Acetylcholín je neurotransmiter, látka produkovaná naším telom na prenos nervových impulzov do viacerých bodov centrálneho a periférneho nervového systému. Neuróny, ktoré vylučujú acetylcholín, sa nazývajú cholinergiká; analogický reč pre jeho receptory, ktoré sa odlišujú na nikotínových a muskarínových receptoroch. Rozdielna koncentrácia a chemická konformácia týchto receptorov a príbuzných izoforiem v tkanivách znamená, že rôzne liečivá, ktoré interferujú s účinkom acetylcholínu, môžu produkovať účinky, ktoré sú prevažne obmedzené na jeden sektor a nie na iné. Napriek tejto štrukturálnej diverzite je acetylcholín schopný viazať sa na oba receptory, pretože časť molekuly, ktorá interaguje s muskarínovými receptormi, sa líši od časti nikotínových látok. To je jeden z dôvodov, prečo sa acetylcholín nepoužíva priamo na terapeutické účely: pretože pôsobí na všetky cholinergné receptory tela (muskarínové aj nikotínové), jeho pôsobenie je príliš rozšírené a nie veľmi špecifické.
Acetylcholín bol prvým neurotransmiterom, ktorý bol objavený vďaka štúdiám Otta Loewiho korunovaného v roku 1924. Z chemického hľadiska je acetylcholín tvorený spojením cholínovej molekuly s jedným z acetylkoenzýmu A (acetylcholín). -CoA); prvá je malá molekula koncentrovaná vo fosfolipidových membránach, zatiaľ čo Acetyl-CoA predstavuje metabolický medziprodukt medzi glykolýzou a Krebsovým cyklom. Syntéza acetylcholínu z týchto dvoch látok prebieha pozdĺž axonálneho terminálu; bezprostredne po jeho syntéze sa potom uloží vo vezikulách, ktoré sa viažu na presynaptickú membránu, keď prichádza nervový impulz, ktorý sa zlučuje a uvoľňuje jej obsah exocytózou. V tomto bode je acetylcholín uvoľnený v synaptickej štrbine voľný na dosiahnutie postsynaptických receptorov a na interakciu s nimi, depolarizáciu bunky a spôsobenie tvorby akčného potenciálu v nervovom vlákne alebo stimulovanom svalovom vlákne; bezprostredne po tejto interakcii je väčšina acetylcholínu okamžite degradovaná acetylcholínesterázou (ACHE). Je to enzým umiestnený v blízkosti cholinergných receptorov, kde pôsobí porušením väzby medzi acetátom a cholínom; posledne uvedená látka sa ľahko reabsorbuje presynaptickým terminálom a používa sa na syntézu nového acetylcholínu (vďaka enzýmu cholín-acetyltransferáza). Pôsobenie tohto enzýmu je veľmi dôležité, pretože umožňuje prerušiť prenos nervového impulzu.
Acetylcholín je vysielačom všetkých nervov, ktoré kontrolujú dobrovoľné svalstvo (pozri neuromuskulárny povlak); avšak, aj keď na tejto úrovni vyvoláva excitačný účinok, v systéme parasympatiku vykonáva hlavne inhibičné účinky (väčšina sympatických neurónov vylučuje epinefrín, zatiaľ čo väčšina parasympatických neurónov vylučuje acetylcholín). Táto molekula spôsobuje spomalenie srdcovej frekvencie, pričom stimuluje sekréciu bronchiálnych, slinných, žalúdočných a pankreatických žliaz, zvyšuje črevnú peristaltiku a všeobecne všetky tráviace funkcie. Rovnako ako na úrovni pohybových dosiek kostrového svalstva a postgangliových zakončení parasympatického nervového systému sa acetylcholín nachádza na úrovni synapsií medzi preganglionickými vláknami a postganglionickými neurónmi sympatického a parasympatického nervového systému a dreňovej drene, ako aj v niektorých synapsiách centrálneho nervového systému.
