Acetylocholina jest neuroprzekaźnikiem, substancją wytwarzaną przez nasz organizm w celu przekazywania impulsów nerwowych do wielu punktów ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego Neurony wydzielające acetylocholinę określa się jako cholinergiczne, analogicznie dla jej receptorów, które dzielą się na receptory nikotynowe Różne stężenia i konformacja chemiczna tych receptorów i względnych izoform w tkankach oznacza, że różne leki, które zakłócają działanie acetylocholiny, mogą wywoływać efekty głównie ograniczone do jednego sektora, a nie do drugiego.Pomimo tej różnorodności strukturalnej acetylocholina jest w stanie wiązać się z oba receptory, ponieważ część cząsteczki, która oddziałuje z receptorami muskarynowymi, różni się od nikotynowych. Jest to jeden z powodów, dla których acetylocholina nie jest stosowana bezpośrednio w celach terapeutycznych: ponieważ działa na wszystkie receptory cholinergiczne organizmu (zarówno muskarynowe, jak i nikotynowe), jej działanie jest zbyt szerokie i mało specyficzne.
Acetylocholina była pierwszym neuroprzekaźnikiem odkrytym dzięki badaniom Otto Loewi uwieńczonym w 1924 roku. Z chemicznego punktu widzenia acetylocholina powstaje w wyniku połączenia cząsteczki choliny z jednym z acetylo-koenzymu A (acetyl-CoA) ;pierwsza to mała cząsteczka skoncentrowana w błonach fosfolipidowych, natomiast Acetyl-CoA jest metabolicznym pośrednikiem między glikolizą a cyklem Krebsa.Synteza acetylocholiny z tych dwóch substancji zachodzi wzdłuż końca aksonów; po zsyntetyzowaniu jest następnie przechowywane w pęcherzykach, które po przybyciu impulsu nerwowego wiążą się z błoną presynaptyczną, łącząc się i uwalniając jej zawartość na drodze egzocytozy.W tym momencie uwalniana w szczelinie synaptycznej acetylocholina może swobodnie dotrzeć do receptorów postsynaptycznych i oddziaływać z nimi , depolaryzując komórkę i wywołując tworzenie potencjału czynnościowego we włóknie nerwowym lub włóknie mięśniowym lare, który pobudził; bezpośrednio po tej interakcji znaczna część acetylocholiny jest natychmiast degradowana przez acetylocholinoesterazę (ACHE). Jest to enzym znajdujący się w pobliżu receptorów cholinergicznych, gdzie działa rozrywając wiązanie między octanem a choliną; ta ostatnia substancja jest łatwo wchłaniana przez terminal presynaptyczny i wykorzystywana do syntezy nowej acetylocholiny (dzięki enzymowi cholinowo-acetylotransferazy). Działanie tego enzymu jest bardzo ważne, ponieważ pozwala na przerwanie transmisji impulsu nerwowego.
Acetylocholina jest przekaźnikiem wszystkich nerwów kontrolujących dobrowolnie mięśnie (patrz płytka nerwowo-mięśniowa), jednak chociaż na tym poziomie wywołuje efekt pobudzający, w układzie przywspółczulnym działa głównie hamująco (większość neuronów współczulnych wydziela epinefrynę, podczas gdy większość neurony przywspółczulne wydzielają acetylocholinę). W rzeczywistości ta cząsteczka powoduje spowolnienie akcji serca, jednocześnie stymulując wydzielanie gruczołów oskrzelowych, ślinowych, żołądkowych i trzustkowych, zwiększając perystaltykę jelit i ogólnie wszystkie funkcje trawienne. Oprócz płytek motorycznych mięśni szkieletowych i zakończeń pozazwojowych przywspółczulnego układu nerwowego, acetylocholinę można znaleźć na poziomie synaps między włóknami przedzwojowymi i neuronami zazwojowymi współczulnego i przywspółczulnego układu nerwowego i rdzenia nadnerczy, a także w niektórych synapsach ośrodkowego układu nerwowego.
