Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Ацетилхолин, IQ 160

✪ Химия мысли

✪ Лекция 5.Ацетилхолин (Ацх),Никотиновые и мускариновые рецепторы. Никотиновая зависимость.

✪ Стимуляторы: Супермен на 1 день!

✪ Цитихолин/CDP-холин/Цераксон: Когда Нужно Починить Мозг

Субтитры

Свойства

Физические

Бесцветные кристаллы или белая кристаллическая масса. Расплывается на воздухе. Легко растворим в воде и спирте. При кипячении и длительном хранении растворы разлагаются.

Медицинские

Физиологическое холиномиметическое действие ацетилхолина обусловлено стимуляцией им терминальных мембран M- и N-холинорецепторов.

Периферическое мускариноподобное действие ацетилхолина проявляется в замедлении сердечных сокращений, расширении периферических кровеносных сосудов и понижении артериального давления , усилении перистальтики желудка и кишечника , сокращении мускулатуры бронхов, матки, желчного и мочевого пузыря, усилении секреции пищеварительных, бронхиальных, потовых и слёзных желез , миоз . Миотический эффект связан с усилением сокращения круговой мышцы радужной оболочки, которая иннервируется постганглионарными холинергическими волокнами глазодвигательного нерва . Одновременно в результате сокращения ресничной мышцы и расслабления цинновой связки ресничного пояска наступает спазм аккомодации .

Сужение зрачка, обусловленное действием ацетилхолина, сопровождается обычно понижением внутриглазного давления. Этот эффект частично объясняется тем, что при сужении зрачка и уплощении радужной оболочки расширяется шлеммов канал (венозный синус склеры) и фонтановы пространства (пространства радужно-роговичного угла), что обеспечивает лучший отток жидкости из внутренних сред глаза. Не исключено, что в понижении внутриглазного давления принимают участие и другие механизмы. В связи со способностью снижать внутриглазное давление вещества, действующие подобно ацетилхолину (холиномиметики, антихолинэстеразные препараты), имеют широкое применение для лечения глаукомы . Следует учитывать, что при введении этих препаратов в конъюнктивальный мешок они всасываются в кровь и, оказывая резорбтивное действие , могут вызвать характерные для этих препаратов побочные явления. Следует также иметь в виду, что длительное (в течение ряда лет) применение миотических веществ может иногда привести к развитию стойкого (необратимого) миоза , образованию задних петехий и другим осложнениям, а длительное применение в качестве миотиков антихолинэстеразных препаратов может способствовать развитию катаракты .

Ацетилхолину принадлежит также важная роль как медиатору ЦНС . Он участвует в передаче импульсов в разных отделах мозга, при этом малые концентрации облегчают, а большие - тормозят синаптическую передачу . Изменения в обмене ацетилхолина приводят к грубому нарушению функций мозга. Недостаток его во многом определяет клиническую картину такого опасного нейродегенеративного заболевания, как болезнь Альцгеймера . Некоторые центральнодействующие антагонисты ацетилхолина (см. Амизил) являются психотропными препаратами (см. также Атропин). Передозировка антагонистов ацетилхолина может вызвать нарушения высшей нервной деятельности (оказывать галлюциногенный эффект и др.). Антихолинэстеразное действие ряда ядов основано именно на способности вызывать накопление ацетилхолина в синаптических щелях, перевозбуждение холинэргических систем и более или менее быструю смерть (хлорофос, карбофос, зарин, зоман) (Бурназян, "Токсикология для студентов медвузов", Харкевич Д. И., "Фармакология для студентов лечебного факультета").

Применение

Общее применение

Для применения в медицинской практике и для экспериментальных исследований выпускается ацетилхолин-хлорид (лат. Acetylcholini chloridum ). Как лекарственное средство ацетилхолин-хлорид широкого применения не имеет.

Лечение

При приёме внутрь ацетилхолин очень быстро гидролизуется и не всасывается со слизистых ЖКТ. При парентеральном введении оказывает быстрый, резкий и непродолжительный эффект (как и адреналин). Как и другие четвертичные соединения, ацетилхолин плохо проникает из сосудистого русла через гематоэнцефалический барьер и не оказывает существенного влияния на ЦНС при внутривенном введении. Иногда в эксперименте ацетилхолином пользуются как сосудорасширяющим средством при спазмах периферических сосудов (эндартериит , перемежающаяся хромота, трофические расстройства в культях и т. д.), при спазмах артерий сетчатки . В редких случаях ацетилхолин вводили при атонии кишечника и мочевого пузыря. Ацетилхолин применялся также иногда для облегчения рентгенологической диагностики ахалазии пищевода.