Muskarínové účinky zodpovedajú účinkom indukovaným acetylcholínom uvoľneným post-ganglionickými parasympatickými nervovými zakončeniami, s dvomi významnými výnimkami:
Acetylcholín spôsobuje generalizovanú vazodilatáciu, hoci väčšina ciev nie je inervovaná parasympatickým systémom.
Acetylcholín spôsobuje sekréciu potných žliaz, ktoré sú inervované cholinergnými vláknami sympatického nervového systému.
Účinky nikotínu zodpovedajú účinkom acetylcholínu uvoľňovaného na úrovni ganglionických synapsií sympatických a parasympatických systémov, neuromuskulárneho plaku dobrovoľných svalov a nervových zakončení splanchnických nervov obklopujúcich sekrečné bunky drene nadobličiek.
Ako sa očakávalo, účinky podobné účinkom acetylcholínu sa môžu produkovať látkami, ktoré sú schopné stimulovať cholinergné receptory (parasympatomimetiká) alebo blokovať účinok acetylcholínesterázy (anticholínesterázy). Súčasne môžu byť účinky acetylcholínu blokované látkami schopnými viazať sa na cholinergné receptory, čo ich robí nedostupnými na zachytenie signálu prenášaného acetylcholínom (anticholinergiká). Pozrime sa na niektoré príklady.
Curare spôsobuje smrť svalovou paralýzou, blokujúc pôsobenie acetylcholínu na svalové membrány (kde sa nachádzajú nikotínové receptory); Fyzostigmín na druhej strane predlžuje pôsobenie acetylcholínu blokovaním cholínesterázy, zatiaľ čo jed čiernej vdovy stimuluje nadmerné uvoľňovanie. Nervové plyny tiež blokujú tento enzým, čo spôsobuje, že acetylcholín zostáva ukotvený na jeho receptoroch; letálny účinok týchto plynov je užitočný pri skúmaní účinkov interakcie medzi acetylcholínom a jeho muskarínovými receptormi: kašeľ, tesnosť na hrudníku, bronchiálna hypersekrécia na pľúcny edém, nauzea, vracanie, hnačka, zvýšené slinenie, mióza a ťažkosti so zrakom, zníženie srdcovej frekvencie až po zastavenie a inkontinenciu moču. Na druhej strane v dôsledku akumulácie acetylcholínu u nikotínových receptorov sa vyskytujú symptómy, ako sú: bledosť kože, tachykardia, arteriálna hypertenzia, hyperglykémia a zmeny ovplyvňujúce pohybový aparát, najmä asténia a ľahké vyčerpanie svalov, tras a kŕče. Pre akumuláciu acetylcholínu môže byť kostrové svalstvo paralyzované a môže dôjsť k smrti paralýzou svalovej kontrakcie. Nakoniec, účinky na centrálny nervový systém zahŕňajú tonicko-klonické kontrakcie epileptiformného typu až po depresiu respiračných centier a smrť. Toto sa všeobecne vyskytuje v dôsledku asfyxie v dôsledku paralýzy bránice a medzirebrových svalov. Botox, jedovatý toxín používaný v infinitesimálnych koncentráciách v estetickej medicíne, sa týka aj acetylcholínu; v skutočnosti svojím pôsobením zabraňuje jeho uvoľňovaniu z vezikúl. Týmto spôsobom spôsobí Botox ochabnutú paralýzu svalov, ktorá sa stáva smrtiacou, keď silne zahŕňa dýchacie; v tomto zmysle je proti pôsobeniu tetanu, ktorý je charakterizovaný spastickou paralýzou, ktorá je však nezávislá od acetylcholínu. Pilokarpín, liek používaný hlavne v oftalmológii na zúženie zornice a na stimuláciu slzenia oka (užitočné pri liečbe glaukómu) je agonista muskarínu; V skutočnosti sa viaže na muskarínové acetylcholínové receptory. V tomto zmysle pôsobí pilokarpín proti pôsobeniu atropínu, ktorý je namiesto toho muskarínovým antagonistom a ako taký inhibuje aktivitu parasympatika (parasympatolytika). Atropín blokuje muskarínové receptory, zatiaľ čo curare blokuje nikotínové receptory.
