Ацетилхолин – это нейромедиатор холинергического комплекса, который отвечает за передачу импульсов моторным нейронам и структурам лимбической системы, что обуславливает влияние на процессы мышления и памяти. Благодаря активности медиатора, человек двигается, обучается, запоминает новую информацию. Ацетилхолин стимулирует деятельность мозговых структур в период бодрствования и понижает их активность во время сна. Его называют медиатором здравого ума.
Характеристика
Ацетилхолин – это такое вещество, которое регулирует работу организма, обеспечивая эффект возбуждения в нервных структурах, что ассоциируется с передачей возбуждающих нервных импульсов в нейромышечных структурах и в пределах нейрональной сети ЦНС. Благодаря возбуждающему действию нейромедиатора человек совершает произвольные и рефлекторные движения.
Ацетилхолин – один из основных нейротрансмиттеров нервной системы, такое вещество, которое обнаружено в крови человека, преимущественно в лейкоцитах, что объясняет его участие в регуляции деятельности иммунной системы. Синтез ацетилхолина происходит в синаптических везикулах (мембранные пузырьки), расположенных в дистальных сегментах нервных ответвлений нейронов.
Затем высвободившийся нейромедиатор взаимодействует с ацетилхолиновыми рецепторами, которые находятся в пределах клеточной мембраны – постсинаптической или пресинаптической. Ацетилхолин – нестойкое органическое соединение, которое легко разрушается под действием фермента холинэстеразы. Выделяют 2 вида рецепторов холинергического комплекса, которые отличаются строением и набором лигандов (малые молекулы, составные компоненты).
Мускариновые рецепторы – метаботропные (трансмембранные рецепторы, активация которых приводит к изменению метаболических процессов в клетке). Взаимодействуя с агонистом (лиганд, который связывается с рецептором, провоцируя биологический отклик), мускариновые рецепторы запускают каскад вторичных реакций в клетке. Никотиновые рецепторы – ионные каналы, активируемые воздействием лигандов.
Функции
Ацетилхолин контролирует продукцию основных нейротрансмиттеров мозга – возбуждающих и тормозящих. Он поддерживает сложную двигательную активность, участвует в инициации движений и формировании двигательных стереотипов. Медиатор участвует в регуляции деятельности системы ноцицепции (болевой чувствительности).
Влияние на ноцицептивную систему прослеживается в выраженном обезболивающем эффекте, который возникает при активации центральных рецепторов холинергического комплекса. Гормон ацетилхолин, чья структурная формула сводится к четвертичному аммониевому основанию, в хромаффинных клетках надпочечников регулируют секрецию катехоламинов.
Влияние ацетилхолина на работу сердца заключается в уменьшении числа сердечных сокращений в минуту. Параллельно расширяется просвет периферических сосудов, уменьшаются показатели артериального давления. Препараты ацетилхолина (Ацетилхолин-Хлорид) иногда применяются при спазмах, сокращении просвета периферических сосудов и артерий сетчатки.
При назначении препарата следует учитывать, что он сужает сосуды сердца, что сопровождается брадикардией (сокращение количества сердечных сокращений в минуту), аритмией и значительным понижением показателей артериального давления. Переизбыток нейромедиатора приводит к мышечным спазмам, развитию судорожного синдрома, параличу дыхательной системы и остановке дыхания.
По такому принципу действуют нервнопаралитические газы. Антагонисты ацетилхолина, например, Атропин, блокируют активность холинорецепторов, связываясь с ними. Применение веществ, которые блокируют действие медиатора ацетилхолина, может привести к увеличению количества сердечных сокращений, уменьшению секреции желез – слюнных, потовых, желудочных.
Холинергическая система
Холинергическая система включает ацетилхолин и ферменты его метаболизма, ацетилхолиновые рецепторы, белки, осуществляющие транспорт, ферменты ацетилхолинэстеразы, ацетилхолинтрансферазы. Холинергический комплекс участвует в регуляции работы иммунной системы. Нейромедиатор ацетилхолин модулирует иммунные процессы, чем вызывает определенные иммунные реакции:
- Синтез цитокинов (белковые молекулы, определяющие выживаемость клеток, стимулирующие и подавляющие их рост), их дифференцировка и пролиферация.
- Презентация антигена (процесс предъявления T-лимфоциту фрагмента антигена, что приводит к запуску T-клеточного ответа).
- Продукция антител (белковые молекулы, которые нейтрализуют клетки вирусов, патогенов, других чужеродных организму веществ).
В иммунных клетках обнаружены все элементы холинергического комплекса, в том числе ацетилхолиновые рецепторы. Клеточные элементы иммунной системы (T-лимфоциты) синтезируют ацетилхолин, который впоследствии связывается с рецепторами клеток-мишеней. В результате происходят функциональные изменения, например, быстрое повышение концентрации кальция в пределах клеток.
Назначение холинергической системы
Холинергическая система участвует в регуляции функций памяти, концентрации внимания, обучения, мыслительной деятельности. Нейроны холинергического комплекса распространены в структурах ЦНС. Большие скопления нейронов наблюдаются в области гиппокампальной извилины, в отделах среднего мозга, корковых структур и гипоталамуса. Основные функции:
- Формирование эмоциональных реакций на внешние стимулы.
