Aš noriu viską žinoti

Acetilcholinas

Pin
Send
Share
Send


Acetilcholinas, dažnai sutrumpintai ACh, yra maža, organinė molekulė, kuri yra cholino ir acto rūgšties darinys ir tarnauja kaip svarbus neurotransmiteris. Neurotransmiteriai yra cheminiai junginiai, perduodantys informaciją per tarpą (sinapsę) tarp vieno neurono (nervinės ląstelės) ir gretimos ląstelės (neurono, raumens ląstelės, liaukos ląstelės). Acetilcholino atveju jis yra aktyvus tiek neuronų sinapsėse, tiek raumenų ląstelių stimuliavime neuromuskulinėje sankryžoje. Tai taip pat stimuliuoja liaukų sekreciją.

Būdamas neurotranmeris sinapsėse nuo neurono iki neurono, acetilcholinas atpalaiduojamas vieno neurono aksonų galiniu galu, reaguodamas į elektrinį impulsą, ir keliauja per mikroskopinę sinapsę milisekundėmis į gretimo neurono dendritus, kur jis atpažįstamas. per receptorių vietą. Tada neuromediatorius stimuliuoja elektrinio impulso tęsinį gretimame neurone.

Elektrinis neurono stimuliavimas, kaip neuronų ir raumenų jungčių neuromediatorius, išskiria acetiholiną, kuris gali stimuliuoti tokius raumenis kaip griaučių raumenys, lygieji raumenys ir širdies audiniai. Acetilcholinas yra naudojamas tiek susitraukiant skeleto raumenims, tiek sulėtinant širdies plakimą.

Acetilcholino sintezė, transportavimas, laikymas ir veikimas atskleidžia nepaprastą ir sudėtingą gamtoje matomą koordinaciją, apimančią elektrinių impulsų pavertimą cheminiais siųstuvais, įvairias fermentų katalizuojamas chemines reakcijas, acetilcholino receptorius, kalcio jonų kanalus ir natrio kanalus. neuromediatorių po to, kai jie suveikė, ir pan.

Acetilcholino veikimo mechanizmo atradimas ir tų žinių pritaikymas plėtojant atspindi įvairių rezultatų, kurie gali kilti dėl pirminio atradimo, įvairovę. Žinios apie acetilcholino vaidmenį gyvosiose sistemose buvo pritaikytos kuriant insekticidus, kuriais siekiama pagerinti žmogaus gyvenimą; jis taip pat buvo naudojamas kuriant nervinius agentus, tokius kaip Sarino dujos, pagrįstus pagrindinio fermento inaktyvavimu procese.

Acetilcholinas buvo pirmasis identifikuotas neuromediatorius.

Apžvalga

Pranešimų perdavimui sankryžoje tarp nervinės ir kitos ląstelės reikia, kad elektriniai signalai būtų paversti cheminiais signalais. Cheminis pasiuntinys vadinamas neuromediatoriumi.

Acetilcholinas sintetinamas neuronuose, naudojant fermento cholino acetiltransferazę. Jis laikomas neuronų gale membranomis uždarytose pūslelėse (sinapsinėse pūslelėse) ir išleidžiamas reaguojant į nervo impulsą, einantį žemyn per neuroną.

Acetilcholinas yra daugelio organizmų, įskaitant žmones, periferinėje nervų sistemoje (PNS) ir centrinėje nervų sistemoje (CNS) išskiriami neuromediatoriai (Blakemore ir Jennett 2001). Periferinė nervų sistema (PNS) yra ta stuburinių nervų sistemos dalis, esanti už galvos ir nugaros smegenų ribų, kurią sudaro centrinė nervų sistema (CNS). Periferinė nervų sistema yra padalinta į du posistemius - somatinę nervų sistemą ir autonominę nervų sistemą. Autonominė nervų sistema yra ta periferinės nervų sistemos dalis, kuri beveik neveikia sąmoningo (nevalingo) valdymo ir kurią sudaro širdies raumenys, lygieji raumenys ir egzokrininės bei endokrininės liaukos. Somatinę nervų sistemą sudaro kaukolės ir stuburo nervai, kurie inervuoja skeleto raumenų audinius ir yra labiau kontroliuojami savanoriškai (Anissimov 2006; Towle 1989).

Autonominėje nervų sistemoje acetilcholinas tarnauja kaip neurotransmiteris tiek nervų-nervų sinapsėse (tiek simpatiniame, tiek parasimpatiniame skyriuose) ir yra atpalaiduojamas parasimpatinių nervinių skaidulų galuose ant lygiųjų (neprivalomų) raumenų, širdies. ir liaukos ląstelės (Blakemore ir Jennett 2001). Vėlesniu atveju tai sukelia lygiųjų raumenų (tokių kaip žarnyne) susitraukimą, liaukų sekreciją, širdies ritmo ir susitraukimo jėgos sulėtėjimą.

