Ацетилхолин хлорид (инструкция, применение, показания, противопоказания, действие, побочные эффекты, аналоги, дозировка). Медиатор ацетилхолин и механизмы его действия Рецепторы взаимодействующие с ацетилхолином называют

Ацетилхолин (лат. Acetylcholinum ) — нейромедиатор, осуществляющий нервно-мышечную передачу, а также основной нейромедиатор в парасимпатической нервной системе.

Список симптомов повышенного ацетилхолина:

Подавленное настроение
Ангедония
Проблемы с концентрацией внимания
Проблемы с мышлением
Ментальная усталость
Проблемы с памятью
Низкая мотивация
Невозможность выспаться
Проблемы с пониманием и выполнением сложных задач
Пессимизм
Чувство безнадежности и беспомощности
Раздражительность
Слезливость
Проблемы со зрением
Головные боли
Сухость во рту
Боли в животе
Вздутие живота
Диарея или запор
Тошнота
Мышечная боль
Мышечная слабость
Зубная или челюстная боль
Покалывание или онемение рук или ног
Учащенное мочеиспускание или проблемы с контролем мочевого пузыря
Симптомы, схожие с гриппом или простудой
Слабый иммунитет
Холодные руки и ноги
Проблемы со сном
Тревога
Яркие сны, в основном кошмары
Пониженный уровень серотонина, дофамина и норадреналина в мозге

Между серотонином и ацетилхолином существует обратная антагонистичная связь. Когда уровень одного из этих нейромедиаторов повышается, уровень другого понижается. Определенное количество ацетилхолина необходимо для нормального функционирования головного мозга. Память, мотивация, сексуальное желание и сон зависят от ацетилхолина. В малых количествах ацетилхолин действует как стимулятор выброса дофамина и норадреналина. Слишком высокий уровень ацетилхолина дает противоположный эффект, вызывая торможение центральной нервной системы. В итоге можно сказать, что когда в мозге повышается уровень ацетилхолина, то понижаются уровни других нейромедиаторов, таких как серотонин, дофамин и норадреналин.

Что касается настроения, то комбинация повышенного ацетилхолина и норадреналина, вместе с низким серотонином дает в результате тревогу, эмоциональную лабильность, раздражительность, пессимизм, нетерпеливость, импульсивность и многое другое. Когда норадреналин, дофамин и серотонин на низком уровне, а ацетилхолин на высоком — в результате получаем депрессию. Антидепрессанты типа СИОЗС, увеличивая серотонин, способны понижать уровень ацетилхолина, тем самым уменьшать или устранять симптомы, связанные с повышенным ацетилхолином. Однако, основным недостатком в данном подходе является то, что увеличивая уровень серотонина мы уменьшаем уровень дофамина и норадреналина в мозге. Поэтому длительное употребление СИОЗС, в конце концов, приведет к завышенному уровню серотонина, а это ещё одна разновидность депрессии. Именно по этой причине СИОЗС помогают далеко не всем людям, а у некоторых ухудшают депрессию и вызывают неприятные побочные симптомы. Так что, несмотря на популярность и распространенность использования, СИОЗС антидепрессанты являются не лучшим выбором в данной ситуации.

Уровень ацетилхолина в мозге напрямую зависит от количества холина в диете. Но есть и другие причины, не зависящие от потребляемой пищи. Пища богатая холином:

Куриные яйца
Соевые продукты
Все, что содержит лецитин

Некоторые люди более чувствительны к холину, поэтому даже небольшое количество потребляемого холина может вызвать у них соответствующие симптомы. Также чувствительность к холину увеличивается с возрастом.

По материалам: DIFERENT

Если вы обнаружили ошибку на этой странице, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

АЦЕТИЛХОЛИН - медиатор нервного возбуждения. Синтезируется в организме из аминоспирта холина и уксусной кислоты. Биологически очень активное вещество.

