Перейти к содержанию

Ацетилхолин

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Данная страница не проверялась участниками с соответствующими правами.
Ацетилхолин
Изображение химической структуры
Изображение молекулярной модели
Общие
Хим. формула C7H16NO2+
Физические свойства
Молярная масса 146,210 г/моль
Классификация
Рег. номер CAS 51-84-3
PubChem 187
Рег. номер EINECS 200-128-9
SMILES
 
InChI
 
Кодекс Алиментариус E1001(i)
ChEBI 15355
ChemSpider 182
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Ацетилхолин — органическое соединение которое является нейромедиатором для многих видов животных (включая человека)[1]. Его название происходит от его химической структуры: это сложный эфир уксусной кислоты и холина[2]. Части тела, которые используют ацетилхолин или на которые он воздействует, называются холинергическими.

Ацетилхолин — нейромедиатор, используемый в нервно-мышечных соединениях. Другими словами, это химическое вещество, которое выделяют двигательные нейроны нервной системы для активации мышц. Это свойство означает, что препараты, воздействующие на холинергические системы, могут иметь очень опасные последствия — от паралича до судорог. Ацетилхолин также является нейромедиатором в вегетативной нервной системе, как внутренним передатчиком для симпатической и парасимпатической нервной системы, так и конечным продуктом, выделяемым парасимпатической нервной системой[1]. Ацетилхолин является основным нейромедиатором парасимпатической нервной системы[2][3].

В головном мозге ацетилхолин является как нейромедиатором, так и нейромодулятором. Ацетилхолин (ACh) также был обнаружен не только в нейронных клетках, а также у микроорганизмов. В недавних исследованиях ферменты, связанные с его синтезом, деградацией и клеточным поглощением, были прослежены до ранних стадий эволюции одноклеточных эукариот.[4] У патогенных протистов рода Acanthamoeba были получены доказательства наличия ацетилхолина, который обеспечивает сигналы роста и пролиферации через расположенный на мембране гомолог м1-холинорецептора.[5]

Частично из-за влияния ацетилхолина на мышечно-активирующие функции и вегетативную нервную систему, многие лекарственные средства оказывают свое действие путем изменения холинергической передачи. Многочисленные яды и токсины, вырабатываемые растениями, животными и бактериями, а также химические нервно-паралитические отравляющие вещества, такие как зарин, наносят вред, парализуя или стимулируя мышцы своим влиянием на нервно-мышечный синапс. Препараты, действующие на мускариновые ацетилхолиновые рецепторы, например атропин, в больших количествах могут быть ядовиты, однако в умеренных дозах они обычно используются для лечения некоторых сердечно-сосудистых заболеваний и нарушений зрения.[6][7] Скополамин или дефингидрамин, которые также действуют преимущественно угнетающе на мускариновые рецепторы в головном мозге (в частности на м1-холинорецептор), могут вызывать делирий, галлюцинации и амнезию. Аддиктивные свойства никотина обусловлены его воздействием на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы в головном мозге.

Функции

[править | править код]

Ацетилхолин функционирует как в центральной нервной системе (ЦНС), так и в периферической нервной системе (ПНС). В ЦНС холинергические импульсы, идущие от базальных отделов переднего мозга к коре головного мозга и гиппокампу, поддерживают когнитивные функции этих целевых областей. В ПНС ацетилхолин активирует мышцы и является основным нейромедиатором в вегетативной нервной системе[8][2].

Клеточные функции

[править | править код]

Как и многие другие биологически активные вещества, ацетилхолин работает связываясь с рецепторами, расположенными на поверхностях клеток, и активируя их. Существует два основных класса рецептором ацетилхолина: никотиновые и мускариновые. Их названия определяют вещества, которые могут избирательно активировать каждый тип рецепторов, не затрагивая другой: мускарин — это соединение, содержащееся в грибе Amanita muscaria; никотин содержится в табаке.

Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы представляют собой лиганд-управляемые ионные каналы, проницаемые для ионов натрия, калия и кальция. Никотиновые рецепторы подразделяются на два основных типа, известных как мышечный и нейронный. Мышечный тип может быть избирательно заблокирован кураре, нейронный — гексаметонием. Основная локализация рецепторов мышечного типа — на мышечных клетках. Рецепторы нейронного типа расположены в вегетативных ганглиях (как симпатических, так и парасимпатических), а также в ЦНС.