Форма применения

С 1980-х годов ацетилхолин как лекарство в практической медицине не используется (М. Д. Машковский, «Лекарственные средства», том 1), так как существует большое количество синтетических холиномиметиков с более продолжительным и более адресным действием. Его назначали под кожу и внутримышечно в дозе (для взрослых) 0,05 г или 0,1 г. Инъекции в случае необходимости повторяли 2-3 раза в день. При инъекции следовало убедиться, что игла не попала в вену . Внутривенное введение холиномиметиков не допускается из-за возможности резкого понижения артериального давления и остановки сердца .

Опасность применения при лечении

При применении ацетилхолина следует учитывать, что он вызывает сужение Участие в процессах жизнедеятельности

Образующийся в организме (эндогенный) ацетилхолин играет важную роль в процессах жизнедеятельности: он принимает участие в передаче нервного возбуждения в ЦНС , вегетативных узлах, окончаниях парасимпатических и двигательных нервов. Ацетилхолин связан с функциями памяти. Снижение ацетилхолина при болезни Альцгеймера приводит к ослаблению памяти у пациентов. Ацетилхолин играет важную роль в засыпании и пробуждении. Пробуждение происходит при увеличении активности холинергических нейронов в базальных ядрах переднего мозга и (нуклеопротеидом), локализованной на внешней стороне постсинаптической мембраны. При этом холинорецептор постганглионарных холинергических нервов (сердца, гладких мышц, желез) обозначают как м-холинорецепторы (мускариночувствительные), а расположенные в области ганглионарных синапсов и в соматических нервномышечных синапсах - как н-холинорецепторы (никотиночувствительнные). Такое деление связано с особенностями реакций, возникающих при взаимодействии ацетилхолина с этими биохимическими системами: мускариноподобных в первом случае и никотиноподобных - во втором; м- и н-холинорецепторы находятся также в разных отделах ЦНС .

По современным данным, мускариночувствительные рецепторы делят на М1-, М2- и М3-рецепторы, которые по-разному распределяются в органах и разнородны по физиологическому значению (см. Атропин , Пиренцепин).

Ацетилхолин не оказывает строгого избирательного действия на разновидности холинорецепторов. В той или другой степени он действует на м- и н-холинорецепторы и на подгруппы м-холинорецепторов. Периферическое никотиноподобное действие ацетилхолина связано с его участием в передаче нервных импульсов с преганглионарных волокон на постганглионарные в вегетативных узлах, а также с двигательных нервов на поперечнополосатую мускулатуру. В малых дозах он является физиологическим передатчиком нервного возбуждения, в больших дозах может вызвать стойкую деполяризацию в области синапсов и блокировать передачу возбуждения.

Ацетилхолин — это нейротрансмиттер, считающийся естественным фактором, который модулирует бодрствование и сон. Его предшественником является холин, проникающий из межклеточного пространства во внутреннее пространство нервных клеток.

Ацетилхолин является основным посланником холинергической системы, также известной как парасимпатическая система, которая является подсистемой вегетативной нервной системы, ответственной за остальную часть тела и улучшающей пищеварение. Ацетилхолин не используется в медицине.

Ацетилхолин является так называемым нейрогормон. Это первый обнаруженный нейротрансмиттер. Этот прорыв произошел в 1914 году. Первооткрывателем ацетилхолина был английский физиолог Генри Дейл. Австрийский фармаколог Отто Лоуи внес значительный вклад в изучение этого нейротрансмиттера и его популяризацию. Открытия обоих исследователей были удостоены Нобелевской премии в 1936 году.

Ацетилхолин (АХ) является нейротрансмиттером (т.е., химическое вещество, молекулы которого отвечают за процесс передачи сигнала между нейронами через синапсы и нейрональные клетки). Он находится в нейроне, в небольшом пузыре, окруженном мембраной. Ацетилхолин является липофобным соединением и плохо проникает в гематоэнцефалический барьер. Состояние возбуждения, вызванное ацетилхолином, является результатом действия на периферические рецепторы.

Ацетилхолин действует одновременно на два типа вегетативных рецепторов:

• M (мускариновые) — расположены в различных тканях, таких как гладкие мышцы, структуры мозга, эндокринные железы, миокард;
• N (никотин) — расположены в ганглиях вегетативной нервной системы и нервно-мышечных переходов.

После входа в кровоток он стимулирует всю систему с преобладанием стимуляции симптомов общей системы. Эффекты ацетилхолина недолговечны, неспецифичны и слишком токсичны. Поэтому в настоящее время он не является целебным.

Как образуется ацетилхолин?

Ацетилхолин (C7H16NO2) представляет собой сложный эфир уксусной кислоты (CH3COOH) и холина (C5H14NO +), которая образована холинацетилтрансферазой. Холин доставляется в ЦНС вместе с кровью, откуда он переносится в нервные клетки посредством активного транспорта.

