Ацетилхолин представляет собой нейротрансмиттер, который отвечает за бодрствование и сон. Помимо этого, соединение играет важнейшую роль для осуществления обучения и состояния памяти человека. Он считается первым открытым нейромедиатором, который отвечает за нервно-мышечную передачу. Впервые мир узнал об этом нейрогормоне в 1914 году благодаря работе Генри Дейла. В дальнейшем Отто Лоуи из Австралии продолжил изучение соединения. Работы ученых были удостоены Нобелевской премии в 1936 году.
Ацетилхолин оказывает следующее действие на человеческий организм:
- обеспечение связи между различными областями центральной нервной системы;
- стимуляция способности к концентрации и успешному процессу обучения;
- повышение естественной адаптации к стрессу;
- оказание положительного влияния на когнитивные процессы;
- замедление нейродегенеративных изменений.
Стоит отметить, что соединение играет большую роль для спокойной и размеренной жизни, так как позволяет избежать импульсивных решений и ошибок. Также ацетилхолин широко известен как «молекула памяти», которая помогает человеку правильно и быстро усваивать информацию, вовремя сосредотачиваться. Кроме того, было доказано, что соединение способно стимулировать хорошее настроение. Оно способно повышать пластичность мозга, что помогает человеку оставаться психически устойчивым на протяжение всей жизни. Дефицит ацетилхолина может стать причиной целого ряда заболеваний:
- болезнь Альцгеймера;
- миастения;
- болезнь Паркинсона;
- рассеянный склероз;
- слабоумие.
Первыми признаками дефицита являются потеря предметов и невозможность уследить за текущими действиями других людей.
Ацетилхолин в продуктах и препаратах
Согласно исследованиям, предшественником данного соединения является холин битартрат. По статистике 90% получают недостаточное количество вещества из продуктов питания. Он содержится в следующих продуктах:
- говядина;
- яичный желток;
- морепродукты;
- продукты питания, в которых содержится лецитин.
Лекарственные препараты, которые оказывают воздействие на синтез ацетилхолина, имеют название холинергические. Среди популярных и эффективных добавок считаются:
- Alpha GPC – форма, которая легко и быстро проникает в мозг. Это естественное соединение, которое необходимо для правильной работы организма, является важной составляющей грудного молока. В США добавка продается как препарат для повышения качества памяти.
- ДМАЭ или диметламиноэтанол – способствует повышению соединения, но не улучшает познавательные функции.
- Цитиколин – был изобретен для лечения стенокардии, но со временем стал применяться в качестве средства от когнитивных нарушений. Оказывает стимулирующее действие на рост новых нейронов, улучшает память и внимание.
Помните, что добавка может назначаться только квалифицированным врачом с учетом текущего состояние организма. Неконтролируемый прием препаратов может стать причиной серьезных нарушений функционирования нервной системы.
Как образуется ацетилхолин?
Ацетилхолин (C7H16NO2) представляет собой сложный эфир уксусной кислоты (CH3COOH) и холина (C5H14NO +), которая образована холинацетилтрансферазой. Холин доставляется в ЦНС вместе с кровью, откуда он переносится в нервные клетки посредством активного транспорта.
Ацетилхолин может храниться в синаптических везикулах. Этот нейротрансмиттер за счет деполяризации клеточной мембраны (электроотрицательным уменьшить электрический потенциал клеточной мембраны) высвобождается в синаптическое пространство.
Ацетилхолин деградирует в центральной нервной системе ферментами с гидролитическими свойствами, так называемыми холинэстеразы. Катаболизм (общая реакция, приводящая к деградации сложных химических соединений на более простые молекулы) ацетилхолина, это связано с ацетилхолинэстеразы (АХЭ — фермент, который разрушает ацетилхолин, чтобы холина и остаток уксусной кислоты) и бутирилхолинэстеразы (BuChE, — фермент, который катализирует реакцию ацетилхолина + H2O → холина + анион кислоты карбоновая кислота), которые отвечают за реакцию гидролиза(реакция двойного обмена, которая проходит между водой и растворенным в ней веществом) в нервно-мышечных соединениях. Это является результатом действия ацетилхолинэстеразы и бутирилхолинэстераза-обратно всасывается в нервных клетках в результате активной работы транспортера для холина.