Ацетилхолин оказывает многостороннее действие на организм. Основная функция - медиация нервных импульсов. Нервные волокна и соответствующие им нейроны, осуществляющие передачу нервных импульсов посредством ацетилхолина, называются холинергическими. К ним относятся мотонейроны, иннервирующие скелетные мышцы; преганглионарные нейроны парасимпатических и симпатических нервов; постганглионарные нейроны всех парасимпатических и некоторых симпатических нервов (матки, потовых желез) и некоторые нейроны центральной нервной системы. Все холинергические волокна содержат холинацетилтрансферазу - специфический фермент, с помощью которого происходит синтез ацетилхолина. Ацетилхолин находится в нервных окончаниях в пузырьках, из которых он изливается в синаптическую щель в момент прихода нервного импульса. Освобождение ацетилхолина нервными окончаниями носит квантовый характер. По-видимому, содержимое пузырька и составляет ту наименьшую порцию ацетилхолина (квант), которая может быть выделена. В нормальных условиях каждый нервный импульс вызывает выделение нескольких сотен квантов ацетилхолина. Взаимодействуя со специфической макромолекулой на постсинаптической мембране - холинорецептором, ацетилхолин повышает проницаемость мембраны для ионов: возникает постсинаптический потенциал, который изменяет возбудимость эффекторной клетки, а в случае нервно-мышечного синапса является непосредственной причиной генерации потенциала действия. Эффект ацетилхолина прекращается под влиянием фермента ацетилхолинэстеразы (см. Холинэстеразы), который гидролизует ацетилхолин на малоактивный холин и уксусную кислоту, а также вследствие простой диффузии ацетилхолина из синаптической щели. В молекуле ацетилхолина есть две активные группы, обеспечивающие взаимодействие с холинорецептором: заряженная триметиламмониевая группа (катионная «головка»), которая реагирует с анионной группой в холинорецепторе, и сильно поляризованная сложноэфирная группа, реагирующая с так называемым эстерофильным участком холинорецептора.

Различают два вида действия ацетилхолина: мускариноподобное и никотиноподобное. Мускариноподобное действие проявляется эффектами, аналогичными тем, которые возникают при раздражении парасимпатических нервов гладких мышц, сердца, желез, и снимается атропином; никотиноподобное выражается возбуждением вегетативных ганглиев и мозгового вещества надпочечников, а также скелетной мускулатуры и снимается большими дозами никотина, гексонием, тубокурарином. В соответствии с этим холинореактивные системы разных органов обозначают как м-холинореактивные (мускариночувствительные) и н-холинореактивные (никотиночувствительные) .

В обычных условиях преобладает мускариноподобное действие ацетилхолина. При инстилляции ацетилхолина в глаз происходит сужение зрачка и спазм аккомодации, снижается внутриглазное давление. При попадании в общий кровоток наблюдается снижение кровяного давления, вызванное расширением сосудов (коронарные сосуды человека ацетилхолин суживает) и в меньшей степени замедлением сердечной деятельности, усиление двигательной активности желудочно-кишечного тракта, сокращение мускулатуры бронхов, желчного и мочевого пузыря, матки, усиление секреции желез с холинергической иннервацией, особенно слюнных и потовых.

Никотиноподобное действие ацетилхолина на вегетативные ганглии и надпочечники проявляется после атропинизации и при использовании более высоких доз. Оно выражается в прессорном эффекте. Ацетилхолин также стимулирует никотиночувствительные системы каротидных клубочков и рефлекторно возбуждает дыхание.

Все эффекты ацетилхолина можно усилить путем предварительного введения антихолинэстеразных веществ (эзерин, прозерин и др.). При обычных путях введения ацетилхолин не проникает через гемато-энцефалический барьер и не оказывает влияния на центральную нервную систему. Многообразие эффектов ацетилхолина, среди которых могут оказаться нежелательные, ослабляющие друг друга, а также кратковременность действия крайне ограничивают его применение в медицинской практике. Ацетилхолин широко используют при экспериментальном исследовании функций холинергических структур в виде хорошо растворимой соли - ацетилхолина хлорида (Acetylcholini chloridum, Acetylcholinum chloratum; список Б). Форма выпуска: ампулы по 5 мл, содержащие 0,2 г препарата.

Ацетилхолин как медиатор аллергических реакций

Сходство картины отравления ацетилхолином у собак с картиной развития у них анафилактического шока (см.) позволило предположить непосредственное участие холинергических процессов, имеющих место в деятельности некоторых органов, в механизме аллергических реакций этих органов. Таким органом является, напр., язык собаки, имеющий парасимпатическую иннервацию. Предполагалось, что точкой приложения антигена в сенсибилизированном органе служат окончания парасимпатических нервов. Это было подтверждено экспериментально. Введение антигена в сосуды языка сенсибилизированной собаке вызывает явный сосудорасширяющий эффект. В норме эти явления не наблюдаются. При выключении парасимпатической иннервации половины языка путем предварительного (за месяц до опыта) вылущения подчелюстной и подъязычных слюнных желез и вместе с ними подчелюстных и подъязычных периферических узлов парасимпатического иннервационного аппарата сосудов языка собаки полностью снимается описанная выше реакция сосудов этой половины языка на антиген. Вместе с тем при перерезке язычного нерва характер сосудистой реакции на антиген не меняется, что свидетельствует об отсутствии реакции на антиген чувствительных окончаний соматических нервов. Участие ацетилхолина в процессах распространения отравления в организме маловероятно. Роль анафилактического яда в этом смысле выполняют, очевидно, более стойкие продукты распада ткани, к которым относятся активные кинины, серотонин, гистамин и др. Таким образом, ацетилхолиновая гипотеза патогенеза аллергии ни в какой степени не противоречит представлению об участии гистамина в качестве одного из важных звеньев в механизме аллергической альтерации ткани. Участие ацетилхолина и холинергических процессов в механизме «органной» аллергии, то есть в условиях его действия in loco nascendi в соответствующих холинергических синапсах, имеет значение существенного, а в ряде структур и основного звена в определении функциональных выражений аллергии. К таким структурам относятся синаптические связи в вегетативной и центральной нервной системе, парасимпатическая сосудодвигательная иннервация, иннервация сердца и т. д. Вероятно, в них изменяется активность холинэстеразы, увеличивается скорость освобождения ацетилхолина при возбуждении их специфическим антигеном и, что самое важное, в них появляется возбудимость к специфическому антигену, который совершенно или почти совершенно отсутствовал в нормальном состоянии.

