Acetylcholin

Strukturní vzorec
Struktura acetylcholinu
Counterion (většinou chlorid) není zobrazen
Všeobecné
Nevlastní název Acetylcholin
ostatní jména
  • (2-acetoxyethyl) trimethylamonium
  • (2- (trimethylamonium) ethyl) acetát
Molekulární vzorec C 7 H 16 NO 2
Stručný popis

bílý krystalický prášek nebo bezbarvé krystaly, velmi hygroskopický (chlorid)

Externí identifikátory / databáze
Číslo CAS
PubChem 187
DrugBank DB03128
Wikidata Q180623
Informace o drogách
ATC kód

S01 EB09

Třída drog

Neurotransmitery

vlastnosti
Molární hmotnost
Fyzický stav

pevně

Bod tání

149–152 ° C (chlorid)

rozpustnost

velmi snadno rozpustný ve vodě, málo rozpustný v ethanolu , málo rozpustný v dichlormethanu (chloridu)

bezpečnostní instrukce
Vezměte prosím na vědomí výjimku z požadavku na označování drog, zdravotnických prostředků, kosmetiky, potravin a krmiv
Označení nebezpečnosti GHS
žádné piktogramy GHS
Fráze H a P. H: žádné H-věty
P: žádné P-věty
Toxikologické údaje

2500 mg kg -1 ( LD 50krysaorálně , chlorid)

Pokud je to možné a obvyklé, používají se jednotky SI . Pokud není uvedeno jinak, uvedené údaje platí pro standardní podmínky .

Acetylcholin ( ACh ) je jedním z nejdůležitějších neurotransmiterů v mnoha organismech, včetně lidí . Kvarterní amoniová sloučenina acetylcholin je ester z kyseliny octové a jednosytného aminoalkoholu cholinu .

Dějiny

V roce 1921 Otto Loewi pomocí srdce žáby prokázal, že chemická látka je zodpovědná za přenos nervového impulsu do srdce , kterému původně říkal vagová látka a který Henry H. Dale později identifikoval jako acetylcholin.

Látku syntetizoval poprvé v roce 1867 Adolf Baeyer , jehož látkou byl americký Reid Hunt (1870–1948) schopen vyvolat svalové kontrakce při pokusech na zvířatech.

Výskyt

Acetylcholin se nachází v centrálním i periferním nervovém systému .

V autonomním nervovém systému je vysílačem všech preganglion-autonomních neuronů. Zprostředkovává také přenos signálů z postganglionových parasympatických neuronů do koncových orgánů. Postganglionové sympatické neurony normálně užívají noradrenalin , cesty k potním žlázám jsou výjimkou v tom, že také používají ACh jako vysílač.

V periferním nervovém systému zprostředkovává ACh přenos excitace z nervů do svalů prostřednictvím neuromuskulární koncové desky .

V centrálním nervovém systému se ACh nachází v corpus striatum , v nucleus basalis Meynert s kanály do mozkové kůry a ve formátu septalis medialis s kanály v hipokampu . Po kyselině y-aminomáselné (GABA) a glycinu je acetylcholin jedním z nejběžnějších neurotransmiterů v mozku .

funkce

Buněčná funkce

Acetylcholin působí na dva typy cholinergních receptorů , nikotinový acetylcholinový receptor a muskarinový acetylcholinový receptor . Jméno dostali podle látek, které je konkrétně aktivují, od nikotinu pro nikotinový receptor a od muskarinového pro muskarinový receptor. Existují různé podtypy obou.

Nikotinový ACh receptor je iontový kanál řízený ligandem, který je otevřený, tj. Po vazbě ACh, propustný pro ionty sodíku, draslíku a vápníku. Existují dva podtypy receptoru, svalový typ, který lze selektivně inhibovat kurare, a neuronový typ, který lze selektivně inhibovat hexamethoniem .

Muskarinový receptor ACh je receptor spojený s G proteinem s 5 podtypy (M1-M5). M1, M3 a M5 jsou spojeny G q, spojeny M2 a M4 G i / G o .