Ацетилхолин может храниться в синаптических везикулах. Этот нейротрансмиттер за счет деполяризации клеточной мембраны (электроотрицательным уменьшить электрический потенциал клеточной мембраны) высвобождается в синаптическое пространство.

Ацетилхолин деградирует в центральной нервной системе ферментами с гидролитическими свойствами, так называемыми холинэстеразы. Катаболизм (общая реакция, приводящая к деградации сложных химических соединений на более простые молекулы) ацетилхолина, это связано с ацетилхолинэстеразы (АХЭ — фермент, который разрушает ацетилхолин, чтобы холина и остаток уксусной кислоты) и бутирилхолинэстеразы (BuChE, — фермент, который катализирует реакцию ацетилхолина + H2O → холина + анион кислоты карбоновая кислота), которые отвечают за реакцию гидролиза(реакция двойного обмена, которая проходит между водой и растворенным в ней веществом) в нервно-мышечных соединениях. Это является результатом действия ацетилхолинэстеразы и бутирилхолинэстераза-обратно всасывается в нервных клетках в результате активной работы транспортера для холина.

Влияние ацетилхолина на организм человека

Ацетилхолин показывает, среди прочих действие на тело, такое как:

• снижение уровня артериального давления,
• расширение кровеносных сосудов,
• уменьшая силу сокращения миокарда,
• стимуляция железистой секреции,
• сжимающие свет дыхательных путей,
• высвобождение частоты сердечных сокращений,
• миоз,
• сокращение гладких мышц кишечника, бронхов, мочевого пузыря,
• вызывая сокращение поперечно-полосатых мышц,
• влияющие на процессы памяти, способность концентрироваться, процесс обучения,
• сохраняя состояние бодрствования,
• обеспечивая связь между различными областями центральной нервной системы,
• стимуляция перистальтики в желудочно-кишечном тракте.

Дефицит ацетилхолина приводит к ингибированию передачи нервных импульсов, вследствие чего происходит паралич мышц. Его низкий уровень означает проблемы с памятью и обработкой информации. Доступны препараты ацетилхолина, использование которых положительно влияет на когнитивные процессы, настроение и поведение и задерживает начало нейропсихиатрических изменений. Кроме того, они предотвращают образование старческих бляшек. Увеличение концентрации ацетилхолина в переднем мозге приводит к улучшению когнитивной функции и замедлению нейродегенеративных изменений. Это предотвращает болезнь Альцгеймера или миастению. Редкое состояние избыточного ацетилхолина в организме.

Также возможно аллергия на ацетилхолин, который отвечает за холинергическую крапивницу. Болезнь в основном поражает молодых людей. Развитие симптомов происходит в результате раздражения аффективных холинергических волокон. Это происходит во время чрезмерного усилия или потребления горячей пищи. Изменения кожи в виде маленьких пузырьков, окруженных красной границей, сопровождаются зудом. Холинергическая крапива исчезает после использования антигистаминов, седативных средств и препаратов против чрезмерного потоотделения.

Помимо дофаминергической системы в патогенезе шизофрении принимают участие и другие нейротрансмиттерные системы. Наибольшее значение здесь имеют такие нейротрансмиттеры, как ацетилхолин, норэпинефрин, глутамат и (таблица 12).

Таблица 12. Нейрофармакология рецепторов, потенциально принимающих участие в патогенезе шизофрении

Начиная с 1937 г. в медицинской литературе стали появляться работы, в которых отмечалась важная роль ацетилхолина в деятельности ЦНС. Этому способствовало обнаружение широкого распространения холинергических систем в нервной системе и определение их значения в передачи возбуждения на разных уровнях нервной системы.

Сегодня известно, что ацетилхолин выполняет функцию медиатора в холинергической системе. Он синтезируется из холина и ацетил-КоА в окончаниях холинергических нейронов под действием холинацетилтрансферазы (ХАТ). В настоящее время холинореактивные системы делят на м-(мускариночувствительные) и н-(никотиночувствительные) системы. Эти системы обнаружены как в периферических отделах нервной системы, так и в разных структурах головного мозга.

Группы холинергических нейронов в основном локализованы в медиальном ядре перегородки, базальных гигантоклеточных ядрах (супраоптическое и паравентрикулярное), ядрах моста, в диагональной связке, полосатом теле, в прилежащем ядре (nucleus accumbence). В последних двух образованиях сосредоточены преимущественно дофаминергические нейроны. Аксоны холинергических нейронов проецируются на кору больших полушарий, в область и гиппокампа.

Ацетилхолин является преимущественно возбуждающим медиатором, хотя в ряде случаев может выполнять и тормозную функцию.