- Управление циркадными ритмами (режим сон-бодрствование).
- Координация когнитивных процессов.
- Инициация фазы быстрого сна.
Активность холинергического комплекса увеличивается в период бодрствования и уменьшается до минимума во время сна. Ацетилхолин – основной нейромедиатор холинергического комплекса, вырабатывается в пресинаптических терминалях (концевые участки аксонов, где происходит взаимодействие, синаптический контакт с нервными ответвлениями других клеток).
Образование медиатора ацетилхолина осуществляется из предшественников – холина и ацетил-коэнзима А. Катализатором реакции выступает фермент ацетилхолинтрансфераза. Поступая в синаптическую щель, нейромедиатор взаимодействует с рецепторами, расположенными на постсинаптической мембране. Расщепление нейромедиатора происходит под влиянием фермента ацетилхолинэстеразы.
В результате распада медиатора образуются вещества – холин (аммониевое основание) и уксусная кислота. Холин абсорбируется (всасывается) обратно в пресинаптическую терминаль для дальнейшего ресинтеза нейромедиатора. Мускариновые рецепторы, взаимодействующие с ацетилхолином, представлены 5-ю видами, одни из них находятся в корковых отделах и в области гиппокампальной извилины, регулируют когнитивные функции.
Другие преимущественно локализуются в мозжечке и стволе. Активация рецепторов приводит к временному подавлению дальнейшей продукции нейромедиатора. Никотиновые рецепторы располагаются в синапсах нервно-мышечной ткани, а также в разных структурах ЦНС. В настоящее время идентифицировано 13 видов никотиновых рецепторов. Важную роль играют те из них, которые регулируют синтез дофамина, чем влияют на психический статус.
Никотиновые рецепторы участвуют в управлении когнитивными функциями. Чтобы понять, что делает ацетилхолин, нужно представить его взаимодействие с рецепторной системой для последующего управления процессами памяти и мышления. Исследования показывают, у пациентов с болезнью Альцгеймера количество активных никотиновых рецепторов уменьшается, что обусловлено их взаимодействием с патологическим белком-амилоидом.
Уменьшение количества активных рецепторов (сокращение холинергической иннервации) наблюдается преимущественно в корковом слое лобной и височной долей. Действие ацетилхолина на организм проявляется в координации процессов запоминания информации. Дефицит нейротрансмиттера приводит к нарушению перемещения новой информации из кратковременной в долговременную форму памяти.
В норме воспринятый значимый стимул обрабатывается в лимбической системе, ответственной за кодирование памяти. Клетки гиппокампальной извилины в период обработки новой информации остаются нечувствительными к посторонним стимулам. Когда процесс обработки данных завершается, наблюдается тета-ритм, который синхронизируется с деятельностью нейронов неокортекса (новая кора).
Ухудшение холинергической иннервации ассоциируется с повышением реактивности (возникновение реакций в ответ на стимулы) нейронов гипоталамуса, которые становятся чувствительными к малейшим внешним сигналам. В результате наблюдается нестабильность тета-ритма в области гиппокампальной извилины, происходит нарушение консолидации (закрепление, фиксация в памяти) новых сведений.
Ацетилхолин влияет на процессы памяти, обеспечивая устойчивую, стабильную работу функциональных элементов гиппокампа. Нейромедиатор играет ведущую роль в процессе концентрации внимания. Активируя деятельность корковых отделов, медиатор обеспечивает устойчивость внимания. Нарушения в работе холинергического комплекса приводит к отвлекаемости, ухудшению концентрации внимания, что сопровождается быстрой утратой воспринятой информации.
Холинергическая недостаточность выявляется при миастении (аутоиммунное заболевание, сопровождающееся патологической утомляемостью, слабостью мышц), вегетативной дисфункции, болезнях Альцгеймера и Паркинсона, деменции с появлением телец Леви и других видах слабоумия. Ацетилхолин является основным нейротрансмиттером, дефицит которого выявляется при нарушении когнитивных функций и ослаблении мышц.
Холинергическая недостаточность участвует в патогенезе многих нейродегенеративных заболеваний, в том числе рассеянного склероза. Холинергический дефицит у пациентов с деменцией – основание для применения ингибиторов ацетилхолинэстеразы. Эти соединения подавляют активность фермента, который участвует в расщеплении ацетилхолина. Распад нейромедиатора замедляется, что приводит к повышению концентрации ацетилхолина и улучшению холинергической передачи.
Длительность взаимодействия ацетилхолина и рецептора зависит от степени активности фермента холинэстеразы. Как указано в инструкции, некоторые препараты обладают дополнительным фармакологическим действием – они увеличивают биологический отклик никотиновых рецепторов, стимулируя активность холинергической системы.
Ацетилхолин – биогенный амин, один из важнейших нейротрансмиттеров ЦНС. Дефицит вещества приводит к снижению силы мышечных сокращений и ухудшению когнитивных способностей.