Existují také látky, které mohou nepřímo zvýšit účinek ACh na jeho receptory (nepřímo cholinergní látky). Patří mezi ně různé inhibitory cholinesterázy (ve skutečnosti inhibitory acetylcholinesterázy). Jedná se o velmi odlišné inhibiční látky. Výše uvedené léky, které se používají při Alzheimerově chorobě, patří do velké skupiny těchto látek. Některé způsobují dočasnou inhibici, jiné blokují enzym trvale. Takovými nevratně působícími inhibitory cholinesterázy jsou různé estery organofosforečných kyselin , např. B. známý insekticid Parathion (E 605), ale také chemické bojové látky sarin , tabun , Novitschok a mnoho dalších, které v malém množství způsobují fatální nadměrnou stimulaci cholinergních synapsí. Látka neostigmin patří do skupiny reverzibilních inhibitorů cholinesterázy . Řada látek také blokuje působení acetylcholinu na jeho receptory (zejména na muskarinové receptory); tomu se pak říká anticholinergní účinek. Některé alkaloidy mají anticholinergní účinek, například atropin nebo hyoscyamin nebo skopolamin .

Inhibitory cholinesterázy, jako je parathion nebo neostigmin, se také používají jako antidotum pro kurare . Curare blokuje dokovací body pro acetylcholin na koncových deskách motoru a tím paralyzuje kosterní svaly, což vede ke smrti udušením. Jelikož aktivní složky Curare jsou kompetitivní blokátory, může je vytlačit spousta acetylcholinu. Pokud je nyní acetylcholinesteráza blokována, zůstává více acetylcholinu v synaptické mezeře a přenos funguje znovu. Protože koncentrace acetylcholinu také stoupá na muskarinových receptorech, je často nutná následná léčba atropinem. Tento účinek se používá také v celkové anestezii: Před operací jsou svaly ochrnuty neuromuskulárním blokátorem (např. Rokuroniem ). K zvrácení jeho účinku se podává reverzibilní inhibitor cholinesterázy (např. Neostigmin). K zvrácení muskarinových vedlejších účinků se navíc používá parasympatolytikum (např. Atropin).

Fysostigmin (eserin) je také inhibitor cholinesterázy a zabraňuje odbourávání acetylcholinu cholinesterázy na cholin a acetát.

Funkce v centrálním nervovém systému

V centrálním nervovém systému hraje ACh důležitou roli při zvyšování bdělosti, udržování bdělosti, učení a vytváření vzpomínek.

Biosyntéza a metabolismus

Přenos signálu a metabolismus na cholinergní synapse

Acetylcholin je tvořen z acetyl-CoA a cholinu enzymem cholin acetyltransferázou .

Hotový ACh je absorbován z cytosolu do neurosekrečních úložných vezikul prostřednictvím protonového / acetylcholinového antiporteru v membráně vezikul . Každý vezikul obsahuje 5 000 až 10 000 molekul acetylcholinu. Na synapse je přibližně jeden milion úložných váčků.

Enzym acetylcholinesteráza , poté, co byla uvolněna do synaptické mezery a navázána na acetylcholinový receptor , může být rozdělena zpět na cholin a kyselinu octovou (nebo acetát ) a znehodnocena.

Poskytnutí výchozích molekul pro tvorbu acetylcholinu

Cholin může být znovu absorbován do synapsí ze synaptické mezery pomocí sodno-cholinového symportéru a je produktem rozpadu naposledy uvolněného acetylcholinu. Dostupnost a absorpce cholinu představuje krok omezující rychlost syntézy ACh, protože jej nemůže produkovat samotná nervová buňka.

Pyruvát je konečný produkt glykolýzy v cytosolu každé buňky. Enzym pyruvát dehydrogenáza katalyzuje přeměnu pyruvátu na acetyl koenzym A. Protože acetyl-CoA, vnitřní mitochondriální membrána nemůže nastat, je v cyklu kyseliny citronové přiváděna a reakcí s oxaloacetátem (katalyzovaným citrát syntázou ) v citrátu přeměněna. Citrát prochází mitochondriální membránou a pomocí citrátové lyázy se znovu rozkládá na acetyl-CoA a oxaloacetát. Acetyl-CoA je tedy k dispozici pro tvorbu acetylcholinu.

