Ацетилхолинът е невротрансмитер, вещество, произвеждано от нашето тяло, за прехвърляне на нервните импулси в множество точки в централната и периферната нервна система. Невроните, които секретират ацетилхолин, се дефинират като холинергични; аналогични реч за нейните рецептори, които се отличават в никотинови и мускаринови рецептори. Различната концентрация и химическа конформация на тези рецептори, както и на свързаните изоформи в тъканите, причиняват различните лекарства, които пречат на действието на ацетилхолина, могат да произвеждат ограничени ефекти предимно в един сектор, а не в друг. Въпреки това структурно разнообразие, ацетилхолинът може да се свърже към двата рецептора, тъй като частта от молекулата, която взаимодейства с мускариновите рецептори, е различна от никотиновата. Това е една от причините, поради които ацетилхолинът не се използва директно за терапевтични цели: тъй като действа върху всички холинергични рецептори на организма (както мускариновите, така и никотиновите), неговото действие е твърде широко разпространено и не много специфично.
Ацетилхолинът е първият невротрансмитер, който се открива, благодарение на проучванията на Ото Лоеви, увенчан през 1924 г. От химическа гледна точка, ацетилхолинът се образува от свързването на молекула холин с ацетил-коензим А (ацетил). -CoA); първата е малка молекула, концентрирана във фосфолипидни мембрани, докато ацетил-КоА представлява метаболитен междинен между гликолизата и цикъла на Кребс. Синтезът на ацетилхолин, започващ от тези две вещества, се осъществява по аксонен край; веднага след като е синтезиран, след това се съхранява във везикули, които при появата на нервен импулс се свързват с пресинаптичната мембрана, топяйки се и отделяйки съдържанието му чрез екзоцитоза. В този момент ацетилхолинът, освободен в синаптичната пукнатина, е свободен да достигне до постсинаптичните рецептори и да взаимодейства с тях, да деполяризира клетката и да доведе до формиране на потенциал за действие в нервните влакна или в стимулираните мускулни влакна; непосредствено след това взаимодействие, добра част от ацетилхолина веднага се разгражда от ацетилхолинестераза (ACHE). Той е ензим, поставен близо до холинергични рецептори, където действа чрез разкъсване на връзката между ацетат и холин; последното вещество се реабсорбира от пресинаптичния терминал и се използва за синтеза на нов ацетилхолин (благодарение на ензима холин-ацетилтрансфераза). Действието на този ензим е много важно, тъй като позволява прекъсване на предаването на нервния импулс.
Ацетилхолинът е предавател на всички нерви, които контролират доброволната мускулатура (виж невромускулната плака); въпреки това, въпреки че на това ниво произвежда възбуждащ ефект, в парасимпатиковата система той извършва предимно инхибиторни действия (повечето от симпатиковите неврони отделят епинефрин, докато повечето от парасимпатичните неврони секретират ацетилхолин). Тази молекула причинява забавяне на сърдечния ритъм, докато стимулира секрецията на бронхиалните, слюнчените, стомашните и панкреатичните жлези, повишавайки чревната перисталтика и като цяло всички храносмилателни функции. В допълнение към моторно-скелетните мускулни плаки и пост-ганглиозните окончания на парасимпатиковата нервна система, ацетилхолинът може да бъде намерен на нивото на синапса между предганглиите и постганглионните неврони на симпатиковата и парасимпатиковата нервна система и на надбъбречната мозък, както и в някои синапси на централната нервна система.
Мускариновите действия съответстват на тези, индуцирани от ацетилхолин, освободен от парасимпатични постганглиални нервни окончания, с две значителни изключения:
Ацетилхолинът предизвиква генерализирана вазодилатация, въпреки че повечето от съдовете не са инервирани от парасимпатичната система.
Ацетилхолин причинява секреция от потните жлези, които се иннервират от холинергични влакна на симпатиковата нервна система.
Никотиновите действия съответстват на тези на ацетилхолин, освободен на нивото на ганглийните синапси на симпатиковите и парасимпатиковите системи, на нервно-мускулната плака на доброволните мускули и на нервните окончания на спонхничните нерви около секреторните клетки на надбъбречната мозък.
Както се очаква, ефекти, подобни на тези на ацетилхолин, могат да се получат от вещества, способни да стимулират холинергични (парасимпатомиметични) рецептори или да блокират действието на ацетилхолинестеразата (антихолинестеразите). В същото време ефектите на ацетилхолина могат да бъдат блокирани от вещества, способни да се свързват с холинергични рецептори, което ги прави недостъпни за улавяне на сигнала, предаван от ацетилхолин (антихолинергици). Нека видим някои примери.
Кураре причинява смърт чрез мускулна парализа, блокирайки действието на ацетилхолин върху мускулните мембрани (където се откриват никотинови рецептори); Физистигминът, от друга страна, удължава действието на ацетилхолина чрез блокиране на холинестеразата, докато отровата на черната вдовица стимулира излишък на освобождаване. Нервните газове също блокират този ензим, причинявайки ацетилхолин да остане закотвен към своите рецептори; леталния ефект на тези газове е полезен за изследване на ефектите от взаимодействието между ацетилхолин и неговите мускаринови рецептори: кашлица, гръдна потискане, бронхиална хиперсекреция до белодробен оток, гадене, повръщане, диария, повишено слюноотделяне, миоза и затруднено зрение, намаляване на сърдечната честота до спиране и уринарна инконтиненция. В резултат на натрупването на ацетилхолин в никотиновите рецептори се появяват симптоми като: бледност на кожата, тахикардия, артериална хипертония, хипергликемия и промени в опорно-двигателния апарат, по-специално астения и леко изчерпване на мускулите, тремор и спазми. Поради натрупването на ацетилхолин, скелетният мускул може да бъде парализиран и смъртта може да настъпи поради контрализираща мускулна парализа. Накрая, ефектите върху централната нервна система включват тонично-клонични контракции на епилептиформния тип, до респираторна депресия и смърт. Това обикновено се дължи на асфиксия, дължаща се на парализа на диафрагмата и на междуребрените мускули. Дори ботулинумът, много токсичен токсин, използван в безкрайно високи концентрации в естетичната медицина, е свързан с ацетилхолин; с действието си, всъщност, тя предотвратява освобождаването от везикулите. По този начин, ботулинусът причинява отпусната парализа на мускулите, ставайки фатална, когато тя силно включва дихателните; в този смисъл той се противопоставя на действието на тетанус, характеризиращ се със спастична парализа, която обаче е независима от ацетилхолин. Пилокарпин, лекарство, използвано главно в офталмологията за ограничаване на зеницата и стимулиране на сълзене на окото (полезно при лечение на глаукома) е мускаринов агонист; всъщност е свързан с мускариновите ацетилхолинови рецептори. В този смисъл пилокарпин контрастира с действието на атропин, който е вместо мускаринов антагонист и като такъв инхибира парасимпатичната (парасимпатична) активност. Атропиновото лекарство блокира мускариновите рецептори, докато курарото блокира никотиновите рецептори.