Ацетилхолин и уровень серотонина
Обратите внимание, что повышенное содержание ацетилхолина способно привести к обратному эффекту. Существует целый ряд симптомов данной ситуации:
- трудности с концентрацией внимания;
- хроническая усталость;
- раздражительность;
- проблемы со сном и бодрствованием;
- спазм мышц, судороги и резкая остановка дыхания;
- головные боли и недомогание;
- тревожность.
Это обусловлено антагонистичной связью между ацетилхолином и серотонином. При повышении одного показателя уровень другого резко подает, что приводит к дополнительным проблемам со здоровьем. Низкий серотонин в комбинации с повышенным ацетилхолином являются причиной тревоги, импульсивности и раздражительности. Длительное состояние может стать основанием для депрессии. Для лечения могут применяться антидепрессанты, которые способствуют снижению ацетилхолина. Но при этом уменьшается уровня норадреналина и дофамина. При длительном приеме наблюдается завышенный уровень серотонина, что является еще одним видом депрессивных состояний.
Ацетилхолин – это важное соединение для нормальной жизнедеятельности организма. Главным правилом являются нормальные показатели. В противном случае возникают дополнительные проблемы, которые могут привести к депрессивным состояниям.
Медицина
Периферическое мускариноподобное действие (мускарин — это тот, что в мухоморе) ацетилхолина:
– замедление сердечных сокращений
– спазм аккомодации
-понижение артериального давления
– расширение периферических кровеносных сосудов
– сокращение мускулатуры бронхов, желчного и мочевого пузыря, матки
– усиление перистальтики желудка, кишечника,
– усиление секреции пищеварительных, потовых, бронхиальных, слёзных желез, миоз.
Сужение зрачка связано с понижением внутриглазного давления.
Ацетилхолин играет важную роль как медиатор ЦНС (передача импульсов в отделах мозга, малые концентрации облегчают, а большие тормозят синаптическую передачу).
Изменения в обмене ацетилхолина могут приводить к нарушению функций мозга. Недостаток во многом определяет картину заболевания – болезнь Альцгеймера.
Некоторые центральнодействующие антагонисты ацетилхолина являются психотропными препаратами. Передозировка антагонистов ацетилхолина может оказывать галлюциногенный эффект.
Информация по химическому синтезу ацетилхолина
Ацетилхолин
Acetylcholinum (
Acetylcholini)
2-(Ацетилокси)-N,N,N-триметилэтанаминия хлорид
Ацетилхолин, 2-ацетокси-N,N,N-триметилэтил аммоний хлорид, легко синтезируется с применением различных способов. Например, 2-хлороэтанол вступает в реакцию с триметиламином, и получившийся в результате N,N,N-триметилэтил-2-этаноламин гидрохлорид, также называемый холином, ацетилируется андригидом уксусной кислоты или ацетилхлоридом, и в итоге получается ацетилхолин.
Второй метод синтеза заключается в следующем– триметиламин вступает в реакцию с этилен оксидом, который при реакции с гидрогеном хлорида превращается в гидрохлорид, который, в свою очередь, ацетилируется как уже было описано выше. Также ацетилхолин можно получить путем взаимодействия 2-хлороэтанол ацетата и триметиламина.
Ацетилхолин представляет собой молекулу холина, ацетилированную в атоме кислорода. Из-за того, что ацетилхолин является высокополяной, заряженной аммониевой группой, он не проницает липидные мембраны, и поэтому при внешнем введении он остается в экстрацеллюлярном пространстве и не проходит сквозь гематоэнцефалитический барьер. Ацетилхолин не пригоден в терапевтических целях при внутривенном введении, поскольку способен быстро и различными путями деактивировать холинэстеразу. Более того, может случиться коллаптоидное состояние, спад артериального давление и остановка сердца. С другой стороны, ацетилхолин можно использовать в форме глазных капель для сужения зрачка во время операции по удалению катаракты, также постоперационный период проходит легче.
