Acetylcholin

Posuzování | Biopsychologie | Srovnávací | Kognitivní | Vývojová | Jazyk | Individuální rozdíly | Osobnost | Filozofie | Sociální |
Metody | Statistika | Klinická | Vzdělávací | Průmyslová | Odborné předměty | Světová psychologie |

Biologická:Neuroanatomie – Neurochemie – Neuroendokrinologie -Neurologie – Psychoneuroimunologie – Fyziologická psychologie – Psychofarmakologie(Rejstřík, Osnova)

Acetylcholin
2-acetoxy-N,N,N-trimethylethanaminium IUPAC název
číslo CAS 51-84-3	ATC kód S01EB09
PubChem 187	DrugBank EXPT00412
Chemický vzorec
Molekulová hmotnost	146.21 g/mol
Biologická dostupnost
Metabolismus
Eliminace pol.životnost	přibližně 2 minuty
Exkrece	{{{exkrece}}}
Těhotenská kategorie
Právní postavení
Způsob podání

Chemická sloučenina acetylcholin, často označovaná zkratkou ACh, byla prvním identifikovaným neurotransmiterem. Je to chemický přenašeč v periferním nervovém systému (PNS) i v centrálním nervovém systému (CNS) u mnoha organismů včetně člověka. Acetylcholin je neurotransmiterem ve všech autonomních gangliích. Laicky řečeno, je to chemická látka, která umožňuje neuronům vzájemnou komunikaci v rámci člověka i jiných organismů.

Chemie

Acetylcholin je ester kyseliny octové a cholinu s chemickým vzorcem CH3COOCH2CH2N+(CH3)3. Je to ester kyseliny octové a cholinu. Tato struktura se odráží v systematickém názvu 2-acetoxy-N,N,N-trimethylethanaminium.

Acetylcholin (ACh) byl poprvé identifikován v roce 1914 Henrym Hallettem Dalem pro jeho účinky na srdeční tkáň. Jako neurotransmiter ho potvrdil Otto Loewi, který mu původně dal název vagusstoff, protože se uvolňuje z bloudivého nervu. Oba za svou práci obdrželi v roce 1936 Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství.

Pozdější práce ukázaly, že když se acetylcholin naváže na acetylcholinové receptory na vláknech kosterního svalu, otevře v membráně ligandem řízené sodíkové kanály. Sodíkové ionty pak vstupují do svalové buňky a stimulují svalovou kontrakci. Acetylcholin sice vyvolává kontrakci kosterních svalů, ale v srdečních svalových vláknech naopak vyvolává sníženou kontrakci. Tento rozdíl se připisuje rozdílům ve struktuře receptorů mezi kosterními a srdečními vlákny. Acetylcholin se používá také v mozku, kde má tendenci vyvolávat excitační účinky. Stejným způsobem jsou stimulovány i žlázy, které přijímají impulzy z parasympatické části autonomního nervového systému.

Syntéza a odbourávání

Acetylcholin je syntetizován v některých neuronech enzymem cholin acetyltransferázou ze sloučenin cholinu a acetyl-CoA. Organické sloučeniny rtuti mají vysokou afinitu k sulfhydrylovým skupinám, což způsobuje dysfunkci enzymu cholinacetyltransferázy. Tato inhibice může vést k nedostatku acetylcholinu a může mít důsledky na motorické funkce.

Normálně enzym acetylcholinesteráza přeměňuje acetylcholin na neaktivní metabolity cholin a acetát. Tento enzym se hojně vyskytuje v synaptické štěrbině a jeho úloha při rychlém odstraňování volného acetylcholinu ze synapse je nezbytná pro správnou funkci svalů. Ničivé účinky nervově paralytických látek obsahujících organofosfáty (např. plynný sarin) jsou způsobeny nevratnou inaktivací tohoto enzymu. Výsledné nahromadění acetylcholinu způsobuje nepřetržitou stimulaci svalů, žláz a centrálního nervového systému; oběti běžně umírají na udušení, protože nemohou stáhnout bránici. Ostatní organofosfáty a některé karbamáty jsou účinné insekticidy, protože inhibují acetylcholinasterázu u hmyzu. Na druhé straně, protože nedostatek acetylcholinu v mozku je spojován s Alzheimerovou chorobou, používají se při léčbě této choroby některé léky, které inhibují acetylcholinesterázu. Nedávná studie ukázala, že jedním z takových léků je THC, který účinně snižuje tvorbu charakteristických neurofibrilárních spletí a amyloidních beta plaků.