Библиография: Аничков С. В. и Гребенкина М. А. Фармакологическая характеристика холинорецепторов центральной нервной системы, Бюлл. эксперим. биол, и мед., т. 22, № 3, с. 28, 1946; Кибяков А. В. Химическая передача нервного возбуждения, М.- Л., 1964, библиогр.; Михельсон М. Я. и Зеймаль Э.В. Ацетилхолин, о молекулярном механизме действия, Л., 1970, библиогр.; Руководство по фармакологии, под ред. Н. В. Лазарева, т. 1, с. 137, Л., 1961; Турпаев Т. М. Медиаторная функция ацетилхолина и природа холино-рецептора, М., 1962; Э к к л с Д. Физиология синапсов, пер. с англ., М., 1966, библиогр.; Central cholinergic transmission and its behavioral aspects, Fed. Proc., v. 28, p. 89, 1969, bibliogr.; Dale H.H. The action of certain esters and ethers of choline, and their relation to muscarine, J. Pharmacol., v. 6, p. 147, 1914; Goodman L. S. a. G i 1 m a n A. Pharmacological basis of therapeutics, N. Y., 1970; Katz B. The release of neural transmitter substances, Springfield, 1969, bibliogr.; Michelson M. J. a. Danilov A. F. Cholinergic transmissions, в кн.: Fundament. biochem. Pharmacol., ed. by Z. M. Bacq, p. 221, Oxford a. o., 1971.

H. Я. Лукомская, М. Я. Михельсон; А. Д. Адо (алл.).

Образующийся в организме (эндогенный) ацетилхолин играет важную роль в процессах жизнедеятельности: он способствует передаче нервного возбуждения в ЦНС, вегетативных ганглиях, окончаниях парасимпатических (двигательных) нервов. Ацетилхолин является химическим передатчиком (медиатором) нервного возбуждения; окончания нервных волокон, для которых он служит медиатором, называются холинергическими, а рецепторы, взаимодействующие с ним, - холинорецепторами. Холинорецепторы - сложные белковые молекулы (нуклеопротеиды) тетрамерной структуры, локализованные на внешней стороне постсинаптической (плазматической) мембраны. По природе они неоднородны. Холинорецепторы, расположенные в области постганглионарных холинергических нервов (сердца, гладких мышц, желез) обозначают как м-холинорецепторы (мускариночувствительные), а находящиеся в области ганглионарных синапсов и в соматических нервно-мышечных синапсах - как н-холинорецепторы (никотиночувствительные) (С. В. Аничков). Такое деление связано с особенностями реакций, возникающих при взаимодействии ацетилхолина с этими биохимическими системами, мускариноподобных (снижение артериального давления, брадикардия, усиленная секреция слюнных, слезных, желудочных и других экзогенных желез, сужение зрачков и т. д.) в первом случае и никотиноподобных (сокращение скелетной мускулатуры и т. п.) во втором. М- и н-холинорецепторы локализованы в разных органах и системах организма, включая ЦНС. Мускариновые рецепторы стали делить в последние годы на ряд подгрупп (м1, м2, м3, м4, м5). Наиболее изучена в настоящее время локализация и роль м1- и м2-рецепторов. Ацетилхолин не оказывает строго избирательного действия на различные холинорецепторы. В той или другой степени он влияет на м- и н-холинорецепторы и на подгруппы м-холинорецепторов. Периферическое мускариноподобное действие ацетилхолина проявляется в замедлении сердечных сокращений, расширении периферических кровеносных сосудов и снижении артериального давления, активизации перистальтики желудка и кишечника, сокращении мускулатуры бронхов, матки, желчного и мочевого пузыря, увеличении секреции пищеварительных, бронхиальных, потовых и слезных желез, сужении зрачков (миоз). Последний эффект связан с усилением сокращения круговой мышцы радужной оболочки, которая иннервируется постганглионарными холинергическими волокнами глазодвительного нерва (n. oculomotorius). Одновременно в результате сокращения ресничной мышцы и расслабления цинновой связки ресничного пояска наступает спазм аккомодации. Сужение зрачка, обусловленное действием ацетилхолина, сопровождается обычно снижением внутриглазного давления. Этот эффект частично объясняется расширением при сужении зрачка и уплощении радужной оболочки шлеммова канала (венозный синус склеры) и фонтановых пространств (пространства радужно-роговичного угла), за счет чего улучшается отток жидкости из внутренних сред глаза. Не исключено, однако, что в снижении внутриглазного давления принимают участие и другие механизмы. Благодаря способности снижать внутриглазное давление вещества, действующие подобно ацетилхолину (холиномиметики, антихолинэстеразные препараты), широко применяются для лечения глаукомы1. 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 - может вызывать стойкую деполяризацию в области синапсов и блокировать передачу возбуждения. Ацетилхолину принадлежит также важная роль как медиатору в ЦНС. Он участвует в передаче импульсов в разных отделах мозга, при этом в малых концентрациях облегчает, а в больших - тормозит синаптическую передачу. Изменения в обмене ацетилхолина могут привести к нарушению функций мозга. Некоторые центральнодействующие его антагонисты являются психотропными препаратами. Передозировка антагонистов ацетилхолина может вызвать нарушения высшей нервной деятельности (галлюциногенный эффект и др.). Для применения в медицинской практике и экспериментальных исследований выпускается ацетилхолина хлорид (Acetylcholini chloridum).