Негативные эффекты ацетилхолина
Депрессия
О связи между курением и депрессией сообщалось во многих исследованиях. У хронических курильщиков ацетилхолиновые (никотиновые) рецепторы повышаются, а не уменьшаются, как это часто бывает при хроническом употреблении психоактивных веществ. Увеличение этих рецепторов и способствуют ассоциации депрессии и курения [ ].
Исходя из моделей на животных, слишком большая активация определенных рецепторов ацетилхолина (никотиновых рецепторов -альфа4бета2 или альфа7) может способствовать депрессии [ , ].
Ацетилхолин
Международное наименование лекарственного вещества:
Ацетилхолин (Acetylcholine) Перечень препаратов, содержащих действующее вещество Ацетилхолин, приведен после описания.
Фармакологическое действие:
Четвертичное аммониевое соединение; в организме под воздействием ацетилхолинэстеразы и сывороточной холинэстеразы легко разрушается с образованием холина и уксусной кислоты. Является медиатором нервного возбуждения в м- и н-холинергических синапсах, в больших концентрациях вызывает стойкую деполяризацию в области синапсов и блокирует передачу возбуждения. Принимает участие в передаче нервного возбуждения в ЦНС в разных отделах мозга: в малых концентрациях облегчает синаптическую передачу, в больших — тормозит. В качестве ЛС широкого применения не имеет; при приеме внутрь — неэффективен, т.к. быстро гидролизуется; при парентеральном введении оказывает быстрый, резкий, но непродолжительный эффект. После аппликации в конъюнктивальный мешок всасывается в кровь, оказывает резорбтивное действие.
Фармакокинетика:
Абсорбция — низкая, плохо проникает через ГЭБ.
Показания:
Операции на передней камере глаза (удаление катаракты, кератопластика, иридоэктомия) — для обеспечения миоза в течение нескольких секунд после высвобождения хрусталика; спазм периферических артерий: эндартериит, «перемежающаяся» хромота, трофические расстройства; спазм артерий сетчатки; атония кишечника, атония мочевого пузыря; рентгенологическая диагностика ахалазии пищевода.
Противопоказания:
Гиперчувствительность, бронхиальная астма, ХСН II-III ст., стенокардия, кровотечения из ЖКТ, эпилепсия, гиперкинез при беременности, воспалительные процессы в брюшной полости до оперативного вмешательства.C осторожностью. Беременность, период лактации.
Побочные действия:
Аллергические реакции, сужение коронарных сосудов, снижение АД, брадикардия, аритмии, гиперемия кожи лица, затруднение дыхания, повышенное потоотделение, миоз, диарея, усиление перистальтики кишечника. При аппликации в глаза: отек, помутнение роговицы.Передозировка. Симптомы: брадикардия, профузный пот, галлюцинации, коллапс, миоз, бронхоспазм, остановка сердца. Лечение: в/в или п/к, 1 мл 0.1% раствора атропина, при тяжелом бронхоспазме и резком снижении АД — 0.1-1 мл 0.1% раствора эпинефрина п/к.
Взаимодействие:
Повышают противоглаукомный эффект бета-адреноблокаторы, антихолинэстеразные ЛС и альфа-адреностимуляторы. Снижают парасимпатическую активность: трициклические антидепрессанты, м-холиноблокаторы, фенотиазины, хлорпротиксен, клозапин. Фторатан усиливает побочные проявления, при сочетании с хинидином возможно развитие трепетания желудочков.
Особые указания:
Во время проведения инъекции необходимо убедиться, что игла не попала в вену (в/в введение не допускается из-за возможности резкого снижения АД и остановки сердца). Раствор готовят непосредственно перед применением, вскрывают ампулу и шприцем вводят в нее необходимое количество (2-5 мл) стерильной воды для инъекций. При кипячении и длительном хранении растворы разлагаются. Длительная аппликация (в течение нескольких лет) в конъюнктивальный мешок может привести к необратимому миозу и образованию задних петехий. Для удлинения миотического действия возможна предварительная инстилляция пилокарпина. При операции по поводу катаракты применяют только после выделения хрусталика.
Препараты, содержащие действующее вещество Ацетилхолин:
Ацетилхолин-хлорид
Информация, приведенная в данном разделе, предназначена для медицинских и фармацевтических специалистов и не должна использоваться для самолечения. Информация приведена для ознакомления и не может рассматриваться в качестве официальной.