Холинергические нейроны участвуют в реализации функций памяти и обучения, регуляции движений. В ретикулярной формации мозга они принимают участие в контроле за уровнем бодрствования.

Ацетилхолин

• Память
• Базисное внимание
• Обучение
• Уровень бодрствования
• Периферическая мышечная активность
• Уровень активности вегетативной нервной системы

В спинном мозге ацетилхолин выполняет функцию нейромедиатора в синапсах, образуемых альфа-мотонейронами на клетках Рейншоу, такую же функцию это соединение осуществляет в нервно-мышечных синапсах скелетных мышц.

Скорость реакции синтеза ацетилхолина лимитируется концентрацией холина в синаптическом окончании. Синтезированный медиатор депонируется в синаптических везикулах в результате активного транспорта с участием Mg 2±зависимой АТФазы.

Основным механизмом выделения ацетилхолина в синаптическую щель, способствующим формированию постсинаптического потенциала действия, является Ca2±зависимый экзоцитоз. Деполяризация нервного окончания, увеличивающая проницаемость пресинаптической мембраны для Ca2+, является необходимым условием выделения ацетилхолина.

После взаимодействия медиатора с рецептором, ацетилхолин разрушается под действием ацетилхолинестэразы (АХЭ), локализованной на постсинаптической мембране. Образовавшийся при расщеплении свободный холин с помощью специфической системы транспорта подвергается обратному захвату в пресинаптических окончаниях (Ещенко Н.Д., 2004).

Активация холинергических нейронов вызывает возбуждение эффекторных клеток и опосредуется холинорецепторами (ХР), которые на основании избирательной чувствительности к никотину и мускарину были разделены на два типа: никотиновые (н-) и мускариновые (м-) холинорецепторы.

Никотиновые рецепторы опосредуют быстрые и краткосрочные эффекты, мускариновые - медленные и длительные. Кроме того, известно, что н-ХР относятся к инотропным, а м-ХР к метаботропным рецепторам.

Некоторые психофармакологические препараты, например, такие как экстракт белладонны, обладают блокирующим эффектом по отношению к холинореактивным системам подкорковых образований головного мозга. Препарат тропацин, влияющий на н-холинореактивные системы и, в частности, на центральные н-холинорецепторы, оказался эффективным при паркинсонизме. Амизил и метамизил, легко проникающие в ЦНС через гематоэнцефалический барьер, влияют на центральные н-холинореактивные системы. Одни холинолитические препараты в свое время было предложено использовать в качестве транквилизаторов (анксиолитиков), другие, влияющие на н-холинореактивные системы (циклодол), стали применять при паркинсонизме.

В конце 90-х годов ХХ столетия ряд ученых Германии, Австралии и США предложил «мускаринергическую теорию» происхождения шизофрении, в которой важное значение в генезе этого заболевания отводится медиатору мускарину.

В нейронной сети больных шизофренией в последнее время был обнаружен дефицит никотина , что, согласно R. Freedman et al. (2006), делает понятным стремление последних к интенсивному потреблению никотина с помощью курения табака. По мнению авторов, нарушение межнейронного функционирования в первую очередь зависит от измененной активности альфа - 7 - никотинового рецептора.

Ацетилхолин
Общие
Систематическое наименование	N,N,N-триметил-2-аминоэтанола ацетат
Сокращения	ACh
Химическая формула	СH 3 CO 2 CH 2 CH 2 N(СH 3) 3
Эмпирическая формула	C 7 H 16 N O 2
Физические свойства
Молярная масса	146.21 г/моль
Термические свойства
Классификация
Рег. номер CAS	51-84-3
Рег. номер PubChem	187
SMILES	O=C(OCC(C)(C)C)C

Свойства

Физические

Бесцветные кристаллы или белая кристаллическая масса. Расплывается на воздухе. Легко растворим в воде и спирте. При кипячении и длительном хранении растворы разлагаются.

Медицинские

Периферическое мускариноподобное действие ацетилхолина проявляется в замедлении сердечных сокращений, расширении периферических кровеносных сосудов и понижении артериального давления , усилении перистальтики желудка и кишечника , сокращении мускулатуры бронхов, матки, желчного и мочевого пузыря, усилении секреции пищеварительных, бронхиальных, потовых и слёзных желез, миоз . Миотический эффект связан с усилением сокращения круговой мышцы радужной оболочки, которая иннервируется постганглионарными холинергическими волокнами глазодвигательного нерва . Одновременно в результате сокращения ресничной мышцы и расслабления цинновой связки ресничного пояска наступает спазм аккомодации.