Nemoci zahrnující cholinergní systém

U Alzheimerovy choroby způsobuje smrt nervových buněk, které produkují hlavně acetylcholin, nedostatek acetylcholinu. Jeden se pokouší kompenzovat tento nedostatek medikací pomocí inhibitorů acetylcholinesterázy k inhibici tohoto enzymu degradujícího acetylcholin, aby se zvýšila koncentrace acetylcholinu na synapsích . Dalším způsobem je podávání prekurzorových proteinů . B. Deanol a Meclophenoxat , aby se zvýšila úroveň povědomí.

Zvýšená akumulace acetylcholinu v důsledku sníženého rozkladu látky způsobuje cholinergní krizi .

U svalové slabosti myasthenia gravis , což je závažné autoimunitní onemocnění, se produkují protilátky, které ničí acetylcholinové receptory ve svalových buňkách a tím oslabují svalovou aktivitu. To může zajít tak daleko, že pacienti již nebudou moci mít oči otevřené.

Acetylcholin v živočišných a rostlinných jedech

Podíl acetylcholinu v jedu sršně ( Vespa crabro ) se pohybuje kolem šesti procent suché hmotnosti, a proto je v nejvyšší koncentraci, která byla u živé bytosti nalezena. Bodnutí sršně je kvůli této vysoké koncentraci vnímáno jako obzvláště bolestivé. Bodnutí není o nic jedovatější než u jiných vos nebo včel ( včelí jed ), jejichž jed neobsahuje acetylcholin. Acetylcholin je také zodpovědný za bolestivý účinek jedu kopřiv , perutýnů a dalších ryb štírů .

použití

V oftalmologii se acetylcholin používá k zúžení a přemístění předoperačně zvětšené zornice po extrakci čočky během operací katarakty , iridektomie , perforující keratoplastiky a dalších zákroků na předním segmentu oka, pokud to vyžaduje velmi rychlou a úplnou miózu .

Podle směrnice ES o kosmetice nesmí být acetylcholin obsažen v kosmetických přípravcích .

Viz také

Individuální důkazy

  1. a b c Datasheet Acetylcholinchlorid CRS (PDF) na EDQM , zpřístupněn 24. ledna 2009.
  2. Datový list acetylcholinu od společnosti Acros, přístup ke dni 22. února 2010.
  3. a b Datový list Acetylcholinchlorid od společnosti Sigma-Aldrich , přístup 2. března 2019 ( PDF ).
  4. Otto Westphal , Theodor Wieland , Heinrich Huebschmann: regulátor života. Z hormonů, vitamínů, enzymů a dalších účinných látek. Societäts-Verlag, Frankfurt am Main 1941 (= Frankfurter Bücher. Research and Life. Volume 1), str. 33 f. A 81 f.
  5. Barbara E. Jones: Od probuzení ke spánku: neuronální a chemické substráty . In: Trendy ve farmakologických vědách . páska 26 , č. 11. listopadu 2005, s. 578-586 , doi : 10,1016 / j.tips.2005.09.009 , PMID 16183137 .
  6. AM Himmelhub, M. Sarter, JP Bruno: Zvýšení uvolňování kortikálního acetylcholinu během dlouhodobé pozornosti u potkanů . In: Výzkum mozku. Výzkum kognitivních mozků . páska 9 , č. 3 , 2000, s. 313-325 , PMID 10808142 .
  7. RM Ridley, PM Bowes, HF Baker, TJ Crow: Zapojení acetylcholinu do učení a paměti v kosmanu diskriminace objektů . In: Neuropsychologia . páska 22 , č. 3 , 1984, str. 253-263 , PMID 6431311 .
  8. ^ PT Francis, AM Palmer, M. Snape, GK Wilcock: Cholinergní hypotéza Alzheimerovy choroby: přehled pokroku . In: Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry . páska 66 , č. 2 , 1999, s. 137-147 , PMID 10071091 , PMC 1736202 (volný plný text).
  9. Eric Kandel: Při hledání paměti, 3. vydání, 2009, Goldmann, Mnichov