Somatinėje nervų sistemoje acetilcholinas veikia tarp motorinių nervų ir skeleto raumenų skaidulų (ląstelių) visose neuromuskulinėse sankryžose (Blakemore ir Jennett 2001). Raumenų pluošto ląstelių membrana yra arti nervo išsiskyrimo vietos variklio galinėje plokštelėje. Sinapsė tarp nervų ir raumenų ląstelių yra tokia maža, kad acetilcholinas veikia beveik iš karto, pradėdamas cheminių ir fizinių įvykių, sukeliančių raumens susitraukimą, seriją (Blakemore ir Jennett 2001). Acetilcholino veikimas taip pat greitai nutraukiamas, maždaug per 10 milisekundžių, daugiausia dėl fermento (cholinesterazės), skaidančio siųstuvą (Blakemore ir Jennett 2001).

Centrinėje nervų sistemoje acetilcholinas tarnauja kaip svarbus smegenų nervų-nervų sinapsių siųstuvas.

Chemija ir bendras procesas

Acetilcholinas yra acto rūgšties ir cholino esteris, kurio cheminė formulė yra CH3KOKAS2CH2N+(CH3)3. Ši struktūra atsispindi sisteminiame pavadinime, 2-acetoksi-N, N, N-trimetiletanaminium.

Acetilcholinas (ACh) pirmą kartą buvo atpažintas 1914 m. Henry Hallett Dale dėl savo veiksmų širdies audinyje. Jį kaip neurotransmiterį patvirtino Otto Loewi, kuris iš pradžių jam suteikė pavadinimą vagusstoff, nes jis buvo paleistas iš makšties nervo. Abu už savo darbą gavo 1936 m. Nobelio fiziologijos ar medicinos premiją.

Acetilcholinas gaminamas neurone ir gabenamas į aksonų gnybtą, kur jis yra supakuotas į šimtus tūkstančių mažų, membranomis sujungtų maišelių, vadinamų vezikulėmis. Kai veiksmo potencialas keliauja į sinapsę, greita depoliarizacija sukelia kalcio jonų kanalų atsidarymą. Kalcio, kurio ląstelėje paprastai nedaug, dabar patenka į nervą. Tada kalcis skatina šimtų pūslelių transportavimą į sinapsinę membraną; pūslelių ir ląstelių membranos saugiklis, dėl kurio išsiskiria supakuoti neurotransmiteriai, mechanizmas, vadinamas egzocitozė.

Tada neuromediatorius išsisklaido per sinapsinį plyšį ir prisijungia prie gretimų ląstelių receptorių.

Vėliau atliktas darbas parodė, kad kai acetilcholinas jungiasi su acetilcholino receptoriais ant skeleto raumenų skaidulų, jis membranoje atidaro ligandų turinčius natrio kanalus. Tada natrio jonai patenka į raumenų ląstelę, skatindami raumenų susitraukimą. Acetilcholinas, indukuodamas griaučių raumenų susitraukimus, skatina širdies raumens skaidulų susitraukimą. Šis skirtumas yra susijęs su receptorių struktūros skirtumais tarp skeleto ir širdies skaidulų. Acetilcholinas taip pat naudojamas smegenyse, kur jis linkęs sukelti sužadinimo veiksmus. Liaukos, kurios gauna impulsus iš autonominės nervų sistemos parasimpatinės dalies, taip pat yra stimuliuojamos.

Sintezė ir skaidymas

Kai kuriuose neuronuose acetilcholinas sintetinamas cholino acetiltransferazės fermento, gauto iš junginių cholino ir acetil-CoA, pagalba. Organiniai gyvsidabrio junginiai turi didelį afinitetą sulfhidrilo grupėms, o tai sukelia fermento cholino acetiltransferazės disfunkciją. Šis slopinimas gali sukelti acetilcholino trūkumą ir turėti įtakos motorinei funkcijai.

Paprastai fermentas acetilcholinesterazė paverčia acetilcholiną neveikliais metabolitais cholinu ir acetatu. Šio fermento gausu sinapsiniame plyšyje, o jo vaidmuo greitai šalinant laisvą acetilcholiną iš sinapsės yra būtinas tinkamai raumenų funkcijai. Tai greitas fermentas, galintis greitai hidrolizuoti acetilcholiną. 10000 acetilcholino molekulių per sekundę gali būti hidrolizuojami vienos šio fermento molekulės.