Místa uvolňování

• Acetylcholin se uvolňuje v autonomním nervovém systému:
  • pre- a postgangliové parasympatické neurony
  • pregangliové sympatické neurony (a také postgangliové sudomotorické neurony, tj, které řídí pocení)

Botulin působí tak, že potlačuje uvolňování acetylcholinu; kdežto jed pavouka černé vdovy má účinek opačný.

• všechna pregangliová autonomní vlákna včetně:
  • všech pregangliových sympatických vláken
  • všech pregangliových parasympatických vláken
  • pregangliových sympatických vláken do suprarenální dřeně, modifikovaného sympatického ganglia. Při stimulaci acetylcholinem uvolňuje adrenalin a noradrenalin.
• všechna postgangliová parasympatická vlákna
• některá postgangliová sympatická vlákna
  • sekreční vlákna do potních žláz

  .

  • vasodilatační vlákna k cévám kosterních svalů

Farmakologie

Existují dvě hlavní třídy acetylcholinových receptorů (AChR), nikotinové acetylcholinové receptory (nAChR) a muskarinové acetylcholinové receptory (mAChR). Jsou pojmenovány podle ligandů, které se používají k objevení receptorů.

Nikotinové AChR jsou ionotropní receptory propustné pro sodné, draselné a chloridové ionty. Jsou stimulovány nikotinem a acetylcholinem a blokovány kurarem. Většina periferních AChRs je nikotinových, například na srdci a cévách nebo na nervosvalovém spojení. Nacházejí se také v širokém rozšíření v mozku, ale v relativně nízkém počtu.

Muskarinové receptory jsou metabotropní a ovlivňují neurony v delším časovém horizontu. Jsou stimulovány muskarinem a acetylcholinem a blokovány atropinem. Muskarinové receptory se nacházejí jak v centrálním nervovém systému, tak v periferním nervovém systému, v srdci, plicích, horní části trávicího traktu a potních žlázách. Výtažky z rostliny obsahovaly tuto sloučeninu a její působení na muskarinové AChR, které zvyšovalo velikost zornic, bylo v minulosti v mnoha evropských kulturách využíváno pro zvýšení atraktivity. Nyní se ACh někdy používá při operaci šedého zákalu k vyvolání rychlého zúžení zornice. Musí být podáván nitroočně, protože rohovková cholinesteráza metabolizuje lokálně podávaný ACh dříve, než může difundovat do oka. Prodává se pod obchodním názvem Miochol-E (CIBA Vision). Podobné léky se používají k vyvolání mydriázy (rozšíření zornice) při kardiopulmonální resuscitaci a v mnoha dalších situacích.

Onemocnění myasthenia gravis, charakterizované svalovou slabostí a únavou, vzniká, když tělo nevhodně vytváří protilátky proti acetylcholinovým receptorům, a tím brání správnému přenosu acetylcholinového signálu. Postupem času dochází k destrukci koncové motorické destičky. Léky, které kompetitivně inhibují acetylcholinesterázu (např. neostigmin nebo fyzostigmin), jsou při léčbě této poruchy účinné. Umožňují endogenně uvolňovanému acetylcholinu více času na interakci s příslušným receptorem, než je inaktivován acetylcholinesterázou v gap junction.

Blokování, bránění nebo napodobování účinku acetylcholinu má v medicíně mnoho využití. Inhibitory cholinesterázy, příklad inhibitorů enzymu, zvyšují účinek acetylcholinu tím, že zpomalují jeho rozklad; některé z nich byly použity jako nervově paralytické látky (nervový plyn Sarin a VX) nebo pesticidy (organofosfáty a karbamáty). Klinicky se používají ke zvrácení účinku svalových relaxancií, k léčbě myastenie gravis a při Alzheimerově chorobě (rivastigmin, který zvyšuje cholinergní aktivitu v mozku).

Agonisté ACh receptorů

Přímý účinek

• Acetylcholin
• Bethanechol
• Karbachol
• Cevimelin

.

• Pilokarpin
• Suberylcholin

Nepřímo působící (reverzibilní)

Reverzibilně inhibuje enzym acetylcholinesterázu (který rozkládá acetylcholin), a tím zvyšují hladinu acetylcholinu.

• Ambenomium
• Donepezil
• Edrofonium
• Galantamin
• Neostigmin
• Fyzostigmin
• Fyzostigmin
• Pyridostigmin
• Rivastigmin
• Takrin
• Karbamátové insekticidy (Aldicarb)

Nepřímo působící (nevratné)

Semi-trvale inhibují enzym acetylcholinesterázu.

