Acetylcholine is een neurotransmitter, een stof die door ons lichaam wordt geproduceerd om zenuwimpulsen over te brengen naar meerdere punten van het centrale en perifere zenuwstelsel Neuronen die acetylcholine afscheiden, worden gedefinieerd als cholinergisch, analoog aan zijn receptoren, die zijn onderverdeeld in nicotinereceptoren De verschillende concentraties en chemische conformatie van deze receptoren en van de relatieve isovormen in de weefsels, betekent dat de verschillende geneesmiddelen die de werking van acetylcholine verstoren, effecten kunnen produceren die voornamelijk beperkt zijn tot de ene sector in plaats van de andere.Ondanks deze structurele diversiteit kan acetylcholine binden aan beide receptoren, aangezien het deel van het molecuul dat interageert met de muscarinereceptoren verschilt van de nicotinereceptoren. Dit is een van de redenen waarom acetylcholine niet direct voor therapeutische doeleinden wordt gebruikt: aangezien het inwerkt op alle cholinerge receptoren van het organisme (zowel muscarine als nicotine), is de werking te wijdverbreid en niet erg specifiek.
Acetylcholine was de eerste neurotransmitter die werd ontdekt, dankzij de studies van Otto Loewi die in 1924 werden bekroond. Vanuit chemisch oogpunt wordt acetylcholine gevormd door de vereniging van een molecuul choline met een van acetyl-co-enzym A (acetyl-CoA) ; de eerste is een klein molecuul geconcentreerd in de fosfolipidemembranen, terwijl de Acetyl-CoA het metabolische tussenproduct tussen glycolyse en de Krebs-cyclus vertegenwoordigt. De synthese van acetylcholine uitgaande van deze twee stoffen vindt plaats langs het axonale uiteinde; nadat het is gesynthetiseerd, wordt het vervolgens opgeslagen in blaasjes, die bij aankomst van een zenuwimpuls binden aan het presynaptische membraan, fuseren en de inhoud vrijgeven door exocytose Op dit punt is de acetylcholine die vrijkomt in de synaptische spleet vrij om de postsynaptische receptoren te bereiken en ermee in wisselwerking te staan , depolariseert de cel en veroorzaakt de vorming van een actiepotentiaal in de zenuwvezel of in de spiervezel lare die heeft gestimuleerd; onmiddellijk na deze interactie wordt een groot deel van de acetylcholine onmiddellijk afgebroken door de acetylcholinesterase (ACHE). Het is een enzym dat zich in de buurt van de cholinerge receptoren bevindt, waar het werkt door de binding tussen acetaat en choline te verbreken; deze laatste stof wordt gemakkelijk geresorbeerd door het presynaptische uiteinde en gebruikt voor de synthese van nieuw acetylcholine (dankzij het choline-acetyltransferase-enzym). De werking van dit enzym is erg belangrijk, omdat het de overdracht van de zenuwimpuls kan onderbreken.
Acetylcholine is de zender van alle zenuwen die de vrijwillige musculatuur controleren (zie neuromusculaire plaat); hoewel het op dit niveau een prikkelend effect heeft, voert het binnen het parasympathische systeem voornamelijk remmende acties uit (de meeste sympathische neuronen scheiden epinefrine af, terwijl de meeste parasympathische neuronen scheiden acetylcholine uit). In feite veroorzaakt dit molecuul een vertraging van de hartslag, terwijl het de afscheiding van de bronchiale, speeksel-, maag- en pancreasklieren stimuleert, waardoor de darmperistaltiek en in het algemeen alle spijsverteringsfuncties toenemen. Naast de motorplaten van de skeletspieren en de postganglionaire uiteinden van het parasympathische zenuwstelsel, kan acetylcholine worden gevonden op het niveau van de synapsen tussen preganglionaire vezels en postganglionaire neuronen van het sympathische en parasympathische zenuwstelsel , en van de bijniermerg, evenals in sommige synapsen van het centrale zenuwstelsel.