Działania muskarynowe odpowiadają działaniom wywoływanym przez acetylocholinę uwalnianą przez zakończenia nerwów przywspółczulnych zazwojowych, z dwoma znaczącymi wyjątkami:
Acetylocholina powoduje uogólnione rozszerzenie naczyń, chociaż większość naczyń nie jest unerwiona przez układ przywspółczulny.
Acetylocholina powoduje wydzielanie przez gruczoły potowe, które unerwione są przez włókna cholinergiczne współczulnego układu nerwowego.
ten działania nikotynowe odpowiadają one acetylocholiny uwalnianej na poziomie synaps zwojowych układu współczulnego i przywspółczulnego, płytki nerwowo-mięśniowej mięśni dobrowolnych i zakończeń nerwów trzewnych, które otaczają komórki wydzielnicze rdzenia nadnerczy.
Jak przewidywano, efekty podobne do acetylocholiny mogą być wywoływane przez substancje zdolne do pobudzania receptorów cholinergicznych (parasympatykomimetyki) lub blokowania działania acetylocholinesterazy (antycholinesterazy). Jednocześnie działanie acetylocholiny może być blokowane przez substancje zdolne do wiązania się z receptorami cholinergicznymi, uniemożliwiając im odbieranie sygnału przekazywanego przez acetylocholinę (antycholinergiczne). Zobaczmy kilka przykładów.
Kurara powoduje śmierć z powodu paraliżu mięśni, blokując działanie acetylocholiny na błony mięśniowe (gdzie znajdują się receptory nikotynowe); Z kolei fizostygmina przedłuża działanie acetylocholiny blokując cholinoesterazę, podczas gdy jad czarnej wdowy stymuluje jej nadmierne wydzielanie. Gazy nerwowe blokują również ten enzym, powodując, że acetylocholina pozostaje zakotwiczona w jej receptorach; śmiertelne działanie tych gazów jest przydatne w badaniu skutków interakcji między acetylocholiną a jej receptorami muskarynowymi: kaszel, ucisk w klatce piersiowej, nadmierne wydzielanie oskrzeli aż do obrzęku płuc, nudności, wymioty, biegunka, zwiększone wydzielanie śliny, zwężenie źrenic i trudności ze wzrokiem, zmniejszona częstość akcji serca aż do zatrzymania i nietrzymanie moczu Z powodu nagromadzenia acetylocholiny w receptorach nikotynowych objawy takie jak: bladość skóry, tachykardia, nadciśnienie tętnicze, hiperglikemia i zmiany w układzie mięśniowo-szkieletowym, w szczególności osłabienie i łatwe wyczerpanie mięśni, drżenie i skurcze. Na skutek nagromadzenia acetylocholiny mięśnie szkieletowe mogą zostać sparaliżowane i może dojść do śmierci w wyniku porażenia mięśni podczas skurczu.Na koniec wpływ na ośrodkowy układ nerwowy obejmują skurcze toniczno-kloniczne typu padaczkowego, aż do depresji ośrodków oddechowych i śmierć.Na ogół dzieje się to z powodu uduszenia z powodu paraliżu przepony i mięśni międzyżebrowych.Nawet botulinum, bardzo trująca toksyna stosowana w nieskończenie małych stężeniach w medycynie estetycznej, ma związek z acetylocholiną; swoim działaniem w rzeczywistości zapobiega ich uwalnianiu z pęcherzyków. W ten sposób Botox powoduje wiotkie porażenie mięśni, które staje się śmiertelne, gdy silnie angażuje się w układ oddechowy; w tym sensie kontrastuje z działaniem tężca, charakteryzującego się paraliżem spastycznym, który jednak jest niezależny od acetylocholiny. Pilokarpina, lek stosowany głównie w okulistyce do zwężania źrenicy i stymulowania łzawienia oka (przydatny w leczeniu jaskry) jest agonistą muskarynowym; w rzeczywistości wiąże się z receptorami muskarynowymi acetylocholiny.W tym sensie pilokarpina przeciwdziała działaniu atropiny, która zamiast tego jest antagonistą receptorów muskarynowych i jako taka hamuje aktywność układu przywspółczulnego (parasympatykolitycznego). Lek atropina blokuje receptory muskarynowe, podczas gdy kurara blokuje receptory nikotynowe.
