Acetylcholin | ||
Acetylcholin | ||
Identifikace | ||
---|---|---|
Název IUPAC | 2-acetoxyethyl-trimethylamonium | |
Synonyma |
ACh |
|
N O CAS | ||
Ne o ECHA | 100 000 118 | |
Ne o EC | 200-128-9 | |
ATC kód | S01 | |
DrugBank | DB03128 | |
PubChem | 187 | |
N O E | E1001 (i) | |
ÚSMĚVY |
CC (= O) OCC [N +] (C) (C) C , |
|
InChI |
InChI: InChI = 1 / C7H16NO2 / c1-7 (9) 10-6-5-8 (2,3) 4 / h5-6H2,1-4H3 / q + 1 |
|
Chemické vlastnosti | ||
Hrubý vzorec |
C 7 H 16 N O 2 [izomery] |
|
Molární hmotnost | 146,2074 ± 0,0075 g / mol C 57,5%, H 11,03%, N 9,58%, O 21,89%, |
|
Opatření | ||
Směrnice 67/548 / EHS | ||
Xi Symboly : Xi : Dráždivý Rvěty : R36 / 37/38 : Dráždí oči, dýchací orgány a kůži. Světy : S36 / 37/39 : Noste vhodný ochranný oděv, rukavice a ochranu očí / obličeje. R věty : 36/37/38, S věty : 36/37/39, |
||
Ekotoxikologie | ||
DL 50 |
11 mg · kg -1 (myš, iv ) 170 mg · kg -1 (myš, ip ) |
|
Jednotky SI a STP, pokud není uvedeno jinak. | ||
Acetylcholin , zkráceně ACh je neurotransmiter , který hraje důležitou roli jak v centrálním nervovém systému , kde je zapojen do paměti a učení , jako je tomu v periferním nervovém systému , a to zejména v činnost svalů a vegetativních funkcí . Acetylcholin je ester produkovaný enzymem cholin acetyltransferázou z acetyl-CoA , jehož účinek je zprostředkován nikotinovými a muskarinovými receptory . ACh byl předmětem průkopnických studií, které vedly k formulaci hlavních principů neurotransmise . Opravdu, v první polovině XX th století , ACh byl první neurotransmitter nalezené v nervovém systému, nejprve pro jeho inhibiční roli v obchodním centru . Nicméně na úrovni neuromuskulárního spojení má ACh excitační účinek a v centrálním nervovém systému jeho působení kombinuje neuromodulační účinky na synaptickou plasticitu , učení a fyziologickou aktivaci .
V roce 1914 anglický fyziolog Henry Hallett Dale jako první izoloval acetylcholin z organismu , žitného námelu . ACh byla molekula známá již od doby, kdy její chemickou syntézu provedl v roce 1867 německý chemik Adolf von Baeyer . V roce 1905 anglický fyziolog John Newport Langley (ne) prokázal biologickou aktivitu ACh, která po aplikaci na kosterní sval způsobí její smrštění. Podobně Dale v roce 1914 prokázal parasympatomimetický účinek ACh na periferní orgány a tkáně.
V roce 1921 německý farmakolog Otto Loewi demonstroval existenci prvního neurotransmiteru, který byl kdy objeven. Loewi stimuloval parasympatický nerv vagus ( nerv X) izolovaného srdce žáby, což jej logicky zpomalilo. Aplikace infuzní tekutiny z tohoto srdce na jiné denervované srdce také zpomalila. To prokázalo, že látka způsobující působení parasympatického nervového systému byla uvolněna (a v tomto případě difundována do perfuzní tekutiny) během stimulace nervu vagus. Tato látka, neurotransmiter, byla zpočátku nazývána „ vagustoff “ (termín odvozený od „vlny“), protože až mnohem později bylo zjištěno, že se ve skutečnosti jedná o ACh. Ve skutečnosti až v roce 1929 Dale a jeho kolega anglický fyziolog Harold Ward Dudley (de) odhalili existenci ACh ve zvířecích organismech extrakcí ze sleziny hovězího masa a koně. V roce 1936 Dale a jeho kolegové ukázali, že ACh se uvolňuje na neuromuskulárním spojení, a je tedy neurotransmiterem odpovědným za dobrovolné kontrakce kosterních svalů.
Otto Loewi a Henry Hallett Dale společně obdrželi Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu v roce 1936 za práci na ACh.
Z chemického vzorce CH 3 COOCH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 3a molární hmotnost z 146,2 g · mol -1 , acetylcholin je odvozen od kyseliny octové, CH 3 COOHa cholin HOCH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 3.
Během nervových impulsů, acetylcholin se uvolňuje v synapsích z neuronů nazývaných „cholinergní“ nervový systém, přenášející nervové informace z jednoho neuronu na druhý. Tyto synapse, které používají acetylcholin jako neurotransmiter, se nazývají cholinergní synapse .
Acetylcholin se proto na centrální úrovni podílí na mnoha funkcích, jako je regulace motoriky narušené Parkinsonovou chorobou nebo paměť narušená Alzheimerovou chorobou.
Syntéza probíhá v samotném nervovém vlákně z cholinu a acetyl-CoA . Cholin pochází buď ze stravy, nebo z endogenní biosyntézy serinu . Acetyl-koenzym A je koenzym vytvářený v mitochondriích nervové buňky z metabolismu sacharidů.
