Acetylcholin

Rozbalit box

Obsah boxu

Acetylcholin (často zkracováno jako ACh) je klíčový neurotransmiter v nervovém systému mnoha organismů, včetně člověka. Jedná se o ester kyseliny octové a cholinu. Hraje nezastupitelnou roli v přenosu nervových vzruchů jak v centrálním (CNS), tak v periferním nervovém systému (PNS). Jeho funkce sahají od řízení svalových stahů přes regulaci činnosti vnitřních orgánů až po ovlivňování kognitivních funkcí, jako je paměť a učení.

📜 Historie objevů

Acetylcholin byl první objevený neurotransmiter. Poprvé byl syntetizován v roce 1867 německým chemikem Adolfem von Baeyerem. Jeho biologický význam však zůstal dlouho neznámý.

Klíčový průlom přišel v roce 1921 díky experimentům rakouského farmakologa Otta Loewiho. Ve svém slavném pokusu použil dvě žabí srdce. První srdce, s neporušeným bloudivým nervem, stimuloval elektricky, což vedlo ke zpomalení srdečního tepu. Následně přenesl tekutinu z tohoto srdce do druhého, které nemělo nervovou stimulaci. I druhé srdce zpomalilo svůj tep. Loewi tak prokázal, že nervová stimulace uvolňuje chemickou látku, která ovlivňuje cílový orgán. Tuto látku nazval Vagusstoff (látka z vagu). Později bylo potvrzeno, že touto látkou je právě acetylcholin. Za tento objev obdržel Otto Loewi v roce 1936 Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství společně s Henrym Hallettem Dalem, který dále objasnil jeho roli v těle.

🔬 Struktura a metabolismus

Acetylcholin je kvartérní amoniová sůl, což znamená, že nese trvalý kladný náboj. Tato vlastnost mu brání v prostupu přes hematoencefalickou bariéru, a proto musí být syntetizován přímo v neuronech, kde je potřeba.

🧪 Syntéza

Syntéza acetylcholinu probíhá v presynaptickém zakončení cholinergních neuronů. Reakci katalyzuje enzym cholinacetyltransferáza (ChAT). Vstupními látkami jsou:

• Cholin: Získáván z potravy nebo recyklován po rozpadu acetylcholinu. Do neuronu je transportován specifickými transportéry.
• Acetylkoenzym A (Acetyl-CoA): Produkt buněčného metabolismu, vzniká především v mitochondriích během glykolýzy a oxidace mastných kyselin.

Reakce: Cholin + Acetyl-CoA → Acetylcholin + Koenzym A

Po syntéze je acetylcholin "zabalen" do synaptických váčků, kde je chráněn před rozkladem a připraven k uvolnění do synaptické štěrbiny.

💥 Degradace

Aby byl nervový signál přesný a krátkodobý, musí být neurotransmiter po svém uvolnění rychle odstraněn ze synaptické štěrbiny. V případě acetylcholinu tuto funkci zajišťuje enzym acetylcholinesteráza (AChE).

Tento enzym se nachází v synaptické štěrbině a s mimořádnou účinností hydrolyzuje acetylcholin zpět na cholin a kyselinu octovou. Cholin je následně z velké části zpětně vychytán presynaptickým neuronem a použit pro syntézu nového acetylcholinu. Tento proces je velmi rychlý a umožňuje přenos vysokofrekvenčních signálů.

⚙️ Funkce v organismu

Acetylcholin působí na dva hlavní typy receptorů: nikotinové a muskarinové. Jejich odlišné rozmístění a funkce vedou k širokému spektru účinků acetylcholinu v těle.

🧠 Centrální nervový systém (CNS)

V mozku se acetylcholin podílí na řízení klíčových kognitivních procesů. Cholinergní neurony vycházejí z oblastí jako je nucleus basalis Meynerti a projikují do celé mozkové kůry a hippokampu. Jeho hlavní role v CNS zahrnují:

• Paměť a učení: Zásadní pro formování nových vzpomínek a schopnost učit se. Pokles hladiny acetylcholinu je spojován s Alzheimerovou chorobou.
• Pozornost a bdělost: Pomáhá udržovat pozornost a soustředění.
• Spánek: Hraje roli v regulaci spánkového cyklu, zejména v navození REM fáze spánku.

💪 Periferní nervový systém (PNS)

V periferním systému má acetylcholin dvě hlavní domény působení.

Somatický nervový systém

Zde je acetylcholin jediným neurotransmiterem na nervosvalové ploténce. Když motorický neuron vyšle signál, uvolní acetylcholin, který se naváže na nikotinové receptory na povrchu svalových vláken. To způsobí jejich depolarizace a následný svalový stah. Tento mechanismus je základem veškerého volního pohybu.