• Echothiofát
• Isoflurofát
• Organofosfátové insekticidy (Malathion, Parathion, Azinphos Methyl, Chlorpyrifos, mimo jiné)

Reaktivace acetylcholinesterázy

• Pralidoxim

Antagonisté ACh receptorů

Antimuskarinové látky

• Atropin
• Ipratropium
• Scopolamine
• Tiotropium

Gangliové blokátory

• Mecamylamin
• Hexamethonium
• Nikotin (ve vysokých dávkách)
• Trimetafan

Neuromuskulární blokátory

• Atrakurium
• Cisatrakurium
• Doxakurium
• Metokurin
• Mivakurium
• Pankuronium
• Rokuronium
• Succinylcholin
• Tubovurarin
• Vecuronium

Ostatní? / Uncategorized / Unknown

• surugatoxin
• Organofosfáty blokují odbourávání acetylcholinu. Tetrachlorvinfos a další organofosfáty působí tak, že blokují acetylcholinesterázu, což je enzym, který rozkládá acetylcholin.

Neuromodulační účinky

V centrální nervové soustavě má ACh jako neuromodulátor řadu účinků.

Vzhledem k jeho významné roli v učení se ACh přirozeně podílí na synaptické plasticitě. Bylo prokázáno, že zvyšuje amplitudu synaptických potenciálů po dlouhodobé potenciaci v mnoha oblastech, včetně dentátového gyru, CA1, piriformní kůry a neokortexu. K tomuto účinku dochází s největší pravděpodobností buď zvýšením proudů přes NMDA receptory, nebo nepřímo potlačením adaptace. Potlačení adaptace bylo prokázáno v mozkových řezech oblastí CA1, cingulární kůry a piriformní kůry i in vivo v somatosenzorické a motorické kůře koček snížením vodivosti napěťově závislých M proudů a Ca2+ závislých K+ proudů.

Acetylcholin má také další účinky na excitabilitu neuronů. Jeho přítomnost způsobuje pomalou depolarizaci tím, že blokuje tonicky aktivní K+ proud, což zvyšuje excitabilitu neuronů. Paradoxně zvyšuje aktivitu spiků v inhibičních interneuronech a zároveň snižuje sílu synaptického přenosu z těchto buněk. K tomuto snížení synaptického přenosu dochází také selektivně u některých excitačních buněk: například má vliv na vnitřní a asociační vlákna ve vrstvě Ib piriformní kůry, ale nemá žádný vliv na aferentní vlákna ve vrstvě Ia. Podobná laminární selektivita byla prokázána v dentátovém gyru a oblasti CA1 hipokampu. Jedna z teorií vysvětlujících tento paradox interpretuje neuromodulaci acetylcholinu v neokortexu jako modulaci odhadu očekávané nejistoty, která působí protikladně k signálům noradrenalinu (NE) pro neočekávanou nejistotu. Obojí by pak snižovalo sílu synaptického přechodu, ale ACh by pak byl potřebný proti účinkům NE při učení signálu chápaného jako šumový.

Viz také

• Cholinergní
• Cholinergní léky
• Cholinomimetické léky
• Cholinergní nervy
• Neuromodulace

Zdroje

• Brenner, G. M. a Stevens, C. W. (2006). Farmakologie, 2. vydání. Philadelphia, PA: W.B. Saunders Company (Elsevier). ISBN 1-4160-2984-2
• Kanadská asociace lékárníků (2000). Compendium of Pharmaceuticals and Specialties (25. vydání). Toronto, ON: Webcom. ISBN 0-919115-76-4
• Carlson, NR (2001). Physiology of Behavior (Fyziologie chování) – 7. vyd. Needham Heights, MA: Allyn and Bacon. ISBN 0-205-30840-6
• Gershon, Michael D. (1998). Druhý mozek. New York, NY: HarperCollins. ISBN 0-06-018252-0
• Hasselmo, ME (1995). Neuromodulace a korové funkce: In: Modeling the physiological basis of behavior (Modelování fyziologického základu chování). Behavior. Brain Res. 67: 1-27
• Yu, AJ & Dayan, P (2005). Nejistota, neuromodulace a pozornost. Neuron 46 681-692.

• Washington University (St. Louis) writeup

• Odkaz na stránku s externími chemickými zdroji.