Сужение зрачка, обусловленное действием ацетилхолина, сопровождается обычно понижением внутриглазного давления. Этот эффект частично объясняется тем, что при сужении зрачка и уплощении радужной оболочки расширяется шлеммов канал (венозный синус склеры) и фонтановы пространства (пространства радужно-роговичного угла), что обеспечивает лучший отток жидкости из внутренних сред глаза. Не исключено, что в понижении внутриглазного давления принимают участие и другие механизмы. В связи со способностью снижать внутриглазное давление вещества, действующие подобно ацетилхолину (холиномиметики, антихолинэстеразные препараты), имеют широкое применение для лечения глаукомы . Следует учитывать, что при введении этих препаратов в конъюктивальный мешок они всасываются в кровь и, оказывая резорбтивное действие, могут вызвать характерные для этих препаратов побочные явления. Следует также иметь в виду, что длительное (в течение ряда лет) применение миотических веществ может иногда привести к развитию стойкого (необратимого) миоза , образованию задних петехий и другим осложнениям, а длительное применение в качестве миотиков антихолинэстеразных препаратов может способствовать развитию катаракты .

Ацетилхолину принадлежит также важная роль как медиатору ЦНС . Он участвует в передаче импульсов в разных отделах мозга, при этом малые концентрации облегчают, а большие - тормозят синаптическую передачу . Изменения в обмене ацетилхолина могут привести к нарушению функций мозга. Недостаток его во многом определяет клиническую картину такого опасного нейродегенеративного заболевания, как болезнь Альцгеймера . Некоторые центральнодействующие антагонисты ацетилхолина (см. Амизил) являются психотропными препаратами (см. также Атропин). Передозировка антагонистов ацетилхолина может вызвать нарушения высшей нервной деятельности (оказывать галлюциногенный эффект и др.).

Применение

Общее применение

Для применения в медицинской практике и для экспериментальных исследований выпускается ацетилхолин-хлорид (лат. Acetylcholini chloridum ). Как лекарственное средство ацетилхолин-хлорид широкого применения не имеет.

Лечение

При приёме внутрь ацетилхолин неэффективен, так как он быстро гидролизуется. При парентеральном введении оказывает быстрый, резкий, но непродолжительный эффект. Как и другие четвертичные соединения, ацетилхолин плохо проникает через гематоэнцефалический барьер и не оказывает существенного влияния на ЦНС . Иногда пользуются ацетилхолином как сосудорасширяющим средством при спазмах периферических сосудов (эндартериит , перемежающаяся хромота, трофические расстройства в культях и т. д.), при спазмах артерий сетчатки . В редких случаях вводят ацетилхолин при атонии кишечника и мочевого пузыря. Ацетилхолин применяют также иногда для облегчения рентгенологической диагностики ахалазии пищевода.

Форма применения

Препарат назначают под кожу и внутримышечно в дозе (для взрослых) 0,05 г или 0,1 г. Инъекции в случае необходимости можно повторять 2-3 раза в день. При инъекции следует убедиться, что игла не попала в вену . Внутривенное введение не допускается из-за возможности резкого понижения артериального давления и остановки сердца .

Высшие дозы под кожу и внутримышечно для взрослых:

• разовая 0,1 г,
• суточная 0,3 г.

Опасность применения при лечении

При применении ацетилхолина следует учитывать, что он вызывает сужение венечных сосудов сердца. При передозировке могут наблюдаться резкое понижение артериального давления с брадикардией и нарушениями сердечного ритма , профузный пот , миоз , усиление перистальтики кишечника и другие явления. В этих случаях следует немедленно ввести в вену или под кожу 1 мл 0,1 % раствора атропина (при необходимости повторно) или другой холинолитический препарат (см. Метацин).

Участие в процессах жизнедеятельности

Образующийся в организме (эндогенный) ацетилхолин играет важную роль в процессах жизнедеятельности: он принимает участие в передаче нервного возбуждения в ЦНС , вегетативных узлах, окончаниях парасимпатических и двигательных нервов. Ацетилхолин связан с функциями памяти. Снижение ацетилхолина при болезни Альцгеймера приводит к ослаблению памяти у пациентов. Ацетилхолин играет важную роль в засыпании и пробуждении. Пробуждение происходит при увеличении активности холинергических нейронов в базальных ядрах переднего мозга и стволе головного мозга .