Аптечка: Лекарственный справочник: Лекарственные препараты: Ацетилхолин

Ацетилхолин: описание лекарственного препарата

Синонимы

Acetylcholinum, Acetylcholine chloride, Acetylcholinum chloratum, Citocholine, Mipchol и др.

Состав

Относится к биогенным аминам - веществам, образующимся в организме. Для применения в качестве ЛС и для фармакологических исследований этот препарат получают синтетическим путём.

Ацетилхолин является четвертичным моноаммониевым соединением. Это - химически нестойкое вещество, легко разрушающееся в организме с образованием холина и уксусной кислоты при участии специфического фермента холинэстеразы (ацетилхолинэстеразы).

Форма выпуска

Порошок в ампулах по 0,1 и 0,2 г.

Препарат растворяют непосредственно перед применением. Вскрывают ампулу и шприцем вводят в нее необходимое количество (2-5 мл) стерильной воды для инъекций. При кипячении и длительном хранении растворы разлагаются.

Лечебное действие и Показания

Ацетилхолин является химическим передатчиком (медиатором) нервного возбуждения; окончания нервных волокон, для которых он служит медиатором, называются холинергическими, а рецепторы, взаимодействующие с ним, - холинорецепторами.

Холинорецепторы - сложные белковые молекулы (нуклеопротеиды) тетрамерной структуры, локализованные на внешней стороне постсинаптической (плазматической) мембраны. По природе они неоднородны. Холинорецепторы, расположенные в области постганглионарных холинергических нервов (сердца, гладких мышц, желез) обозначают как м-холинорецепторы (мускариночувствительные), а находящиеся в области ганглионарных синапсов и в соматических нервно-мышечных синапсах - как н-холинорецепторы (никотиночувствительные). Такое деление связано с особенностями реакций, возникающих при взаимодействии ацетилхолина с этими биохимическими системами, мускариноподобных (снижение артериального давления, брадикардия, усиленная секреция слюнных, слезных, желудочных и других экзогенных желез, сужение зрачков и т. д.) в первом случае и никотиноподобных (сокращение скелетной мускулатуры и т. п.) во втором. М- и н-холинорецепторы локализованы в разных органах и системах организма, включая ЦНС.

Мускариновые рецепторы стали делить в последние годы на ряд подгрупп (м 1 , м 2 , м 3 , м 4 , м 5). Наиболее изучена в настоящее время локализация и роль м 1 и м 2 -рецепторов (см. , ).

Ацетилхолин не оказывает строго избирательного действия на различные холинорецепторы. В той или иной степени он влияет на м- и н-холинорецепторы и на подгруппы м-холинорецепторов.

Периферическое мускариноподобное действие ацетилхолина проявляется в замедлении сердечных сокращений, расширении периферических кровеносных сосудов и снижении артериального давления, активизации перистальтики желудка и кишечника, сокращении мускулатуры бронхов, матки, желчного и мочевого пузыря, увеличении секреции пищеварительных, бронхиальных, потовых и слезных желез, сужении зрачков (миоз). Последний эффект связан с усилением сокращения круговой мышцы радужной оболочки, которая иннервируется постганглионарными холинергическими волокнами глазодвительного нерва (n. oculomotorius). Одновременно в результате сокращения ресничной мышцы и расслабления цинновой связки ресничного пояска наступает спазм аккомодации.