Agonisté: 77-LH-28-1 – AC-42 – AC-260,584 – aceklidin – acetylcholin – AF30 – AF150(S) – AF267B – AFDX-384 – alvamelin – AQRA-741 – arekolin – betanechol – butyrylcholin – karbachol – CDD-0034 – CDD-0078 – CDD-0097 – CDD-0098 – CDD-0102 – cevimelin – cis-dioxolan – ethoxysebacylcholin – LY-593,039 – L-689,660 – LY-2,033,298 – McNA343 – Methacholine – Milameline – Muscarine – NGX-267 – Ocvimeline – Oxotremorine – PD-151,832 – Pilokarpin – RS86 – Sabkomelin – SDZ 210-086 – Sebacylcholin – Suberylcholin – Talsaklidin – Tazomelin – Thiopilokarpin – Vedaklidin – VU-0029767 – VU-0090157 – VU-0152099 – VU-0152100 – VU-0238429 – WAY-132,983 – Xanomelin – YM-796
Antagonisté: 3-chinuklidinylbenzilát – 4-DAMP – aklidiniumbromid – anisodamin – anisodin – atropin – atropinmethonitrát – benaktyzin – benzatropin (benztropin) – benzydamin – BIBN 99 – biperiden – bornaprin – CAR-226,086 – CAR-301,060 – CAR-302,196 – CAR-302,282 – CAR-302,368 – CAR-302,537 – CAR-302,668 – CS-27349 – Cyclobenzaprine – Cyclopentolate – Darifenacin – DAU-5884 – Dimethindene – Dexetimide – DIBD – Dicyclomine (Dicycloverine) – Ditran – EA-3167 – EA-3443 – EA-3580 – EA-3834 – Elemicin – Ethanutin – Etybenzatropine (Ethylbenztropine) – Flavoxate – Himbacine – HL-031,120 – Ipratropium bromid – J-104,129 – Hyoscyamin – Mamba Toxin 3 – Mamba Toxin 7 – Mazaticol – Mebeverin – Methoctramin – Methixen – Myristicin – N-Ethyl-3-Piperidyl Benzilate – N-Methyl-3-Piperidyl Benzilate – Orphenadrine – Otenzepad – Oxybutynin – PBID – PD-102,807 – Penehyclidine – Phenglutarimide – Phenyltoloxamine – Pirenzepine – Piroheptine – Procyclidine – Profenamine – RU-47,213 – SCH-57,790 – SCH-72,788 – SCH-217,443 – Scopolamine (Hyoscine) – Solifenacin – Telenzepine – Tiotropium bromide – Tolterodine – Trihexyphenidyl – Tripitamine – Tropatepine – Tropicamide – WIN-2299 – Xanomeline – Zamifenacin; Ostatní: Antihistaminika 1. generace (bromfeniramin, chlorfenamin, cyproheptadin, dimenhydrinát, difenhydramin, doxylamin, mepyramin/pyrilamin, fenindamin, feniramin, tripelennamin, triprolidin atd.) – Tricyklická antidepresiva (amitriptylin, doxepin, trimipramin atd.) – tetracyklická antidepresiva (amoxapin, maprotilin atd.) – typická antipsychotika (chlorpromazin, thioridazin atd.) – atypická antipsychotika (klozapin, olanzapin, quetiapin atd.)

Agonisté: 5-HIAA – A-84,543 – A-366,833 – A-582,941 – A-867,744 – ABT-202 – ABT-418 – ABT-560 – ABT-894 – Acetylcholin – Altiniklin – Anabasin – Anatoxin-a – AR-R17779 – Butyrylcholin – Karbachol – Kotinin – Cytisin – Dekamethonium – Desformylflustrabromin – Dianiklin – Dimethylfenylpiperazinium – Epibatidin – Epiboxidin – Etanol – Etoxysebacylcholin – EVP-4473 – EVP-6124 – Galantamin – GTS-21 – Isproniclin – Lobelin – MEM-63,908 (RG-3487) – Nikotin – NS-1738 – PHA-543,613 – PHA-709,829 – PNU-120,596 – PNU-282,987 – Pozanicline – Rivanicline – Sazetidin A – Sebacylcholin – SIB-1508Y – SIB-1553A – SSR-180,711 – Suberylcholin – TC-1698 – TC-1734 – TC-1827 – TC-2216 – TC-5214 – TC-5619 – TC-6683 – Tebaniklin – Tropisetron – UB-165 – Vareniklin – WAY-317,538 – XY-4083
Antagonisté: 18-methoxykoronaridin – α-bungarotoxin – α-Konotoxin – Alkuronium – Amantadin – Anatruxonium – Atrakurium – Bupropion (Amfebutamon) – Chandonium – Chlorisondamin – Cisatrakurium – Koklaurin – Coronaridin – Dakuronium – Dekamethonium – Dextrometorfan – Dextropropoxyfen – Dextrorfan – Diadonium – DHβE – Dimethyltubokurarin (Metocurine) – Dipyrandium – Dizocilpin (MK-801) – Doxacurium – Duador – Esketamin – Fazadinium – Gallamin – Hexafluronium – Hexamethonium (Benzohexonium) – Ibogain – Isofluran – Ketamin – Kyselina kynurenová – Laudexium (Laudolissin) – Levacetylmethadol – Malouetin – Mecamylamin. – Memantin – Metadon – Methorphan (Racemethorphan) – Methyllycaconitine – Metocurine – Mivacurium – Morphanol (Racemorphanol) – Neramexane – Nitrous Oxide – Pancuronium – Pempidine – Pentamine – Pentolinium – Phencyclidine – Pipecuronium – Radafaxin – Rapakuronium – Rocuronium – Surugatoxin – Suxamethonium (sukcinylcholin) – Thiokolchikosid – Toxiferin – Trimetafan – Tropeinium – Tubokurarin – Vecuronium – Xenon

