Ацетилхолин — нейромедиатор¶
Ацетилхолин — органическое вещество, один из основных нейромедиаторов центральной и периферической нервной системы, а также нейромедиатор вегетативной нервной системы. Относится к классу четвертичных аммониевых соединений; химическая формула — C₇H₁₆NO₂⁺. Является первым обнаруженным нейромедиатором: его открытие в 1921 году немецким физиологом Отто Лёви стало началом нейрохимической науки.
¶Структура и свойства
Ацетилхолин образуется из холина и ацетил-КоА в реакции, катализируемой ферментом холинацетилтрансферазой. Молекула содержит четвертичный азот, из-за чего она заряжена при физиологическом pH и не проникает через гематоэнцефалический барьер. Разрушается ферментом ацетилхолинэстеразой, которая гидролизует его до холина и уксусной кислоты. Этот гидролиз происходит очень быстро — время жизни ацетилхолина в синаптической щели измеряется миллисекундами.
¶Синтез и распад
Синтез ацетилхолина происходит в цитоплазме нервного окончания. Холин поступает в нейрон через специальный натрий-зависимый переносчик (CHT1) с высоким сродством. Ацетил-КоА поставляется митохондриями. Образовавшийся нейромедиатор упаковывается в синаптические пузырьки транспортёром VAChT.
После высвобождения в синаптическую щель ацетилхолин связывается с рецепторами, а затем быстро разрушается ацетилхолинэстеразой. Освободившийся холин вновь захватывается нейроном и используется для нового цикла синтеза. Ингибиторы ацетилхолинэстеразы (например, физостигмин, донепезил) повышают концентрацию ацетилхолина в синапсах и применяются при болезни Альцгеймера и отравлениях фосфорорганическими веществами.
¶Рецепторы
Действие ацетилхолина опосредуется двумя основными семействами рецепторов:
| Семейство | Тип | Механизм | Основные эффекты |
|---|---|---|---|
| Мускариновые (mAChR) | М₁–М₅, метаботропные | G-белок-опосредованная сигнализация | Сокращение гладкой мускулатуры, брадикардия, секреция желез, торможение ЦНС |
| Никотиновые (nAChR) | α-субъединицы, ионотропные | Открытие ионных каналов Na⁺/K⁺ | Сокращение скелетных мышц, возбуждение вегетативных ганглиев, ЦНС |
Мускариновые рецепторы названы по алкалоиду мускарину, никотиновые — по никотину, который их активирует.
¶Роль в нервной системе
¶Периферическая нервная система
Ацетилхолин является медиатором:
- преганглионарных симпатических и парасимпатических волокон;
- постганглионарных парасимпатических волокон;
- двигательных нейронов к скелетным мышцам (нейромышечный синапс);
- афферентных волокон в некоторых сенсорных системах.
В нейромышечном синапсе ацетилхолин связывается с никотиновыми рецепторами мышечного типа, вызывая деполяризацию и сокращение мышцы. Миастения гравис — аутоиммунное заболевание, при котором антитела блокируют эти рецепторы, что приводит к мышечной слабости.
¶Центральная нервная система
В головном мозге ацетилхолин участвует в формировании внимания, памяти и сна. Холинергические нейроны базальных ядер Мейнерта проецируются в кору и гиппокамп. Дегенерация этих нейронов наблюдается при болезни Альцгеймера, что обусловливает применение ингибиторов ацетилхолинэстеразы в её терапии.
¶Физиологические эффекты
Парасимпатический отдел (мускариновые эффекты):
- снижение частоты сердечных сокращений;
- сужение зрачка;
- сужение бронхов;
- повышение секреции слёзных, слюнных и потовых желёз;
- усиление перистальтики и секреции ЖКТ;
- сокращение мочевого пузыря.
Никотиновые эффекты:
- сокращение скелетных мышц;
- возбуждение вегетативных ганглиев;
- стимуляция надпочечников (выброс адреналина);
- активация ЦНС в низких концентрациях.
¶Историческая справка
В 1921 году Отто Лёви, работавший в Вене, провёл классический эксперимент с двумя лягушачьими сердцами, соединёнными посредством перфузии. Стимуляция блуждающего нерва первого сердца замедляла его ритм, а перфузат, пропущенный через это сердце, вызывал брадикардию и во втором. Лёви назвал выделившееся вещество «Вагусstoff» (вещество блуждающего нерва). В 1929 году Генри Дейл идентифицировал его как ацетилхолин. В 1936 году Дейл и Лёви получили Нобелевскую премию по физиологии или медицине «за открытия, касающиеся химической передачи нервных импульсов».
¶Применение в медицине
Ацетилхолин и его аналоги используются в диагностике и терапии:
- карбахол — для лечения глаукомы и послеоперационной атонии кишечника;
- бетанехол — при атонии мочевого пузыря;
- ингибиторы холинэстеразы — при болезни Альцгеймера, миастении, отравлениях;
- м-холиноблокаторы (атропин) — при отравлениях антихолинэстеразными веществами.
¶Источники
- Лёви О. Über humorale Übertragbarkeit der Herznervenwirkung. Pflügers Archiv, 1921.
- Дейл Г. Нобелевская лекция, 1936.
- Биохимия: учебник / под ред. В. В. Мещерякова. — М.: ГЭОТАР-Медиа.
- Гайтон А. К., Холл Дж. Э. Медицинская физиология. — СПб.: Питер.
- Синельников Р. Д. Атлас анатомии человека. Том III.