Сужение зрачка, обусловленное действием ацетилхолина, сопровождается обычно снижением внутриглазного давления. Этот эффект частично объясняется расширением при сужении зрачка и уплощении радужной оболочки шлеммова канала (венозный синус склеры) и фонтановых пространств (пространства радужно-роговичного угла), за счёт чего улучшается отток жидкости из внутренних сред глаза. Не исключено, однако, что в снижении внутриглазного давления принимают участие и другие механизмы. Благодаря способности снижать внутриглазное давление вещества, действующие подобно ацетилхолину (холиномиметики, антихолинэстеразные препараты), широко применяются для лечения глаукомы.

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 - может вызывать стойкую деполяризацию в области синапсов и блокировать передачу возбуждения.

Ацетилхолину принадлежит также важная роль как медиатору в ЦНС. Он участвует в передаче импульсов в разных отделах мозга, при этом в малых концентрациях облегчает, а в больших - тормозит синаптическую передачу. Изменения в обмене ацетилхолина могут привести к нарушению функций мозга. Некоторые центрально-действующие его антагонисты (см. ) являются психотропными препаратами (см. также ). Передозировка антагонистов ацетилхолина может вызвать нарушения высшей нервной деятельности (галлюциногенный эффект и др.).

Применение

Для применения в медицинской практике и экспериментальных исследований выпускается ацетилхолина хлорид (Acetylcholini chloridum) - бесцветные кристаллы или белая кристаллическая масса. Расплывается на воздухе. Легко растворим в воде и спирте.

Как лекарственное средство ацетилхолина хлорид широкого применения не имеет. При приёме внутрь он неэффективен, так как быстро гидролизуется. При парентеральном введении проявляет быстрый, резкий, но непродолжительный эффект. Как и другие четвертичные соединения, плохо проникает через гематоэнцсфалический барьер и не оказывает существенного влияния на ЦНС.

Предлагалось пользоваться ацетилхолином как сосудорасширяющим средством при спазмах периферических сосудов (эндартериит, перемежающаяся хромота, трофические расстройства в культях и т. д.) и спазмах артерий сетчатки. В редких случаях вводят при атонии кишечника и мочевого пузыря.

Ацетилхолин применяют также (редко) для облегчения рентгенологической диагностики ахалазии пищевода.

Вводят под кожу и внутримышечно в дозе (для взрослых) 0,05 или 0,1 г. Инъекции в случае необходимости можно повторять 2-3 раза в день.

Внутривенное введение не допускается из-за вероятности резкого снижения артериального давления и остановки сердца.

Максимальные дозы под кожу и внутримышечно для взрослых: разовая - 0,1 г, суточная - 0,3 г.

Побочное действие и Противопоказания

Ацетилхолин противопоказан при бронхиальной астме, стенокардии, атеросклерозе, эпилепсии.

При передозировке могут наблюдаться резкое снижение 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 иной холинолитический препарат (см. ).

Ацетилхолин - не самое знаменитое вещество, но он играет важную роль в таких процессах, как память и обучение. Давайте приоткроем завесу тайны над одним из самых недооцененных нейромедиаторов нашей нервной системы.

Первый среди равных

Рисунок 1. Классический опыт Отто Лёви по выявлению химических посредников передачи нервных импульсов (1921 год). Объекты - изолированные и погруженные в солевой раствор сердцá двух лягушек (донора и реципиента). Описание приведено в тексте. Рисунок с сайта en.wikipedia.org , адаптирован .

В научно-популярной литературе медицинской и нейрофизиологической направленности чаще всего речь заходит о трех нейромедиаторах : дофамине , серотонине и норадреналине . Во многом это объясняется тем, что нормальные и болезненные состояния, связанные с изменением уровня этих нейротрансмиттеров, доступнее для понимания и вызывают больше интереса у читателей. Об этих веществах я уже писал, теперь настало время уделить внимание еще одному медиатору.

Речь пойдет об ацетилхолине , и это будет символично, учитывая, что он был первым открытым нейромедиатором. В начале XX века между учеными велся спор, каким способом передается сигнал от одной нервной клетки на другую. Одни считали, что электрический заряд, пробежав по одному нервному волокну, передается на другое по каким-то более тонким «проводам». Их оппоненты утверждали, что существуют вещества, которые переносят сигнал от одной нервной клетки к другой. В принципе, обе стороны оказались правы: существуют химические и электрические синапсы . Однако сторонники второй гипотезы оказались «правее» - химические синапсы преобладают в организме человека .

