Acetilholīns ir neirotransmiters, viela, ko ražo mūsu ķermenis, lai nodotu nervu impulsus vairākiem punktiem centrālajā un perifērajā nervu sistēmā. Neironus, kas izdalās no acetilholīna, sauc par holīnerģiskiem līdzekļiem; analoģisku runu tās receptoriem, kas atšķiras ar nikotīna un muskarīna receptoriem. Šo receptoru un ar tiem saistīto saistīto izoformu atšķirīgā koncentrācija un ķīmiskā konformācija nozīmē, ka dažādas zāles, kas traucē acetilholīna iedarbībai, var radīt sekas, kas pārsvarā ir ierobežotas vienā nozarē, nevis citā. Neskatoties uz šo strukturālo daudzveidību, acetilholīns spēj saistīties ar abiem receptoriem, jo molekulas daļa, kas mijiedarbojas ar muskarīna receptoriem, atšķiras no nikotīna receptoriem. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc acetilholīns netiek izmantots tieši terapeitiskiem nolūkiem: tā kā tas iedarbojas uz visiem organisma holīnogēniem receptoriem (gan muskuļainiem, gan nikotīniskiem), tā darbība ir pārāk izplatīta un nav ļoti specifiska.
Acetilholīns bija pirmais neirotransmiters, kas tika atklāts, pateicoties Otto Loewi pētījumiem, kas vainagojās 1924. gadā. No ķīmiskā viedokļa acetilholīns tiek veidots, savienojot holīna molekulu ar acetil-koenzīma A (acetils). -CoA); Pirmais ir neliela molekula, kas koncentrēta fosfolipīdu membrānās, bet acetil-CoA ir metaboliskais starpnieks starp glikolīzi un Krebsa ciklu. Acetilholīna sintēze no šīm divām vielām notiek gar aksona termināli; tūlīt pēc sintezēšanas tas tiek uzglabāts vezikulās, kas saistās ar presinaptisko membrānu, kad nonāk nervu impulss, apvienojot un atbrīvojot tās saturu ar eksocitozi. Šajā brīdī sinaptiskā plaisā izdalītais acetilholīns var brīvi sasniegt postsinaptiskos receptorus un mijiedarboties ar viņiem, depolarizējot šūnu un dodot iespēju stimulēt stimulējošo nervu šķiedras vai muskuļu šķiedras darbības potenciālu; tūlīt pēc šīs mijiedarbības lielāko daļu acetilholīna nekavējoties noārdās acetilholīnesterāze (ACHE). Tas ir enzīms, kas atrodas tuvu holīnerģiskajiem receptoriem, kur tas darbojas, laužot saikni starp acetātu un holīnu; pēdējo vielu viegli atkārtoti absorbē presinaptīvais terminālis un to izmanto jaunas acetilholīna sintēzes procesā (pateicoties holīna-acetilransferāzes fermentam). Šī fermenta darbība ir ļoti svarīga, jo tā ļauj pārtraukt nervu impulsa pārraidi.
Acetilholīns ir visu nervu, kas kontrolē brīvprātīgo muskulatūru, raidītājs (skatīt neiromuskulāro plāksni); tomēr, lai gan šajā līmenī tas rada uzbudinošu efektu, parasimpatiskās sistēmas ietvaros tas veic galvenokārt inhibējošās darbības (vairums simpātisko neironu izdalās epinefrīns, bet lielākā daļa parazimātisko neironu izdalās no acetilholīna). Šī molekula izraisa sirdsdarbības ātruma palēnināšanos, bet stimulē bronhu, siekalu, kuņģa un aizkuņģa dziedzera sekrēciju, palielina zarnu peristaltiku un parasti visas gremošanas funkcijas. Tāpat kā skeleta muskuļu motīvo plākšņu un parazimpatiskās nervu sistēmas post-ganglionālo termināļu līmenī acetilholīnu var atrast sinapsēm starp pre-gangliona šķiedrām un simpātiskās un parasimpatiskās nervu sistēmas postganglionālajiem neironiem, un kā arī dažās centrālās nervu sistēmas sinapsēs.