Медиатор памяти и обучения
Ацетилхолиновая система головного мозга напрямую связана с таким явлением как синаптическая пластичность — способность синапса усиливать или снижать выделение нейромедиатора в ответ на увеличение или уменьшение его активности. Синаптическая пластичность является важным процессом для памяти и обучения, поэтому ученые стремились обнаружить его в отделе мозга, отвечающем за эти функции — в гиппокампе. Большое количество ацетилхолиновых нейронов направляет свои отростки в гиппокамп, и там они влияют на высвобождение нейромедиаторов из других нервных клеток [8]. Способ осуществления этого процесса довольно простой: на теле нейрона и его пресинаптической части расположены различные никотиновые рецепторы (в основном, α7— и β2-типов). Их активация будет приводить к тому, что прохождение сигнала по иннервируемой клетке упростится, и он с большей вероятностью перейдет на следующий нейрон. Наибольшее влияние такого рода испытывают на себе ГАМК-ергические нейроны — нервные клетки, чьим нейромедиатором является γ-аминомасляная кислота [9].
ГАМК-ергические нейроны являются важной частью системы, генерирующей электрические ритмы нашего мозга. Эти ритмы можно записать и изучить при помощи электроэнцефалограммы — широкодоступного метода исследования в нейрофизиологии. Ритмы различной частоты обозначаются греческими буквами: 8–14 Гц — альфа-ритм, 14–30 Гц — бета-ритм и так далее. Использование стимуляторов ацетилхолиновых рецепторов приводит к тому, что в мозге возникает тета- (0,4–14 Гц) и гамма-ритм (30–80 Гц). Эти ритмы, как правило, сопровождают активную когнитивную деятельность. Стимуляция постсинаптических мускариновых ацетилхолиновых рецепторов, расположенных на нейронах гиппокампа (центра памяти) и префронтальной коры (центр сложных форм поведения), приводит к возбуждению этих клеток и генерации упомянутых выше ритмов. Они сопровождают различную когнитивную деятельность — например, выстраивание временнόй последовательности событий [10].
Гиппокамп и префронтальная кора играют важную роль в обучении. С точки зрения рефлексов любое обучение происходит двумя путями. Допустим, вы экспериментатор, и объектом вашего эксперимента является мышь. В первом случае в ее клетке зажигается свет (условный стимул), и грызун получает кусочек сыра (безусловный стимул) еще до того, как свет погаснет. Формирующийся рефлекс можно назвать задержанным. Во втором случае свет также зажигается, но мышь получает лакомство через некоторое время после выключения лампочки. Этот тип рефлекса называется следовым. Рефлексы второго типа зависят от осознанности стимулов больше, чем рефлексы первого типа. Угнетение активности ацетилхолинергической системы приводит к тому, что у животных не вырабатываются следовые рефлексы, хотя с задержанными проблем не возникает [11].
При сравнении секреции ацетилхолина в мозге крыс, у которых вырабатывали оба вида рефлексов, были получены интересные данные [12]. У крыс, которые успешно справлялись с усвоением временнόй связи между условным и безусловным стимулом, обнаруживалось значительное увеличение уровня ацетилхолина в медиальной префронтальной коре (рис. 5) по сравнению с гиппокампом. Особенно существенной была разница в уровнях ацетилхолина у крыс, которые выработали следовый рефлекс. Те грызуны, которые не справились с обеими задачами, обнаруживали приблизительно равные уровни нейромедиатора в исследуемых отделах мозга (рис. 6). Исходя из этого можно заключить, что непосредственно в обучении бóльшую роль играет префронтальная кора, а гиппокамп сохраняет полученные знания.
Рисунок 5. Выброс ацетилхолина в гиппокампе (HPC) и префронтальной коре (PFC) крыс при успешной выработке рефлексов. Максимальный уровень ацетилхолина наблюдается в префронтальной коре при выработке следового рефлекса. Рисунок из [12].
Рисунок 6. Выброс ацетилхолина в гиппокампе (HPC) и префронтальной коре (PFC) крыс в случае «провала» в обучении. Регистрируется почти одинаковое содержание ацетилхолина в двух зонах вне зависимости от рефлекса. Рисунок из [12].
