Funktionen
Muscarin-Acetylcholin-Rezeptor M2: Dieser menschliche M2-Muscarin-Acetylcholin-Rezeptor ist an einen Antagonisten (ACh) gebunden.
Acetylcholin hat Funktionen sowohl im peripheren Nervensystem (PNS) als auch im zentralen Nervensystem (ZNS) als Neuromodulator. Im peripheren Nervensystem aktiviert Acetylcholin die Muskeln und ist ein wichtiger Neurotransmitter im autonomen Nervensystem. Im zentralen Nervensystem bilden Acetylcholin und die zugehörigen Neuronen das cholinerge System.
Wenn Acetylcholin an Acetylcholinrezeptoren auf Skelettmuskelfasern bindet, öffnet es ligandengesteuerte Natriumkanäle in der Zellmembran. Natriumionen dringen dann in die Muskelzelle ein und setzen eine Reihe von Schritten in Gang, die schließlich zur Muskelkontraktion führen. Obwohl Acetylcholin die Kontraktion der Skelettmuskulatur auslöst, wirkt es über einen anderen Rezeptortyp, um die Kontraktion der Herzmuskelfasern zu hemmen.
Im autonomen Nervensystem wird Acetylcholin an folgenden Stellen freigesetzt: in allen prä- und postganglionären parasympathischen Neuronen, in allen präganglionären sympathischen Neuronen, in einigen postganglionären sympathischen Fasern und in den pseudomotorischen Neuronen der Schweißdrüsen.
Im zentralen Nervensystem hat ACh eine Vielzahl von Wirkungen als Neuromodulator für Plastizität, Erregung und Belohnung. ACh spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Sinneswahrnehmungen beim Aufwachen und bei der Aufrechterhaltung der Aufmerksamkeit.
Eine Schädigung des cholinergen (Acetylcholin produzierenden) Systems im Gehirn steht nachweislich in plausiblem Zusammenhang mit den mit der Alzheimer-Krankheit verbundenen Gedächtnisdefiziten. ACh fördert nachweislich auch den REM-Schlaf.
In der Großhirnrinde hemmt tonisches ACh die Neuronen der Schicht 4, die Hauptziele der thalamokortikalen Eingänge, während es die Pyramidenzellen in den Schichten 2/3 und 5 erregt. Dadurch werden schwache sensorische Eingänge in der Schicht 4 herausgefiltert und Eingänge, die die erregenden Mikroschaltkreise der Schichten 2/3 und 5 erreichen, verstärkt.
Diese schichtspezifischen Wirkungen von ACh könnten folglich dazu dienen, das Signal-Rausch-Verhältnis der kortikalen Verarbeitung zu verbessern. Gleichzeitig wirkt Acetylcholin über nikotinische Rezeptoren, um bestimmte Gruppen hemmender Interneuronen im Kortex zu erregen, die die kortikale Aktivität weiter dämpfen.
Nicotinische Acetylcholinrezeptoren: Diese Schemata beschreiben die heteromere und homomere Natur der nAChRs. Die im zentralen Nervensystem vorkommenden heteromeren Rezeptoren bestehen aus 2 α- und 3 β-Untereinheiten, wobei sich die Bindungsstelle an der Schnittstelle von α- und benachbarter Untereinheit befindet. Homomere Rezeptoren enthalten 5 identische Untereinheiten und haben 5 Bindungsstellen, die sich an den Schnittstellen zwischen benachbarten Untereinheiten befinden.
Eine gut belegte Funktion von ACh im Kortex ist eine erhöhte Reaktionsfähigkeit auf sensorische Reize, eine Form der Aufmerksamkeit. Es wurde festgestellt, dass phasische ACh-Anstiege während der Präsentation visueller, auditiver und somatosensorischer Reize die Feuerungsrate von Neuronen in den entsprechenden primären sensorischen Kortizes erhöhen.
Wenn cholinerge Neuronen im basalen Vorderhirn läsioniert wurden, war die Fähigkeit der Tiere, visuelle Signale zu erkennen, robust und anhaltend beeinträchtigt. In derselben Studie war die Fähigkeit der Tiere, Nicht-Ziel-Versuche korrekt abzulehnen, nicht beeinträchtigt, was die Interpretation stützt, dass phasisches ACh die Reaktionsfähigkeit auf Reize erleichtert.
ACh wurde mit der Meldung erwarteter Unsicherheiten in der Umgebung in Verbindung gebracht, und zwar sowohl auf der Grundlage der oben genannten vorgeschlagenen Funktionen als auch der Ergebnisse, die aufgezeichnet wurden, während die Versuchspersonen eine Verhaltensaufforderung ausführten. Bei Primaten mit pharmakologisch und chirurgisch veränderten ACh-Spiegeln wurde festgestellt, dass die Reaktionszeitunterschiede zwischen richtig und falsch ausgelösten Versuchen, die so genannte Cue-Validität, umgekehrt mit dem ACh-Spiegel variiert. Dieses Ergebnis wurde auch bei Patienten mit Alzheimer-Krankheit und bei Rauchern nach dem Konsum von Nikotin (einem ACh-Agonisten) festgestellt.