Физиологические свойства

Ацетилхолин является химическим передатчиком (медиатором) нервного возбуждения; окончания нервных волокон, для которых он служит медиатором, называются холинергическими, а рецепторы, взаимодействующие с ним, называют холинорецепторами. Холинорецептор (по современной зарубежной терминологии - «холиноцептор») является сложной белковой макромолекулой (нуклеопротеидом), локализованной на внешней стороне постсинаптической мембраны. При этом холинорецептор постганглионарных холинергических нервов (сердца, гладких мышц, желез) обозначают как м-холинорецепторы (мускариночувствительные), а расположенные в области ганглионарных синапсов и в соматических нервномышечных синапсах - как н-холинорецепторы (никотиночувствительнные). Такое деление связано с особенностями реакций, возникающих при взаимодействии ацетилхолина с этими биохимическими системами: мускариноподобных в первом случае и никотиноподобных - во втором; м- и н-холинорецепторы находятся также в разных отделах ЦНС .

По современным данным, мускариночувствительные рецепторы делят на М1-, М2- и М3-рецепторы, которые по-разному распределяются в органах и разнородны по физиологическому значению (см. Атропин , Пиренцепин).

Ацетилхолин не оказывает строгого избирательного действия на разновидности холинорецепторов. В той или другой степени он действует на м- и н-холинорецепторы и на подгруппы м-холинорецепторов. Периферическое никотиноподобное действие ацетилхолина связано с его участием в передаче нервных импульсов с преганглионарных волокон на постганглионарные в вегетативных узлах, а также с двигательных нервов на поперечнополосатую мускулатуру. В малых дозах он является физиологическим передатчиком нервного возбуждения, в больших дозах может вызвать стойкую деполяризацию в области синапсов и блокировать передачу возбуждения.

Противопоказания

Ацетилхолин противопоказан при бронхиальной астме , стенокардии , атеросклерозе , органических заболеваниях сердца, эпилепсии .

Форма выпуска

Форма выпуска: в ампулах ёмкостью 5 мл, содержащих 0,1 и 0,2 г сухого вещества. Препарат растворяют непосредственно перед применением. Вскрывают ампулу и шприцем вводят в неё необходимое количество (2-5 мл) стерильной воды для

Основной структурной и функциональной единицей мозга являются синапсы - контакты между нервными клетками. А главное действующее лицо в синапсе - медиатор (это молекула, которая выделяется из аксона и воздействует на следующую клетку). Первым открытым медиатором явилось вещество под названием ацетилхолин. Ацетилхолин обнаружил в начале ХХ века Генри Дейл, когда работал со спорыньей. Уже в тот момент он заметил активность данной молекулы, которая серьезно влияла на работу разных внутренних органов. А в начале 20-х годов прошлого века австриец Отто Леви доказал, что ацетилхолин является медиатором в периферической нервной системе.

Гениальный эксперимент Отто Леви, за который он получил Нобелевскую премию, выглядел так. У него было две лягушки, и он из каждой лягушки извлек по сердцу. И дальше, соответственно, поместил первое сердце в сосуд с физиологическим раствором и подавал через блуждающий нерв (а это один из главных нервов) возбуждение на это лягушачье сердце, и блуждающий нерв заставляет сердце биться реже. Дальше Леви брал немного жидкости, окружающей это первое сердце, и наносил на второе сердце, и второе сердце тоже начинало биться реже. Данный эффект явился первым доказательством химической передачи сигнала в нервной системе, потому что явно что-то из блуждающего нерва выделялось и дальше управляло работой сердца. Всего через несколько лет Леви идентифицировал данное вещество как ацетилхолин. Ацетилхолин в итоге оказался важнейшим медиатором периферической нервной системы. Кроме того, он еще работает в головном мозге, о чем я, конечно, скажу.

Сама по себе молекула ацетилхолина довольно незатейлива. В центре находится холин, а к нему присоединены остатки уксусной кислоты, поэтому называется ацетилхолин. Молекула холина довольно простая, маленькая, в центре находится атом азота, но, несмотря на это, холин - это незаменимое вещество, то есть наш организм не умеет сам синтезировать холин, поэтому мы должны его получать с пищей. Поэтому холин относится к разряду так называемых витаминоидов. Настоящих витаминов часто не хватает в пище, а холина везде довольно много, поэтому, хоть это и незаменимое вещество, дефицита холина мы, как правило, не испытываем. Хотя в клинике избыток ацетилхолина все-таки используется: холин вводится в виде инъекций, если, например, у человека была травма мозга или инсульт.

Итак, ацетилхолин - это важнейший медиатор нашей периферической нервной системы, и первая зона, где он крайне важен, - это нервно-мышечные синапсы. Это синапсы, которые образуют нервные клетки с клетками наших скелетных мышц (они еще называются поперечно-полосатые мышечные клетки), и любое движение, любое сокращение любой нашей мышцы - а у нас их штук 400 - это выделение ацетилхолина. То есть я шевелю пальцем, соответственно, здесь, в нервно-мышечных синапсах, выделяется ацетилхолин и вызывает сокращение этой мышцы. А сам нейрон, между прочим, находится в спинном мозге, в шейных отделах. Представьте себе: клетка находится в спинном мозге, ее аксон имеет длину больше метра. Это само по себе впечатляет. Мы привыкли, что клетки маленькие и нейроны маленькие. Размер самых больших нейронов - это менее одной десятой доли миллиметра. Но аксоны могут быть очень длинными, по ним бежит электрический импульс, вызывает выделение ацетилхолина, и, соответственно, ацетилхолин воздействует на мышечные клетки и запускает их сокращение.

