Acetylcholin je neurotransmiter, látka produkovaná naším tělem pro přenos nervových impulsů do více bodů v centrální a periferní nervové soustavě. Neurony, které vylučují acetylcholin, se nazývají cholinergika; analogické řeči pro jeho receptory, které se liší od nikotinových a muskarinových receptorů. Rozdílná koncentrace a chemická konformace těchto receptorů a příbuzných izoforem v tkáních znamená, že různé léky, které interferují s působením acetylcholinu, mohou vyvolat účinky, které jsou převážně omezeny na jeden sektor, nikoli na jiný. Navzdory této strukturní rozmanitosti je acetylcholin schopen vázat se na oba receptory, protože část molekuly, která interaguje s muskarinovými receptory, se liší od nikotinových receptorů. To je jeden z důvodů, proč se acetylcholin nepoužívá přímo k léčebným účelům: protože působí na všechny cholinergní receptory těla (muskarinové i nikotinové), jeho působení je příliš rozšířené a není příliš specifické.
Acetylcholin byl prvním neurotransmiterem, který byl objeven díky studiím Otto Loewiho korunovaným v roce 1924. Z chemického hlediska je acetylcholin tvořen spojením cholinové molekuly s jedním z acetyl-koenzymů A (acetylcholin). -CoA); první je malá molekula koncentrovaná ve fosfolipidových membránách, zatímco Acetyl-CoA představuje metabolický meziprodukt mezi glykolýzou a Krebsovým cyklem. Syntéza acetylcholinu z těchto dvou látek probíhá podél axonálního terminálu; bezprostředně po jeho syntéze je pak uložen ve váčcích, které se váží na presynaptickou membránu, když přichází nervový impuls, spojuje se a uvolňuje její obsah exocytózou. V tomto bodě je acetylcholin uvolněný v synaptické štěrbině volný pro dosažení postsynaptických receptorů a pro interakci s nimi, depolarizaci buňky a poskytnutí cesty k akčnímu potenciálu v nervovém vláknu nebo stimulovaném svalovém vláknu; bezprostředně po této interakci je většina acetylcholinu okamžitě degradována acetylcholinesterázou (ACHE). Je to enzym umístěný v blízkosti cholinergních receptorů, kde působí porušením vazby mezi acetátem a cholinem; tato látka je snadno reabsorbována presynaptickým terminálem a použita pro syntézu nového acetylcholinu (díky enzymu cholin-acetyltransferáze). Působení tohoto enzymu je velmi důležité, protože umožňuje přerušit přenos nervového impulsu.
Acetylcholin je vysílač všech nervů, které kontrolují dobrovolné muskulatury (viz neuromuskulární plak); nicméně, ačkoli na této úrovni to produkuje excitační účinek, uvnitř systému parasympathetic to provádí hlavně inhibiční akce (většina sympatických neurons vylučuje epinefrin, zatímco většina parasympatických neurons vylučuje acetylcholine). Tato molekula způsobuje zpomalení srdeční frekvence, zatímco stimuluje sekreci bronchiální, slinné, žaludeční a pankreatické žlázy, zvyšuje intestinální peristaltiku a obecně všechny zažívací funkce. Stejně jako na úrovni pohybových destiček kosterních svalů a post-ganglionických zakončení parasympatického nervového systému lze acetylcholin nalézt na úrovni synapsí mezi pre-ganglionickými vlákny a postganglionickými neurony sympatického a parasympatického nervového systému a nadledviny, stejně jako u některých synapsí centrálního nervového systému.
Muskarinové účinky odpovídají účinkům indukovaným acetylcholinem uvolňovaným post-ganglionickými parasympatickými nervovými zakončeními, se dvěma významnými výjimkami:
Acetylcholin způsobuje generalizovanou vazodilataci, i když většina cév není inervována parasympatickým systémem.
Acetylcholin způsobuje vylučování potních žláz, které jsou inervovány cholinergními vlákny sympatického nervového systému.
Účinky nikotinu odpovídají účinkům acetylcholinu uvolňovaného na úrovni ganglionických synapsí sympatických a parasympatických systémů, neuromuskulárního plátu dobrovolných svalů a nervových zakončení splanchnických nervů obklopujících sekreční buňky nadledviny.
Jak se předpokládalo, účinky podobné účinkům acetylcholinu mohou být produkovány látkami schopnými stimulovat cholinergní receptory (parasympatomimetika) nebo blokující působení acetylcholinesterázy (anticholinesterázy). Současně mohou být účinky acetylcholinu blokovány látkami schopnými vázat se na cholinergní receptory, což je činí nedostupnými pro zachycení signálu přenášeného acetylcholinem (anticholinergika). Podívejme se na některé příklady.
Curare způsobuje smrt svalovou paralýzou, blokující působení acetylcholinu na svalové membrány (kde se nacházejí nikotinové receptory); Fyzostigmin naopak prodlužuje působení acetylcholinu blokováním cholinesterázy, zatímco jed černá vdova stimuluje nadměrné uvolňování. Nervové plyny také blokují tento enzym, což způsobuje, že acetylcholin zůstane ukotven k jeho receptorům; letální účinek těchto plynů je užitečný pro zkoumání účinků interakce mezi acetylcholinem a jeho muskarinovými receptory: kašel, těsnost na hrudi, bronchiální hypersekrece na plicní edém, nevolnost, zvracení, průjem, zvýšená slinění, mióza a obtíže s viděním, snížení tepové frekvence až do zástavy a inkontinence moči. Na druhé straně, vzhledem k hromadění acetylcholinu u nikotinových receptorů, se vyskytují symptomy, jako jsou: bledost kůže, tachykardie, arteriální hypertenze, hyperglykémie a změny ovlivňující pohybový aparát, zejména astenie a snadné vyčerpání svalů, třes a křeče. Pro akumulaci acetylcholinu může být kosterní svalstvo ochrnuto a může dojít k smrti paralýzou svalové kontrakce. Konečně účinky na centrální nervový systém zahrnují tonicko-klonické kontrakce epileptiformního typu až do deprese respiračních center a smrti. K tomu obvykle dochází v důsledku asfyxie způsobené paralýzou bránice a mezirebrových svalů. Botox, jedovatý toxin používaný v infinitesimálních koncentracích v estetické medicíně, má také co do činění s acetylcholinem; ve skutečnosti svým účinkem zabraňuje jeho uvolnění z váčků. Tímto způsobem Botox způsobuje ochablou paralýzu svalů, která se stává smrtící, když silně zahrnuje dýchací; v tomto smyslu je proti působení tetanu, charakterizovaného spastickou paralýzou, která je však nezávislá na acetylcholinu. Pilokarpin, lék používaný hlavně v oftalmologii ke zúžení zornice a ke stimulaci slzění oka (užitečný při léčbě glaukomu) je muskarinový agonista; ve skutečnosti se váže na muskarinové acetylcholinové receptory. V tomto smyslu působí pilokarpin proti působení atropinu, který je namísto muskarinového antagonisty a jako takový inhibuje aktivitu parasympatiku (parasympatolytika). Atropin blokuje muskarinové receptory, zatímco curare blokuje nikotinové receptory.