v-d-e Cholinergní látky
	. — Ligandy receptorů
— Inhibitory zpětného vychytávání . Hemicholinium-.3 (Hemicholin; HC3) – Triethylcholin Vesamicol Inhibitory CHT VAChT Inhibitory
. — Inhibitory enzymů 1-(-Benzoylethyl)pyridinium – 2-(α-Naphthoyl)ethyltrimethylammonium – 3-Chloro-4-stillbazol – 4-(1-Naphthylvinyl)pyridine – Acetylseco hemicholinium-3 – Acryloylcholin – AF64A – B115 – BETA – CM-54,903 – N,N-dimethylaminoethylakrylát – N,N-dimethylaminoethylchloroacetát Reverzibilní: Karbamáty: Aldikarb – Bendiokarb – Bufenkarb – Karbaryl – Karbendazim – Karbetamid – Karbofuran – Chlorbufam – Chloroprofam – Ethienokarb – Ethiofenkarb – Fenobukarb – Fenoxykarb – Formetanát – Furadan – Ladostigil – Methiokarb – Methomyl – Miotin – Oxamyl – Phenmedipham – Pinmikarb – Pirimikarb – Propamokarb – Propham – Propoxur; Stigminy: Ganstigmin – Neostigmin – Fenserin – Fyzostigmin – Pyridostigmin – Rivastigmin; Ostatní: Akotiamid – Ambenonium – Donepezil – Edrofonium – Galantamin – Huperzin A – Minaprin – Takrin – Zanapezil Ireverzibilní: Organofosfáty: Acefát – Azinfos-methyl – Bensulid – Kadusafos – Chloretoxyfos – Chlorfenvinfos – Chlorpyrifos – Chlorpyrifos-methyl – Kumafos – Cyklosarin (GF) – Demeton – Demeton-S-methyl – Diazinon – Dichlorvos – Dikrotofos – Diizopropylfluorfosfát (Guthion) – Diizopropylfosfát – Dimethoát – Dioxathion – Disulfoton – EA-3148 – Echothiophate – Ethion – Ethoprop – Fenamiphos – Fenitrothion – Fenthion – Fosthiazate – GV – Isofluorophate – Isoxathion – Malaoxon – Malathion – Methamidophos – Methidathion – Metrifonate – Mevinphos – Monocrotophos – Naled – Novichok agent – Omethoate – Oxydemeton-Methyl – Paraoxon – Parathion – Parathion-Methyl – Phorate – Phosalone – Phosmet – Phostebupirim – Phoxim – Pirimiphos-Methyl – Sarin (GB) – Soman (GD) – Tabun (GA) – Temephos – Terbufos – Tetrachlorvinphos – Tribufos – Trichlorfon – VE – VG – VM – VR – VX; Ostatní: Demecarium – Onchidal (Onchidella binneyi) Cymserin * Mnoho výše uvedených inhibitorů acetylcholinesterázy působí jako inhibitory butyrylcholinesterázy. Inhibitory ChAT Inhibitory AChE Inhibitory BChE
. Cholin (Lecitin) – Citicolin – Cyprodenát – Dimethylethanolamin (DMAE, deanol) – Glycerofosfocholin – Meklofenoksát (centrofenoxin) – Fosfatidylcholin – Fosfatidyletanolamin – Fosforylcholin – Pirisudanol Kyselina octová – Acetylkarnitin – Acetyl-coA – Vitamin B5 (pantethin, Pantethein, Panthenol) Látky uvolňující acetylcholin: α-Latrotoxin – β-Bungarotoxin; inhibitory uvolňování acetylcholinu: Botulotoxin (Botox); reaktivátory acetylcholinesterázy: Asoxim – Obidoxim – Pralidoxim — Ostatní Ostatní

Tato stránka využívá obsah s licencí Creative Commons z Wikipedie (zobrazit autory).