Naikinantis organinių fosfatų turinčių nervų agentų (pavyzdžiui, Sarino dujų) poveikis atsiranda dėl negrįžtamo šio fermento inaktyvavimo. Aktyvūs komponentai jungiasi su aminorūgšties serino liekana (sudedamąja dalimi), esančioje acetilcholinesterazės aktyviojoje vietoje, ir slopina fermentą. Dėl susidarančio acetilcholino kaupimosi nuolat stimuliuojami raumenys, liaukos ir centrinė nervų sistema; aukos dažniausiai miršta nuo uždusimo, nes negali susiaurinti diafragmos. Kiti organiniai fosfatai ir kai kurie karbamatai yra veiksmingi insekticidai, nes jie slopina vabzdžių acetilcholinasterazę. Kita vertus, kadangi acetilcholino trūkumas smegenyse buvo susijęs su Alzheimerio liga, kai kurie vaistai, slopinantys acetilcholinesterazę, yra naudojami gydant šią ligą.

Išleidimo vietos

  • Acetilcholinas išsiskiria autonominėje nervų sistemoje:
    • prieš ir po ganglioninių parasimpatinių neuronų
    • preganglioniniai simpatiniai neuronai (taip pat postganglioniniai sudomotoriniai neuronai, t. y. tie, kurie kontroliuoja prakaitavimą)

Botulinas veikia slopindamas acetilcholino išsiskyrimą. Nuo juodo našlės voro nuodai sukelia atvirkštinį poveikį.

  • Visi preganglioniniai autonominiai pluoštai, įskaitant:
    • Visos preganglioninės simpatinės skaidulos
    • Visos preganglioninės parasimpatinės skaidulos
    • Preganglioniniai simpatiniai pluoštai suprarenalinei medulai, modifikuotam simpatiniam ganglijui. Aktyvavus acetilcholinu, jis išskiria adrenaliną ir noradrenaliną.
  • Visi postganglioniniai parasimpatiniai pluoštai
  • Kai kurie postganglioniniai simpatiniai pluoštai
    • Sekretorinės skaidulos prakaito liaukoms
    • Vazodilatatorių skaidulos į skeleto raumenų kraujagysles

Acetilcholino receptoriai ir farmakologija

Ląstelių membranose yra dvi pagrindinės acetilcholino receptorių (AChR) klasės: nikotininiai acetilcholino receptoriai (nAChR) ir muskarininiai acetilcholino receptoriai (mAChR). Jie įvardijami dėl ligandų, naudojamų receptoriams atrasti. Nikotinas imituoja acetilcholino ir nikotino receptorių bei muskarino (grybų alkaloidas) poveikį Amanita muscaria) imituoja acetilcholiną prie muskarininių receptorių (Blakemore ir Jennett 2001). Skeleto raumenys turi nikotino receptorius, tuo tarpu muskarininiai repetitoriai yra lygiuosiuose raumenyse, liaukose ir širdyje.

Nikotino AChRs yra jonotropiniai receptoriai, pralaidūs natrio, kalio ir chlorido jonams. Juos stimuliuoja nikotinas ir acetilcholinas bei blokuoja kuratoriai. Dauguma periferinių AChR yra nikotininės, tokios kaip širdies ir kraujagyslių ar neuromuskulinės sankryžos. Jie taip pat aptinkami plačiai pasiskirstant per smegenis, tačiau santykinai nedaug.

Muskarino receptoriai yra metabolizuojami ir ilgą laiką veikia neuronus. Juos stimuliuoja muskarinas ir acetilcholinas, o blokuoja atropinas. Muskarino receptoriai randami tiek centrinėje, tiek periferinėje nervų sistemoje, širdyje, plaučiuose, viršutiniuose virškinimo trakto ir prakaito liaukose.

Augalų ekstraktai Amanita muscaria Šis junginys įtraukė šį junginį, o jo poveikis muskarininiams AChR, kurie padidino vyzdžio dydį, praeityje buvo naudojamas patrauklumui daugelyje Europos kultūrų. Dabar acetilcholinas kartais naudojamas atliekant kataraktos operacijas, kad būtų galima greitai suformuoti mokinį. Jis turi būti vartojamas į akis, nes ragenos cholinesterazė metabolizuoja vietiškai vartojamą ACh, kol ji gali difuzuoti į akis. Jis parduodamas prekės pavadinimu Miochol-E (CIBA Vision). Panašūs vaistai yra naudojami sukelti miriazę (vyzdžio išsiplėtimą) gaivinant kardio-plaučius ir daugelyje kitų situacijų.

Liga myasthenia gravis, kuriai būdingas raumenų silpnumas ir nuovargis, atsiranda tada, kai organizmas netinkamai gamina antikūnus prieš acetilcholino receptorius, taigi slopina tinkamą acetilcholino signalo perdavimą. Laikui bėgant variklio galinė plokštė sunaikinama. Vaistai, kurie konkurencingai slopina acetilcholinesterazę (pvz., Neostigminas arba fizostigminas), yra veiksmingi gydant šį sutrikimą. Jie leidžia endogeniniu būdu atpalaidavusiam acetilcholinui daugiau laiko sąveikauti su atitinkamu jo receptoriumi, prieš tai jį inaktyvuojant acetilcholinesterazės tarpo sankryžoje.