Чтобы разобраться в особенностях передачи сигнала от одной клетки к другой, физиолог Отто Лёви проводил простые, но изящные опыты (рис. 1). Он стимулировал электрическим током блуждающий нерв лягушки, что приводило к уменьшению частоты сердечных сокращений*. Затем жидкость, находящуюся вокруг этого сердца, Лёви собирал и наносил на сердце другой лягушки - и оно тоже замедлялось. Это доказывало существование некоего вещества, передающего сигнал от одних нервных клеток другим. Загадочное вещество Лёви назвал vagusstoff («вещество блуждающего нерва»). Сейчас мы знаем его под названием ацетилхолин. Вопросом химической синаптической передачи занимался и британец Генри Дейл , который обнаружил ацетилхолин еще раньше Лёви. В 1936 году оба ученых получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, связанные с химической передачей нервных импульсов».

* - О том, как сокращается наше сердце - об автоматизме, дирижирующих пейсмейкерах и даже смешных каналах, - читайте в обзоре « » . - Ред.

Ацетилхолин (рис. 2) производится в нервных клетках из холина и ацетилкофермента-А (ацетил-КоА). За разрушение ацетилхолина отвечает фермент ацетилхолинэстераза , находящийся в синаптической щели; об этом ферменте будет подробный разговор позже. План строения ацетилхолинергической системы головного мозга схож со строением других нейромедиаторных систем (рис. 3). В стволе мозга существует ряд структур, выделяющих ацетилхолин, который поступает по аксонам в базальные ганглии головного мозга. Там есть свои ацетилхолиновые нейроны, чьи отростки расходятся широко по коре и проникают в гиппокамп .

Рисунок 3. Ацетилхолиновая система мозга. Мы видим, что в глубоких отделах головного мозга находятся скопления нервных клеток (в переднем мозге и стволе), которые посылают свои отростки в различные отделы коры и подкорковых областей. В конечных пунктах из нейронных окончаний выделяется ацетилхолин. Местные эффекты нейромедиатора различаются в зависимости от типа рецептора и его расположения. MS - медиальное ядро перегородки, DB - диагональная связка Брока, nBM - базальное магноцеллюлярное ядро (ядро Мейтнера); PPT - педункулопонтийное тегментальное ядро, LDT - латеральное дорсальное тегментальное ядро (оба ядра - в ретикулярной формации ствола мозга). Рисунок из , адаптирован.

Рецепторы ацетилхолина делятся на две группы - мускариновые и никотиновые . Стимуляция мускариновых рецепторов приводит к изменению метаболизма в клетке через систему G-белков* (метаботропные рецепторы ), а воздействие на никотиновые - к изменению мембранного потенциала (ионотропные рецепторы ). Это происходит благодаря тому, что никотиновые рецепторы связаны с натриевыми каналами на поверхности клеток. Экспрессия рецепторов различается в разных участках нервной системы (рис. 4).

* - О пространственных структурах нескольких представителей громадного семейства GPCR-рецепторов - мембранных рецепторов, действующих через активацию G-белка, - доступно рассказано в статьях: «Рецепторы в активной форме » (об активной форме родопсина) , «Структуры рецепторов GPCR „в копилку“ » (о дофаминовом и хемокиновом рецепторах) , «Рецептор медиатора настроения » (о двух серотониновых рецепторах) . - Ред.

Рисунок 4. Распределение мускариновых и никотиновых рецепторов в головном мозге человека. Рисунок с сайта , адаптирован .

Медиатор памяти и обучения

Ацетилхолиновая система головного мозга напрямую связана с таким явлением как синаптическая пластичность - способность синапса усиливать или снижать выделение нейромедиатора в ответ на увеличение или уменьшение его активности. Синаптическая пластичность является важным процессом для памяти и обучения , поэтому ученые стремились обнаружить его в отделе мозга, отвечающем за эти функции - в гиппокампе. Большое количество ацетилхолиновых нейронов направляет свои отростки в гиппокамп, и там они влияют на высвобождение нейромедиаторов из других нервных клеток . Способ осуществления этого процесса довольно простой: на теле нейрона и его пресинаптической части расположены различные никотиновые рецепторы (в основном, α 7 - и β 2 -типов). Их активация будет приводить к тому, что прохождение сигнала по иннервируемой клетке упростится, и он с большей вероятностью перейдет на следующий нейрон. Наибольшее влияние такого рода испытывают на себе ГАМК-ергические нейроны - нервные клетки, чьим нейромедиатором является γ-аминомасляная кислота .