Autonomní nervový systém

V autonomním (vegetativním) systému, který řídí vnitřní orgány, je role acetylcholinu komplexnější:

• Parasympatikus: Acetylcholin je zde hlavním mediátorem. Uvolňuje se jak v gangliích (působí na nikotinové receptory), tak na zakončeních u cílových orgánů (působí na muskarinové receptory). Aktivace parasympatiku, často popisovaná jako "rest and digest" (odpočívej a trávi), vede k účinkům jako:
  • Zpomalení srdeční frekvence
  • Zúžení zornic (mióza)
  • Zvýšení produkce slin a trávicích šťáv
  • Zvýšení motility trávicího traktu
• Sympatikus: V sympatickém systému, který připravuje tělo na akci ("fight or flight" - boj nebo útěk), se acetylcholin uvolňuje pouze v gangliích (na nikotinové receptory). Na cílových orgánech pak působí převážně noradrenalin. Výjimkou jsou potní žlázy, které jsou sice inervovány sympatikem, ale reagují na acetylcholin.

receptorské systémy

Rozdílné účinky acetylcholinu jsou dány existencí dvou odlišných superrodin receptorů.

🚬 Nikotinové receptory (nAChR)

Jedná se o ionotropní receptory, což znamená, že jsou samy o sobě iontovými kanály. Po navázání acetylcholinu se rychle otevřou a umožní průtok iontů (především sodných a draselných) přes membránu, což vede k rychlé excitační odpovědi. Nacházejí se:

• Na nervosvalové ploténce
• V autonomních gangliích (sympatiku i parasympatiku)
• V centrálním nervovém systému

Jak název napovídá, jsou aktivovány nikotinem. Látky, které je blokují (antagonisté), jako je kurare, způsobují svalovou paralýzu.

🍄 Muskarinové receptory (mAChR)

Jedná se o metabotropní receptory. Po navázání acetylcholinu aktivují vnitrobuněčnou signální kaskádu prostřednictvím G-proteinů. Jejich odpověď je pomalejší a má spíše modulační charakter. Existuje pět podtypů (M1-M5) s různou distribucí a funkcí. Nacházejí se:

• Na cílových orgánech inervovaných parasympatikem (např. srdce, hladká svalovina, žlázy)
• V centrálním nervovém systému

Jsou aktivovány muskarinem (alkaloidem z muchomůrky červené) a blokovány atropinem.

💊 Farmakologie a klinický význam

Poruchy cholinergního systému jsou spojeny s řadou onemocnění a mnoho léků i jedů cílí právě na tento systém.

• Alzheimerova choroba: Je charakterizována masivním úbytkem cholinergních neuronů v mozku, což vede k deficitu acetylcholinu a následnému zhoršení paměti a kognitivních funkcí. Léky zvané inhibitory acetylcholinesterázy (např. donepezil, rivastigmin) zpomalují rozklad ACh a dočasně zlepšují příznaky.
• Myasthenia gravis: Autoimunitní onemocnění, při kterém tělo produkuje protilátky proti nikotinovým receptorům na nervosvalové ploténce. To vede k výrazné svalové slabosti a unavitelnosti. Léčba rovněž zahrnuje inhibitory acetylcholinesterázy.
• Inhibitory acetylcholinesterázy: Kromě léčiv sem patří i vysoce toxické látky, jako jsou nervově paralytické látky (sarin, VX) a některé insekticidy. Způsobují masivní nahromadění acetylcholinu, což vede k přestimulování systému, křečím, selhání dýchání a smrti. Protiotravou je například atropin.
• Anticholinergika: Látky blokující muskarinové receptory (např. atropin, skopolamin). Používají se v medicíně k rozšíření zornic, ke zklidnění trávicího traktu nebo k léčbě bradykardie (pomalé srdeční akce).

💡 Pro laiky

Představte si nervový systém jako složitou elektrickou síť v domě. Nervové buňky (neurony) jsou jako dráty, ale mezi konci dvou drátů je malá mezera (synapse). Aby elektrický signál (informace) mohl přeskočit z jednoho drátu na druhý, potřebuje "poslíčka".

Acetylcholin je jedním z nejdůležitějších poslíčků v našem těle.

• Jako vypínač pro svaly: Když se chcete pohnout, váš mozek pošle signál po nervovém drátu až ke svalu. Na konci drátu se uvolní acetylcholin, který "stiskne vypínač" na svalu a ten se stáhne. Bez acetylcholinu bychom se nemohli ani pohnout.
• Jako brzda pro srdce: Když jste v klidu, acetylcholin působí na vaše srdce jako brzda – zpomaluje jeho tep a šetří energii.
• Jako olej pro mozek: V mozku pomáhá acetylcholin promazávat spoje zodpovědné za paměť a učení. Když ho je málo, jako u Alzheimerovy choroby, myšlení a zapamatovávání se zhoršuje.

Stručně řečeno, acetylcholin je chemická zpráva, která umožňuje nervovým buňkám komunikovat mezi sebou a s ostatními částmi těla, jako jsou svaly a orgány.

Šablona:Aktualizováno