Syntéza acetylcholinu vyžaduje energii, ale usnadňuje ji enzym: cholin-acetyl-transferáza . To se syntetizuje v těle buňky a poté migruje na nervový konec.
Po jeho syntéze je acetylcholin uložen ve váčcích presynaptické membrány. Počet vezikul s presynaptickým zakončením se odhaduje na 300 000, z nichž každý obsahuje 1 000 až 50 000 molekul acetylcholinu.
Příchod akčního potenciálu na axonální zakončení indukuje otevření kanálů Ca ++ závislých na potenciálu. Následný vstup iontů Ca ++ způsobí fúzi vezikul s plazmatickou membránou a uvolnění Ach do synaptické štěrbiny. ACh poté difunduje na druhou stranu synapsí a vazbou na postsynaptické receptory způsobuje změnu membránové iontové permeability (prostřednictvím ionotropních a / nebo metabotropních receptorů).
ACh musí z této synapse zmizet. Pokud má nervový impuls vyvolat výboj 100 Hz (100 akčních potenciálů za sekundu), musí být ACh zničeno za méně než setinu sekundy. A skutečně acetylcholin podléhá hydrolýze během několika milisekund acetylcholinesterázou , což je enzym přítomný v synaptické štěrbině a spojený s vnějším povrchem buněk. ACh se hydrolyzuje na acetát a cholin a okamžitě se znovu vstřebává presynaptickým neuronem prostřednictvím selektivního transmembránového transportéru s 12 spirálami.
Toto je jeden z prostředků, aby mediátor zastavil svou činnost v synapse. Existuje druhý prostředek: ACh není zničen, ale difunduje mimo synapse.
Acetylcholin se váže na receptory na povrchu postsynaptického neuronu. Tyto receptory jsou převážně dvou typů: nikotinové a muskarinové . První z nich jsou kationtové kanály aktivované acetylcholinem, které velmi rychle, během několika milisekund, způsobí depolarizaci a excitaci. Druhé, muskarinové receptory, spojené s G proteiny, a proto pomalejší, mohou vyvolat excitační nebo inhibiční reakce.
Ve vegetativním nervovém systému jsou cholinergní receptory:
Muskarinové receptory jsou součástí rodiny metabotropních receptorů se sedmi transmembránovými doménami (7TM), stejně jako adrenergní receptory. Jsou široce distribuovány v těle a jsou široce zastoupeny v mozku (M1, M3 a M4).
Jsou rozděleny do pěti tříd (M1 až M5) odvozených z odlišných genů, všechny klonované.
Nikotinové receptory jsou součástí rodiny ionotropních receptorů . Jsou přítomny v mozku , míchy , ganglií z orthosympathetic a parasympatického nervového systému, a v synapsi mezi motorických neuronů a efektorů . Tyto pentamerní receptory (dvě α podjednotky, jedna β, jedna δ a jedna γ nebo ε) s molekulovou hmotností 280 kDa tvoří kanál o průměru 6,5 Å , který se otevírá až po navázání dvou molekul acetylcholinu na α podjednotky. Tyto dvě podjednotky α poté mění svoji konformaci, aby umožnily průchod iontů v iontovém kanálu. Acetylcholin je pak rychle degradován acetylcholinesterázami, aby uzavřel iontový kanál a zastavil nervové impulsy. V roce 2009 bylo známo a sekvenováno 17 podjednotek: α1 až α10, β 1 až β 4, γ, δ a ε. Z poměrně značného počtu možných pentamerů je v současné době charakterizováno pouze asi deset.
Aktivace neuronálních nikotinových receptorů N1 (centrální nervový systém a periferní ganglia) otevírá kanály propustné pro sodné Na + a draselné ionty K + . Velký vstup sodíkových iontů do postsynaptického neuronu vytváří rychlou depolarizaci membrány a zajišťuje šíření nervových impulsů.
Tyto nikotinové receptory svalového typu N2 umístěné v nervosvalových jsou připojeny na sodíkové kanály. Jejich aktivace způsobí vstup Na + , který produkuje lokalizovanou depolarizaci nazývanou potenciál desky motoru (PPM). Tento PPM otevírá napěťově řízené kanály Na + a spouští klasický akční potenciál. To prochází svalovým vláknem a vstupuje do příčného tubulu, kde bude stimulovat uvolňování vápníku obsaženého v sarkoplazmatickém retikulu. Zvýšení intracelulární koncentrace iontů vápníku způsobuje kontrakci kosterních svalů.
Tkanina | Účinek acetylcholinu | Zapojení příjemci |
Nervový systém | Zapamatování a učení | M1 |
Srdce | Snížená srdeční frekvence | M2 |
Plavidla | Vazodilatace, pokles krevního tlaku | M3 |
Plíce | Kontrakce průdušek, sekrece | M3 |
Střeva , žaludek | Kontrakce, sekrece | M3 |
Slinné žlázy | Vylučování | M3 |
Oko | Kontrakce zornice, slzy | M3 |
Dřeň nadledvin | Inhibuje sekreci adrenalinu (který již není)
stimulován ortosympatickým systémem) |
NE |
kosterní sval | Kontrakce | NE |