Как во всяком синапсе, в нервно-мышечных синапсах работают белки-рецепторы, то есть специальные молекулы, которые находятся на мембране мышечной клетки, и ацетилхолин присоединяется к ним, как ключ к замку, и запускает сокращение мышцы. Интересно, что, помимо ацетилхолина, на эти же рецепторы действует довольно известный токсин, который называется никотин, и никотин тоже способен запускать сокращение мышц. Правда, если мы берем организм человека, организм позвоночных, нужна довольно высокая концентрация никотина, чтобы пошло мышечное сокращение. Вообще никотин - это известный токсин, токсин табака, пасленового растения. Зачем табак вырабатывает никотин? Ему подобного рода вещество нужно для того, чтобы защищаться от травоядных, прежде всего от насекомых. И если колорадский жучок поест листьев табака, его нервно-мышечные синапсы очень мощно активизируются, случится судорога, он упадет с веточки и уже больше никогда не будет есть табак. То есть эволюция формирует эти токсины, чтобы защищаться в первую очередь от насекомых, и на млекопитающих они тоже действуют, потому что наша нервная система не так уж сильно отличается от нервной системы колорадского жука.

Но жуки едят растения уже очень давно, поэтому эволюция растений свои токсины настраивала именно на членистоногих. А млекопитающие едят растения только около 70 миллионов лет, поэтому на нас никотин действует не очень сильно, по крайней мере судороги не вызывает, а вот на головной мозг влияет. Итак, рецепторы, которые работают в нервно-мышечных синапсах, называются никотиновые рецепторы, то есть на них влияет никотин, а еще, конечно, сам ацетилхолин. Помимо веществ, которые активируют работу рецепторов, есть вещества, блокирующие работу рецепторов. Скажем, никотин, активирующий рецепторы, называется агонистом этих рецепторов, а вещества, блокирующие работу рецепторов, называются антагонистами рецепторов.

Антагонистом никотиновых рецепторов, которые работают в нервно-мышечных синапсах, является, например, курарин - еще один растительный токсин, который производят тропические лианы, для того чтобы защищаться от насекомых. Но, соответственно, курарин, в отличие от никотина, будет вызывать не судороги, а, наоборот, паралич, остановку дыхания, поэтому аборигены Амазонии используют подобного рода токсины для охоты: мажут стрелы, и такая стрела, попав, например, в птицу или маленькую обезьянку, вызывает почти мгновенный паралич. И в клинике подобные вещества используются, для того чтобы в микродозах расслаблять мышечные волокна, мышечные сокращения. Такое порой нужно во время хирургических операций или при каких-то очень сильных спазмах. Так что любой токсин мы, если как следует его разбавим, можем превратить в лекарственный препарат, и на этом базируется традиционная фармакология, которая действительно использует растительные яды очень эффективно и очень широко.

Помимо нервно-мышечных синапсов, ацетилхолин еще очень серьезно влияет на работу внутренних органов. Он является важнейшим медиатором так называемой вегетативной нервной системы. Та часть нашей нервной системы, которая влияет на мышцы, - это соматическая нервная система, двигательная нервная система. И важным признаком этой части нервной системы является то, что здесь возможен произвольный контроль. То есть я хочу подвигать пальцем - никаких проблем. А кроме этого, есть вегетативная нервная система, которая влияет на работу внутренних органов, и здесь произвольного контроля нет. Я пальцем подвигать могу, но не могу сказать, например, коже в этой зоне: «Расширяй сосуды» или потовым железам: «Выделяйте пот». В эти зоны, в эти функции вход нашему сознанию закрыт, это так называемая непроизвольная регуляция. Но тем не менее она все равно управляется из нашей центральной нервной системы, из головного мозга, и большинство наших внутренних органов находится под двойным управлением.

