновидность белков приобрела букву «м», поскольку они являются мускариночувствительными. Они присутствуют в области холинергических постганглионарных нервов. Иначе говоря, в сердце, гладкой мускулатуре и железах.

В нервной системе ацетилхолин синтезируется с участием глюкозы. При ее распаде возникают ацетильные группы, выделяется энергия. Благодаря этой энергии возникает аденозинтрифосфат, а уже посредством этого соединения происходит фосфорилирование соединений промежуточного характера, требуемых для синтеза. Предпоследняя стадия - это формирование ацетилкофермента А, из которого следом при реакции с холином возникает уже сам ацетилхолин.

При этом механизм попадания холинов в место образования ацетилхолина для реакции с ацетилкоферментом А в настоящее время неизвестен. Предполагается, что его половина поступает в это место из плазмы крови, а ещё половина остается после гидролиза прежнего

Синтез данного вещества происходит в нервных окончаниях внутри цитоплазмы аксонов. После этого соединение складируется в синаптических везикулах (пузырьках), В отдельном подобном органоиде находится от 1000 до 10000 молекул этого соединения. Предполагается, что примерно 15–20% объема данного вещества в пузырьках составляет количество ацетилхолина, доступное к немедленному использованию. Прочий хранящийся в везикулах запас может быть активирован для использования лишь спустя некоторое время после соответствующего сигнала.

Распад ацетилхолина в человеческом организме происходит весьма быстро. Запускается данный процесс ацетилхолинэстераза, специальный фермент.

Функции

Функция ацетилхолина - служить медиатором внутри ЦНС (центральной нервной системы). Это вещество влияет на передачу импульсов от одних разделов головного мозга к другим. При этом небольшое содержание данного вещества способствует передаче импульсов, а его значительное количество - тормозит её.

Также ацетилхолин служит для передачи к мускулам тела. При нехватке данного вещества сила, с которой сокращаются мускулы, падает. Недостаток именно данного соединения приводит к тому, что человека начинает страдать болезнью Альцгеймера.

Действие ацетилхолина выражается в более медленном ритме сердцебиения, снижении артериального давления, увеличении диаметра кровеносных сосудов периферического расположения. Соединение улучшает перистальтику в пищеварительном тракте (кишечнике и желудке). Также его присутствие усиливает сокращательную способность мускулатуры целого ряда органов, включая мочевой и желчный пузыри, матку, а также бронхи. Ацетилхолин усиливает железную секрецию, в частности у слёзных, потовых, бронхиальных и пищеварительных желёз.

Помимо этого он вызывает сужение зрачка (миоз), этот эффект становится следствием более интенсивных сокращение управляющей радужной оболочкой круговой мышцы, на которую воздействуют находящиеся в глазодвигательном нерве постганглионарные холинергетические волокна. .Такое сужение зрачка чаще всего идет в сочетании с уменьшением внутриглазного давления. Это обусловлено тем, что при таком сужении происходит расширение шлеммова канала, а также пространства в углу, образуемом радужной оболочкой и роговицей. Вследствие этого жидкость получает большую возможность для оттока из глазной внутренней среды.

Также ацетилхолин служит для улучшения концентрации внимания путем выработки нейронов, располагающихся в .

Ещё одна функция соединения - это влияние на засыпание и пробуждение. Спящий просыпается, после того как возрастает интенсивность деятельности холинергических нейронов, располагающихся в стволе головного мозга, а также в переднем мозге в базальных ядрах.

Ацетилхолицин, выработанный искусственно, используют для лечения лишь в некоторых случаях. Это обусловлено тем, что при пероральном приёме данное соединение быстро подвергается гидролизации, в результате чего его всасывания со слизистых желудочно-кишечного тракта не происходит. При введении его в организм иным образом, в том числе посредством инъекций он также не оказывает существенного воздействия на центральную нервную систему. Именно поэтому сейчас в большинстве случаев от него отказываются.

Также требуется иметь в виду, что ацетилхолин сужает вены в сердце. Если ввести пациенту чрезмерную дозу данного вещества, то результатом может стать брадикардия, падение артериального давления, аритмия, потливость и иные неблагоприятные эффекты.