ГАМК-ергические нейроны являются важной частью системы, генерирующей электрические ритмы нашего мозга. Эти ритмы можно записать и изучить при помощи электроэнцефалограммы - широкодоступного метода исследования в нейрофизиологии. Ритмы различной частоты обозначаются греческими буквами: 8–14 Гц - альфа-ритм, 14–30 Гц - бета-ритм и так далее. Использование стимуляторов ацетилхолиновых рецепторов приводит к тому, что в мозге возникает тета- (0,4–14 Гц) и гамма-ритм (30–80 Гц). Эти ритмы, как правило, сопровождают активную когнитивную деятельность. Стимуляция постсинаптических мускариновых ацетилхолиновых рецепторов, расположенных на нейронах гиппокампа (центра памяти) и префронтальной коры (центр сложных форм поведения), приводит к возбуждению этих клеток и генерации упомянутых выше ритмов. Они сопровождают различную когнитивную деятельность - например, выстраивание временнόй последовательности событий .

Гиппокамп и префронтальная кора играют важную роль в обучении. С точки зрения рефлексов любое обучение происходит двумя путями. Допустим, вы экспериментатор, и объектом вашего эксперимента является мышь. В первом случае в ее клетке зажигается свет (условный стимул), и грызун получает кусочек сыра (безусловный стимул) еще до того, как свет погаснет. Формирующийся рефлекс можно назвать задержанным . Во втором случае свет также зажигается, но мышь получает лакомство через некоторое время после выключения лампочки. Этот тип рефлекса называется следовым . Рефлексы второго типа зависят от осознанности стимулов больше, чем рефлексы первого типа. Угнетение активности ацетилхолинергической системы приводит к тому, что у животных не вырабатываются следовые рефлексы, хотя с задержанными проблем не возникает .

При сравнении секреции ацетилхолина в мозге крыс, у которых вырабатывали оба вида рефлексов, были получены интересные данные . У крыс, которые успешно справлялись с усвоением временнόй связи между условным и безусловным стимулом, обнаруживалось значительное увеличение уровня ацетилхолина в медиальной префронтальной коре (рис. 5) по сравнению с гиппокампом. Особенно существенной была разница в уровнях ацетилхолина у крыс, которые выработали следовый рефлекс. Те грызуны, которые не справились с обеими задачами, обнаруживали приблизительно равные уровни нейромедиатора в исследуемых отделах мозга (рис. 6). Исходя из этого можно заключить, что непосредственно в обучении бóльшую роль играет префронтальная кора, а гиппокамп сохраняет полученные знания .

Рисунок 5. Выброс ацетилхолина в гиппокампе (HPC) и префронтальной коре (PFC) крыс при успешной выработке рефлексов. Максимальный уровень ацетилхолина наблюдается в префронтальной коре при выработке следового рефлекса. Рисунок из .

Рисунок 6. Выброс ацетилхолина в гиппокампе (HPC) и префронтальной коре (PFC) крыс в случае «провала» в обучении. Регистрируется почти одинаковое содержание ацетилхолина в двух зонах вне зависимости от рефлекса. Рисунок из.

Рецепторы внимания

Рисунок 7. Многообразие ацетилхолиновых рецепторов (nAChR) в слоях префронтальной коры головного мозга. Рисунок из .

Для обучения важен не только интеллект или объем памяти, но и внимание. Без внимания даже самый успешный ученик будет двоечником. Ацетилхолин участвует также в процессах, регулирующих внимание.

Внимание - сфокусированное восприятие или обдумывание проблемы - сопровождается повышенной активностью в префронтальной коре. Ацетилхолиновые волокна направляются в лобную кору из глубоких отделов мозга. В связи с тем, что часто нам требуется быстрое переключение внимания, вполне логично, что в регуляции внимания участвуют никотиновые (ионотропные) рецепторы ацетилхолина, а не мускариновые, которые вызывают более медленные и преимущественно структурные изменения в нейронах. Повреждение ацетилхолиновых структур глубоких отделов мозга снижает активность медиальной префронтальной коры и нарушает внимание . Кроме того, взаимодействие глубоких ацетилхолиновых структур с префронтальной корой не ограничивается восходящими сигналами. Нейроны лобной коры также отправляют свои сигналы в нижележащие отделы, что позволяет создавать саморегулирующуюся систему поддержания внимания . Внимание поддерживается за счет воздействия ацетилхолина на пресинаптические и постсинаптические рецепторы (рис. 7).

При разговоре о никотиновых рецепторах и внимании возникает вопрос об улучшении когнитивных функций при помощи курения, то есть введения дополнительной дозы никотина, пусть и в виде сигаретного дыма . Ситуация здесь довольно ясная, и результаты не дают курильщикам лишнего аргумента в пользу их пагубного пристрастия. Никотин, пришедший извне, нарушает нормальное развитие мозга, что может приводить к расстройствам внимания (на долгие годы) . Если сравнивать курильщиков и некурящих, то у первых показатели внимания хуже, чем у их оппонентов . Улучшение внимания у курильщиков возникает в случае выкуривания сигареты после долгого воздержания, когда их плохое настроение и когнитивные проблемы улетучиваются вместе с дымом.