Вегетативная нервная система делится на два конкурирующих блока: симпатическую и парасимпатическую. И ацетилхолин - это важнейший медиатор парасимпатической нервной системы, той части вегетативной нервной системы, которая успокаивает работу внутренних органов, по крайней мере большинства внутренних органов. Сердце бьется слабее и реже, скажем, зрачки сужаются, бронхи сужаются. А вот, например, желудочно-кишечный тракт под действием парасимпатической системы начинает работать активнее. И ацетилхолин, получается, активизирует работу желудочно-кишечного тракта, тормозит работу сердца, сужает зрачки. И агонист ацетилхолина действует примерно так же. Интересно, что рецепторы на внутренних органах не такие, как на мышцах. Никотин на них не действует. На них действует другой известный токсин, который называется мускарин. Это токсин мухомора. Он является агонистом тех рецепторов ацетилхолина, которые работают в парасимпатической системе, и поэтому эти рецепторы называют мускариновыми.

То есть вообще нейрофармакологи говорят, что к ацетилхолину два основных типа рецепторов: никотиновые и мускариновые. Соответственно, мускарин точно так же будет замедлять работу сердца, активировать желудочно-кишечный тракт, и опять-таки он нужен, чтобы защищаться от насекомых. Само название «мухомор» говорит о том, что вряд ли мускарин полезен для всяких членистоногих. Для всех этих рецепторов есть и антагонист, он называется атропин. Тоже довольно известный токсин, который характерен, скажем, для белены, белладонны. И он будет действовать в направлении, противоположном ацетилхолину. Скажем, под влиянием атропина расширяются бронхи, расширяются зрачки (это, кстати, используется в клинике), сердце работает активнее, поэтому атропин входит в состав некоторых лекарственных смесей, которые оказывают кардиостимулирующее действие.

Это периферические эффекты ацетилхолина, они чрезвычайно важны. Но кроме периферии ацетилхолин работает еще и в головном мозге. При этом в головном мозге он не является самым важным медиатором, есть медиаторы поважнее. Тем не менее ацетилхолиновые нейроны встречаются в самых разных отделах центральной нервной системы: в продолговатом мозге, в среднем мозге, в гипоталамусе, в больших полушариях. Как правило, у них довольно короткие аксоны, и они воздействуют только на близлежащие нейроны. И основные эффекты ацетилхолина связаны с балансом сна и бодрствования, с общим уровнем активации мозга, и чаще всего мы застаем ацетилхолин за так называемым нормализующим эффектом. То есть получается, что если, например, у нас стресс, то ацетилхолин понижает уровень возбуждения и делает мозг более спокойным. Если, наоборот, мозг слишком вялый, то ацетилхолин способен его активировать. Это и называется нормализующее действие, и это очень полезное и замечательное действие, конечно.

Никотин как раз и работает в центральной нервной системе таким нормализующим образом, поэтому, если у курильщика, например, стресс, он курит для того, чтобы успокоиться, а если он с утра не может как следует проснуться и включиться в рабочий процесс, то, соответственно, он курит для того, чтобы активизировать свои нейронные сети. Все бы хорошо, но на самом деле у подобных веществ, которые являются агонистами или антагонистами разных медиаторов, есть масса неприятных эффектов. Самый главный из них называется привыкание и зависимость. И привыкание, и зависимость - это следствие самой логики работы синапса. Каждый синапс в нашей центральной нервной системе врожденно знает, с какой активностью передавать сигналы. И дальше представьте себе, что вы берете, скажем, тот же самый никотин и заставляете синапс работать активнее. Синапс через некоторое время начинает на это реагировать и снижать свою собственную эффективность. Становится меньше рецепторов, меньше синтезируется медиатора. Зачем я буду делать ацетилхолин, если я все равно получу никотин?

И в итоге, если вы воздействуете на синапс агонистом, он постепенно снижает свою собственную эффективность, и вам приходится все больше и больше вводить агониста, чтобы достичь нужного уровня активации. Это зависимость. А соответственно, если вы попытаетесь отменить препарат, не ввести агониста, то вдруг окажется, что никакого нормализующего действия ацетилхолина вообще нет. И тогда вместо нормализации, наоборот, возникнут эмоции, какое-то состояние дисфории, уровень бодрствования не будет выводиться на какое-то оптимальное значение. Любой человек, который бросал курить после серьезного периода использования никотина, эти эффекты знает, и табакокурение является действительно важной и тяжелой проблемой. Здесь проблема не только в никотине, но и во вдыхании смол, в раке легких, но это уже отдельная история.

Итак, ацетилхолин является важнейшим медиатором периферической нервной системы, нервно-мышечных синапсов, парасимпатической системы и является важным медиатором нашего головного мозга. Многие нейроны используют его, и часть лекарственных препаратов ориентирована именно на ацетилхолин. Препараты, влияющие на работу мышц, работу внутренних органов и даже на работу центральной нервной системы, вплоть до нейродегенерации, то есть часть современных препаратов, ориентированных на ацетилхолин, используют для того, чтобы бороться с такими тяжелейшими заболеваниями, как, скажем, болезнь Альцгеймера.