Мускариновые ацетилхолиновые рецепторы имеют более сложный механизм действия и оказывают влияние на клетки в течение более длительного времени. У млекопитающих идентифицировано пять подтипов мускариновых рецепторов, обозначаемых м1-м5. Все они работают как рецепторы, сопряженные с G-белками. Подтипы м1, м3 и м5 сопряжены с Gq-белками; они повышают внутриклеточный уровень инозитолтрифосфата и кальция, активируя фосфолипазу C. Их действие на клетки обычно является возбуждающим. Подтипы м2 и м4 сопряжены с Gi/Go-белками; они снижают внутриклеточный уровень циклического АМФ (цАМФ), ингибируя аденилатциклазу. Их действие на клетки обычно является тормозным. Мускариновые ацетилхолиновые рецепторы обнаружены как в ЦНС, так и в периферической нервной системе — в сердце, легких, верхних отделах ЖКТ и потовых желез.

Нервно-мышечный синапс

[править | править код]

Ацетилхолин является веществом, которое нервная система использует для активации поперечно-полосатых скелетных мышц. Это мышцы, используемые для всех типов произвольных движений. Скелетные мышцы контролируются двигательными нейронами, расположенными в спинном мозге или, в отдельных случаях, в стволе головного мозга. Эти двигательные нейроны направляют свои аксоны через двигательные нервы, откуда они выходят и соединяются с мышечными волокнами в нервно-мышечном синапсе.

Когда двигательный нейрон запускает потенциал действия, он быстро распространяется по нерву до тех пор, пока не достигает нервно-мышечного синапса, где начинает электрохимический процесс, вызывающий высвобождение ацетилхолина в пространство между пресинаптическим окончанием и мышечным волокном. Молекулы ацетилхолина затем связываются с никотиновыми ионными канальными рецепторами на мембране мышечной клетки, что приводит к открытию ионных каналов. Ионы натрия поступают внутрь мышечной клетки, запуская последовательность процессов, которая в конечном итоге приводит к мышечному сокращению.

Факторы, снижающие высвобождение ацетилхолина:

История

[править | править код]

В 1867 году Адольф фон Байер установил структуру холина и ацетилхолина и синтезировал оба соединения, назвав последний в своём исследовании ацетилнейрином.[9][10] Холин является предшественником ацетилхолина. Биологическая активность ацетилхолина была впервые отмечена в 1906 году, когда Рейд Хант (1870–1948) и Рене де М. Таво обнаружили, что он снижает кровяное давление в исключительно малых дозах.[11][10][12] Этому предшествовало наблюдение Фредерика Уокера Мотта и Уильяма Добинсона Халлибертона в 1899 году о том, что инъекции холина понижают кровяное давление у животных.[13][10]

В 1914 году Артур Дж. Эуинс первым выделил ацетилхолин из природного источника. По просьбе Генри Халлетта Дейла он идентифицировал его как загрязняющую примесь, снижающую кровяное давление, в некоторых экстрактах спорыньи (Claviceps purpurea). Позже, в 1914 году, Дейл описал эффекты ацетилхолина как различные типы периферических синапсов, а также отметил, что даже при подкожных инъекциях в дозе один нанограмм он снижает кровяное давление у кошек.[14][10]

Понятие нейромедиаторов не существовало до 1921 года, когда Отто Лёви, работая профессором в Грацском университете, заметил, что блуждающий нерв выделяет вещество, угнетающее сердечную мышцу. Он назвал его vagusstoff («вещество блуждающего нерва»), отметил, что оно является структурным аналогом холина, и предположил, что это ацетилхолин.[15][16] В 1926 году Лёви и Э. Навратил пришли к выводу, что это соединение, вероятно, и есть ацетилхолин, поскольку vagusstoff и синтетический ацетилхолин теряли свою активность сходным образом при контакте с тканевыми лизатами, содержащими ферменты, расщепляющие ацетилхолин (ныне известные как холинэстеразы).[17][18] Этот вывод получил широкое признание. Последующие исследования подтвердили функцию ацетилхолина как нейромедиатора.[16]

В 1936 году Г. Х. Дейл и О. Лёви получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за свои исследования ацетилхолина и нервных импульсов.