Лекарство для памяти

Если в норме ацетилхолинергическая система нашего мозга отвечает за память, внимание и обучение, то заболевания, при которых нарушается этот тип трансмиссии в нашем мозге, должны проявляться соответствующими симптомами: потерей памяти, снижением внимания и способности учиться новому. Здесь надо сразу оговориться, что в ходе нормального старения у подавляющего большинства людей снижается и способность к запоминанию нового, и живость ума в целом. Если эти нарушения выражены настолько, что мешают пожилому человеку заниматься повседневной деятельностью и удовлетворять свои повседневные потребности (обслуживать себя), то тогда врачи могут заподозрить деменцию . Если вы хотите узнать о деменции больше, то рекомендую начать с изучения информационного бюллетеня ВОЗ , посвященного этой патологии .

Строго говоря, деменция - это не отдельное заболевание, а синдром, встречающийся при ряде заболеваний. Одной из самых частых болезней, которая приводит к деменции, является болезнь Альцгеймера . Считается, что при болезни Альцгеймера в нервных клетках накапливается патологический белок β-амилоид , который и нарушает деятельность нервных клеток, что в итоге приводит к их гибели. Кроме этой теории существует ряд других, которые имеют свои доказательства. Вполне вероятно, что при болезни Альцгеймера в клетках головного мозга разных пациентов происходят неодинаковые процессы, но приводят они к схожим симптомам. Однако β-амилоид интересен тем, что он может подавлять эффект, производимый ацетилхолином на клетку через никотиновые рецепторы . Если у нас получится интенсифицировать ацетилхолинергическую передачу, то мы можем уменьшить проявления болезни и продлить самостоятельную жизнь человеку с деменцией.

К препаратам, используемым при деменции, относятся ингибиторы ацетилхолинэстеразы (АХЭ) - фермента, разрушающего ацетилхолин в синаптической щели. Применение ингибиторов АХЭ приводит к повышению содержания ацетилхолина в межнейронном пространстве и улучшению передачи сигнала. Исследование эффективности ингибиторов АХЭ при болезни Альцгеймера определило, что они способны уменьшить симптомы заболевания и замедлить его прогрессирование . Три наиболее применяемых препарата из этой группы - ривастигмин, галантамин и донепезил - сравнимы по эффективности и безопасности. Также существует небольшой, но успешный опыт применения ингибиторов АХЭ в лечении музыкальных галлюцинаций у пожилых людей .

При помощи ацетилхолина наш мозг обучается, фокусирует внимание на разных объектах и явлениях окружающего мира. Наша память «работает» на ацетилхолине, а его дефицит можно компенсировать при помощи лекарств. Надеюсь, что вам понравилось знакомство с ацетилхолином.

Литература

Дофаминовые болезни ;
Серотониновые сети ;
Тайны голубого пятна ;
Метроном: как руководить разрядами? ;
Рецепторы в активной форме ;
. Neurobiol. Learn. Mem. 87 (1), 86–92;
Flesher M.M., Butt A.E., Kinney-Hurd B.L. (2011). Differential acetylcholine release in the prefrontal cortex and hippocampus during pavlovian trace and delay conditioning . Neurobiol. Learn. Mem. 96 (2), 181–191;
Gill T.M., Sarter M., Givens B. (2000). Sustained visual attention performance-associated prefrontal neuronal activity: evidence for cholinergic modulation . J. Neurosci. 20 (12), 4745–4757;
Sherman S.M. (2007). The thalamus is more than just a relay . Curr. Opin. Neurobiol. 17 (4), 417–422;
Bloem B., Poorthuis R.B., Mansvelder H.D. (2014). Cholinergic modulation of the medial prefrontal cortex: the role of nicotinic receptors in attention and regulation of neuronal activity . Front. Neural. Circuits. 8 , 17. doi: 10.3389/fncir.2014.00017;
Спасибо, дорогой Минздрав, что предупредил! ;Amyloid β-protein suppressed nicotinic acetylcholine receptor-mediated currents in acutely isolated rat hippocampal CA1 pyramidal neurons . Synapse . 67 (1), 11–20;
Birks J. (2006). Cholinesterase inhibitors for Alzheimer’s disease . The Cochrane Library ;
Kumar A., Singh A., Ekavali. (2015). A review on Alzheimer’s disease pathophysiology and its management: an update . Pharmacol. Rep. 67 (2), 195–203;
Blom J.D., Coebergh J.A., Lauw R., Sommer I.E. (2015). Musical hallucinations treated with acetylcholinesterase inhibitors . Front. Psychiatry . 6 , 46. doi: 10.3389/fpsyt.2015.00046..