Blokuoti, kliudyti ar pamėgdžioti acetilcholino veikimą medicinoje yra daug naudos. Cholinesterazės inhibitoriai, fermentų inhibitorių pavyzdys, padidina acetilcholino veikimą, atidėdami jo skilimą; kai kurie buvo naudojami kaip nervų agentai (Sarinas ir VX nervų dujos) arba pesticidai (organiniai fosfatai ir karbamatai). Kliniškai jie naudojami raumenų relaksantų veikimui pakeisti, gydyti myasthenia gravis ir sergant Alzheimerio liga (rivastigminu, kuris padidina cholinerginį aktyvumą smegenyse).

ACh receptorių agonistai

Tiesioginis veikimas

  • Acetilcholinas
  • Bethanecholis
  • Carbachol
  • Cevimeline
  • Pilokarpinas
  • Suberilcholinas

Netiesioginis veikimas (grįžtamasis)

Grįžtamai slopina fermentą acetilcholinesterazę (kuris skaido acetilcholiną), taip padidindamas acetilcholino kiekį.

  • Ambenomis
  • Donepezilas
  • Efrofonis
  • Galantaminas
  • Neostigminas
  • Fizostigminas
  • Piridostigminas
  • Rivastigminas
  • Takrinas
  • Karbamato insekticidai (Aldikarbas)

Netiesioginis veikimas (negrįžtamas)

Pusiau visam laikui slopina fermentą acetilcholinesterazę.

  • Echotiofatas
  • Izoflurofatas
  • Insekticidai su organiniais fosfatais (malationas, parationas, metil-azinfosas, chlorpirifosas ir kt.)

Acetilcholino esterazės reaktyvinimas

  • Pralidoksimas

ACh receptorių antagonistai

Antimuskarininiai vaistai

  • Atropinas
  • Ipratropiumas
  • Skopolaminas
  • Tiotropiumas

Ganglioniniai blokatoriai

  • Mekamilaminas
  • Heksametonas
  • Nikotinas (didelėmis dozėmis)
  • Trimetafanas

Neuromuskuliniai blokatoriai

  • Atrakurijus
  • Cisatracurium
  • Doksakuriumas
  • Metokurinas
  • Mivakuris
  • Pankuronas
  • Rokuronis
  • Sukcinilcholinas
  • Tubovurarinas
  • Vecuronium

Neklasifikuota

  • Surugatoksinas
  • Organiniai fosfatai blokuoja acetilcholino skilimą. Tetrachlorvinfosas ir kiti organiniai fosfatai veikia blokuodami acetilcholinesterazę, kuri yra fermentas, kuris skaido acetilcholiną.

Nuorodos

  • Anissimov, M. 2007. Kaip veikia nervų sistema ?. „Conjecture Corporation“: Išminčius Geekas. Gauta 2007 m. Gegužės 13 d.
  • Blakemore, C. ir S. Jennett. 2001 m. Oksfordo kūno palydovas. Niujorkas: „Oxford University Press“. ISBN 019852403X
  • Brenneris, G. M. ir C. W. Stevensas. 2006 m. Farmakologija, 2-asis leidimas. Filadelfija: W.B. „Saunders“ įmonė („Elsevier“). ISBN 1416029842
  • Kanados vaistininkų asociacija. 2000 m. Farmacijos ir specialybių rinkinys, 25-asis leidimas Torontas: „Webcom“. ISBN 0919115764
  • Carlson, N.R. 2001 m. Elgesio fiziologija, 7-asis leidimas Needham Heights, MA: Allyn ir Bacon. ISBN 0205308406
  • Geršonas, M. D. 1998 m. Antrosios smegenys. Niujorkas: „HarperCollins“. ISBN 0060182520
  • Hasselmo, M. E. 1995. Neuromoduliacija ir žievės funkcija: elgesio fiziologinio pagrindo modeliavimas. Elgesys. „Brain Res. 67: 1-27. Gauta 2007 m. Birželio 23 d.
  • Towle, A. 1989. Šiuolaikinė biologija. Austinas, Teksasas: Holtas, Rinehartas ir Winstonas. ISBN 0030139198
  • J., A. J. ir P. Dayanas. 2005. Netikrumas, neuromoduliacija ir dėmesys. Neuronas 46: 681-692. Gauta 2007 m. Birželio 23 d.

Išorinės nuorodos

Visos nuorodos gautos 2019 m. Lapkričio 3 d.

  • Acetilcholinas Chemija paaiškinta.

Pin
Send
Share
Send