Лекарство для памяти
Если в норме ацетилхолинергическая система нашего мозга отвечает за память, внимание и обучение, то заболевания, при которых нарушается этот тип трансмиссии в нашем мозге, должны проявляться соответствующими симптомами: потерей памяти, снижением внимания и способности учиться новому. Здесь надо сразу оговориться, что в ходе нормального старения у подавляющего большинства людей снижается и способность к запоминанию нового, и живость ума в целом. Если эти нарушения выражены настолько, что мешают пожилому человеку заниматься повседневной деятельностью и удовлетворять свои повседневные потребности (обслуживать себя), то тогда врачи могут заподозрить деменцию. Если вы хотите узнать о деменции больше, то рекомендую начать с изучения информационного бюллетеня ВОЗ, посвященного этой патологии [19].
Строго говоря, деменция — это не отдельное заболевание, а синдром, встречающийся при ряде заболеваний. Одной из самых частых болезней, которая приводит к деменции, является болезнь Альцгеймера. Считается, что при болезни Альцгеймера в нервных клетках накапливается патологический белок β-амилоид [20, 21], который и нарушает деятельность нервных клеток, что в итоге приводит к их гибели. Кроме этой теории существует ряд других, которые имеют свои доказательства. Вполне вероятно, что при болезни Альцгеймера в клетках головного мозга разных пациентов происходят неодинаковые процессы, но приводят они к схожим симптомам. Однако β-амилоид интересен тем, что он может подавлять эффект, производимый ацетилхолином на клетку через никотиновые рецепторы [22]. Если у нас получится интенсифицировать ацетилхолинергическую передачу, то мы можем уменьшить проявления болезни и продлить самостоятельную жизнь человеку с деменцией.
К препаратам, используемым при деменции, относятся ингибиторы ацетилхолинэстеразы (АХЭ) — фермента, разрушающего ацетилхолин в синаптической щели. Применение ингибиторов АХЭ приводит к повышению содержания ацетилхолина в межнейронном пространстве и улучшению передачи сигнала. Исследование эффективности ингибиторов АХЭ при болезни Альцгеймера определило, что они способны уменьшить симптомы заболевания [23] и замедлить его прогрессирование [24]. Три наиболее применяемых препарата из этой группы — ривастигмин, галантамин и донепезил — сравнимы по эффективности и безопасности. Также существует небольшой, но успешный опыт применения ингибиторов АХЭ в лечении музыкальных галлюцинаций у пожилых людей [25].
При помощи ацетилхолина наш мозг обучается, фокусирует внимание на разных объектах и явлениях окружающего мира. Наша память «работает» на ацетилхолине, а его дефицит можно компенсировать при помощи лекарств. Надеюсь, что вам понравилось знакомство с ацетилхолином.
источник
Электрическое раздражение
Дигидро-β-эритроидин блокирует никотиновые рецепторы головного мозга и нервных ганглий при проявлении ими холинергического ответа. Для них также характерно высокоафинное сродство с тритий-меченным никотином. Чувствительные нейронные рецепторы αBGT в гиппокампе отличаются низкой восприимчивостью ацетилхолина, в отличие от нечувствительных αBGT-элементов. Оборотным и селективным конкурентным антагонистом первых выступает метилликаконитин.
Отдельные производные анабезиина провоцируют селективное активационное воздействие на группу αBGT-рецепторов. Проводимость их ионного канала достаточно высока. Эти рецепторы отличаются уникальными вольт-зависимыми характеристиками. Общеклеточный ток при участии деполяризационных величин эл. потенциала указывает на уменьшение пропуска ионов через каналы.
Данное явление при этом регулируется содержанием в растворе элементов Mg2 . Этим данная группа отличается от рецепторов мышечных клеток. Последние не претерпевают каких-либо изменений тока ионов при корректировке величин мембранного потенциала. При этом а N-метил-D-аспартатный рецептор, обладающий относительной проницаемостью для элементов Са2 , показывает обратную картину. При увеличении потенциала до гиперполяризующих значений и повышении содержания ионов Mg2 ионный ток блокируется.