Muskarīna iedarbība atbilst tiem, ko izraisa acetilholīns, ko atbrīvo pēcganglioniskās parazimātiskās nervu galotnes, ar diviem nozīmīgiem izņēmumiem:
Acetilholīns izraisa vispārinātu vazodilatāciju, lai gan vairums asinsvadu neinervē ar parazimātisko sistēmu.
Acetilholīns izraisa sviedru dziedzeru sekrēciju, ko inervē simpātiskās nervu sistēmas holīnerģiskās šķiedras.
Nikotīna iedarbība atbilst acetilholīna aktivitātēm, kas atbrīvotas simpātisku un parazimpatisku sistēmu ganglionu sinapses līmenī, brīvprātīgo muskuļu neiromuskulārajā plāksnē un splanchnic nervu nervu galos, kas aptver virsnieru barības sekrēcijas šūnas.
Kā paredzēts, acetilholīna iedarbībai līdzīgas iedarbības var radīt vielas, kas spēj stimulēt holīnerģiskos receptorus (parazimatomimetikas līdzekļus) vai bloķēt acetilkolinesterāzes (anticholinesterāzes) darbību. Līdztekus acetilholīna iedarbību var bloķēt vielas, kas spēj saistīties ar holīnerģiskajiem receptoriem, padarot tās nespējīgas paņemt no acetilholīna (anticholinergikas) pārraidīto signālu. Apskatīsim dažus piemērus.
Kareivs izraisa nāvi ar muskuļu paralīzi, bloķējot acetilholīna iedarbību uz muskuļu membrānām (kur atrodami nikotīna receptori); no otras puses, fizostigmīns pagarina acetilholīna iedarbību, bloķējot holīnesterāzi, bet melnās atraitnes inde stimulē lieko atbrīvošanu. Nervu gāzes arī bloķē šo enzīmu, izraisot acetilholīna saglabāšanu pie tā receptoriem; šo gāzu letālā iedarbība ir noderīga, lai izpētītu acetilholīna un tā muskarīna receptoru mijiedarbības ietekmi: klepus, krūškurvja sasprindzinājums, bronhu hipersekcija, plaušu tūska, slikta dūša, vemšana, caureja, pastiprināts siekalošanās, mioze un redzes grūtības, sirdsdarbības ātruma samazināšanās līdz pat apcietinājumam un urīna nesaturēšana. No otras puses, acetilholīna uzkrāšanās dēļ nikotīna receptoros rodas simptomi, piemēram, ādas mīkstums, tahikardija, arteriāla hipertensija, hiperglikēmija un izmaiņas, kas ietekmē muskuļu un skeleta sistēmu, īpaši astēnija un viegla muskuļu izsīkšana, trīce un krampji. Acetilholīna uzkrāšanai skeleta muskulatūru var paralizēt un var rasties nāve ar muskuļu kontrakcijas paralīzi. Visbeidzot, ietekme uz centrālo nervu sistēmu ir tonizējoša-kloniska epileptiforma kontrakcija, līdz elpošanas centru depresijai un nāvei. Tas parasti notiek asfiksijas dēļ, ko izraisa diafragmas un starpkultūru muskuļu paralīze. Botoksam, indīgajam toksīnam, ko izmanto bezgalīgā koncentrācijā estētiskajā medicīnā, ir arī saistīts ar acetilholīnu; patiesībā, ar savu rīcību tas novērš tā izdalīšanos no vezikulām. Tādā veidā Botox izraisa muskuļu paralīzi paralīzi, kļūstot par nāvējošu, ja tas lielā mērā ir saistīts ar elpošanas ceļiem; šajā ziņā tā ir pret stingumkrampju iedarbību, ko raksturo spastiska paralīze, kas tomēr ir neatkarīga no acetilholīna. Pilokarpīns, zāles, ko galvenokārt lieto oftalmoloģijā, lai sašaurinātu skolēnu un stimulētu acu lakrimāciju (kas noder glaukomas ārstēšanā), ir muskarīna agonists; patiesībā tas saistās ar muskarīna acetilholīna receptoriem. Šajā ziņā pilokarpīns neitralizē atropīna darbību, kas ir muskarīna antagonists, un tādējādi inhibē parasimpatiskās (parazimpatolītiskās) aktivitāti. Atropīns bloķē muskarīna receptorus, bet curare bloķē nikotīna receptorus.