De muscarine-acties komen overeen met die veroorzaakt door de acetylcholine die wordt afgegeven door de postganglionaire parasympathische zenuwuiteinden, met twee belangrijke uitzonderingen:
Acetylcholine veroorzaakt gegeneraliseerde vasodilatatie, hoewel de meeste bloedvaten niet worden geïnnerveerd door het parasympathische systeem.
Acetylcholine veroorzaakt secretie door de zweetklieren, die worden geïnnerveerd door cholinerge vezels van het sympathische zenuwstelsel.
De nicotine acties ze komen overeen met die van acetylcholine dat vrijkomt op het niveau van de ganglionsynapsen van het sympathische en parasympathische systeem, van de neuromusculaire plaat van de willekeurige spieren en van de zenuwuiteinden van de splanchnische zenuwen die de secretoire cellen van het bijniermerg omringen.
Zoals verwacht, kunnen effecten die vergelijkbaar zijn met die van acetylcholine worden veroorzaakt door stoffen die in staat zijn cholinerge receptoren te stimuleren (parasympathicomimetica) of de werking van acetylcholinesterase (anticholinesterasen) te blokkeren. Tegelijkertijd kunnen de effecten van acetylcholine worden geblokkeerd door stoffen die in staat zijn zich te binden aan cholinerge receptoren, waardoor ze niet meer in staat zijn om het signaal van acetylcholine (anticholinergica) op te vangen. Laten we enkele voorbeelden bekijken.
Curare veroorzaakt de dood door spierverlamming en blokkeert de werking van acetylcholine op spiermembranen (waar nicotinereceptoren worden gevonden); physostigmine daarentegen verlengt de werking van acetylcholine door cholinesterase te blokkeren, terwijl het gif van de zwarte weduwe een overmatige afgifte stimuleert. Zenuwgassen blokkeren dit enzym ook, waardoor acetylcholine verankerd blijft aan zijn receptoren; het dodelijke effect van deze gassen is nuttig voor het onderzoeken van de effecten van de interactie tussen acetylcholine en zijn muscarinereceptoren: hoesten, beklemd gevoel op de borst, bronchiale hypersecretie tot longoedeem, misselijkheid, braken, diarree, verhoogde speekselvloed, miosis en moeilijk zien, verminderde hartslag tot stoppen en urine-incontinentie Door de ophoping van acetylcholine in nicotinereceptoren, symptomen zoals: bleekheid van de huid, tachycardie, arteriële hypertensie, hyperglykemie en veranderingen in het bewegingsapparaat, in het bijzonder asthenie en gemakkelijke spieruitputting, tremoren en krampen. Door de ophoping van acetylcholine kunnen de skeletspieren verlamd raken en kan de dood door spierverlamming bij samentrekking optreden.Ten slotte omvatten de effecten op het centrale zenuwstelsel tonisch-klonische contracties van het epileptiforme type, tot aan de depressie van de ademhalingscentra en dood.Dit gebeurt meestal door verstikking door verlamming van het middenrif en de tussenribspieren.Zelfs botulinum, een zeer giftig toxine dat in oneindig kleine concentraties wordt gebruikt in de esthetische geneeskunde, heeft te maken met acetylcholine; met zijn actie verhindert het in feite hun vrijlating uit de blaasjes. Op deze manier veroorzaakt Botox een slappe verlamming van de spieren, die fataal wordt wanneer de ademhalingsspieren er zwaar bij betrokken zijn; in die zin staat het in contrast met de werking van tetanus, gekenmerkt door spastische verlamming die niettemin onafhankelijk is van acetylcholine. Pilocarpine, een geneesmiddel dat voornamelijk in de oogheelkunde wordt gebruikt om de pupil te verkleinen en het tranen van het oog te stimuleren (nuttig bij de behandeling van glaucoom), is een muscarine-agonist; in feite bindt het aan de muscarinereceptoren van acetylcholine.In die zin gaat pilocarpine de werking van atropine tegen, dat in plaats daarvan een muscarine-antagonist is en als zodanig de activiteit van het parasympathische (parasympatholytische) remt. Het medicijn atropine blokkeert muscarinereceptoren, terwijl curare nicotinereceptoren blokkeert.