Примечания

[править | править код]
  1. 1 2 Prashant Tiwari, Shubhangi Dwivedi, Mukesh Pratap Singh, Rahul Mishra, Anish Chandy. Basic and modern concepts on cholinergic receptor: A review (англ.) // Asian Pacific Journal of Tropical Disease. — 2013-10. — Vol. 3, iss. 5. — P. 413–420. — doi:10.1016/S2222-1808(13)60094-8.
  2. 1 2 3 Christian Sam, Bruno Bordoni. Physiology, Acetylcholine // StatPearls. — Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2026.
  3. ↑ Erica L. Hudson, Elizabeth B. Jones. Cholinergic Toxicity(Archived) // StatPearls. — Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2026.
  4. ↑ Baig AM, Rana Z, Tariq S, Lalani S, Ahmad HR (Март 2018). Traced on the Timeline: Discovery of Acetylcholine and the Components of the Human Cholinergic System in a Primitive Unicellular Eukaryote Acanthamoeba spp. ACS Chem Neurosci. 9 (3): 494—504. doi:10.1021/acschemneuro.7b00254. PMID 29058403.
  5. ↑ Baig AM, Ahmad HR (Июнь 2017). Evidence of a M1-muscarinic GPCR homolog in unicellular eukaryotes: featuring Acanthamoeba spp bioinformatics 3D-modelling and experimentations. J. Recept. Signal Transduct. Res. 37 (3): 267—275. doi:10.1080/10799893.2016.1217884. PMID 27601178. S2CID 5234123.
  6. ↑ Avetisov SE, Fisenko VP, Zhuravlev AS, Avetisov KS (2018). Применение атропина для контроля прогрессирования миопии [Atropine use for the prevention of myopia progression]. Vestnik Oftalmologii. 134 (4): 84—90. doi:10.17116/oftalma201813404184. PMID 30166516.
  7. ↑ Smulyan H (Ноябрь 2018). The Beat Goes On: The Story of Five Ageless Cardiac Drugs. The American Journal of the Medical Sciences. 356 (5): 441—450. doi:10.1016/j.amjms.2018.04.011. PMID 30055757.
  8. ↑ Joshua A. Waxenbaum, Vamsi Reddy, Joe M. Das. Anatomy, Autonomic Nervous System // StatPearls. — Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2026.
  9. ↑ Baeyer A (1867). I. Üeber das neurin. Justus Liebigs Ann Chem (нем.). 142 (3): 322—326. doi:10.1002/jlac.18671420311.
  10. 1 2 3 4 Kawashima K, Fujii T, Moriwaki Y, Misawa H, Horiguchi K (2015). Non-neuronal cholinergic system in regulation of immune function with a focus on α7 nAChRs. International Immunopharmacology. 29 (1): 127—34. doi:10.1016/j.intimp.2015.04.015. PMID 25907239.
  11. ↑ Hunt R, Taveau M (1906). On the physiological action of certain choline derivatives and new methods for detecting choline. BMJ. 2: 1788—1791.
  12. ↑ Dorkins HR (Апрель 1982). Suxamethonium-the development of a modern drug from 1906 to the present day. Medical History. 26 (2): 145—68. doi:10.1017/s0025727300041132. PMC 1139149. PMID 7047939.
  13. ↑ Mott FW, Halliburton WD (1899). VII. The physiological action of choline and neurine. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Containing Papers of a Biological Character. 191 (2001): 211—267. doi:10.1098/rstb.1899.0007. PMC 2463419. PMID 20758460.
  14. ↑ Dale HH (1914). The action of certain esters and ethers of choline, and their relation to muscarine. J Pharmacol Exp Ther. 6 (2): 147—190. doi:10.1016/S0022-3565(25)08268-0.
  15. ↑ Loewi O (1922). Über humorale übertragbarkeit der herznervenwirkung. Pflug Arch Ges Phys (нем.). 193 (1): 201—213. doi:10.1007/BF02331588. S2CID 34861770.
  16. 1 2 Zeisel SH (2012). A brief history of choline. Annals of Nutrition & Metabolism. 61 (3): 254—8. doi:10.1159/000343120. PMC 4422379. PMID 23183298.
  17. ↑ Loewi O, Navratil E (1926). Über humorale übertragbarkeit der herznervenwirkung. Pflug Arch Ges Phys (нем.). 214 (1): 678—688. doi:10.1007/BF01741946. S2CID 43748121.
  18. ↑ Zimmer HG (Март 2006). Otto Loewi and the chemical transmission of vagus stimulation in the heart. Clinical Cardiology. 29 (3): 135—6. doi:10.1002/clc.4960290313. PMC 6654523. PMID 16596840.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Ацетилхолин&oldid=153926359