Acetylkolin
| Strukturformel | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||
| Motverkan (mestadels klorid) visas inte | |||||||||||||
| Allmän | |||||||||||||
| Ej äganderätt | Acetylkolin | ||||||||||||
| andra namn |
|
||||||||||||
| Molekylär formel | C 7 H 16 NO 2 | ||||||||||||
| Kort beskrivning |
vitt, kristallint pulver eller färglösa kristaller, mycket hygroskopiska (klorid) |
||||||||||||
| Externa identifierare / databaser | |||||||||||||
| |||||||||||||
| Läkemedelsinformation | |||||||||||||
| ATC-kod | |||||||||||||
| Drogklass | |||||||||||||
| egenskaper | |||||||||||||
| Molmassa | |||||||||||||
| Fysiskt tillstånd |
fast |
||||||||||||
| Smältpunkt |
149–152 ° C (klorid) |
||||||||||||
| löslighet |
mycket lättlöslig i vatten, lättlöslig i etanol , lite löslig i diklormetan (klorid) |
||||||||||||
| säkerhets instruktioner | |||||||||||||
| |||||||||||||
| Toxikologiska data | |||||||||||||
| Så långt som möjligt och vanligt används SI-enheter . Om inget annat anges gäller de angivna uppgifterna standardvillkor . | |||||||||||||
Acetylkolin ( ACh ) är en av de viktigaste neurotransmittorerna i många organismer, inklusive människor . Den kvaternära ammoniumföreningen acetylkolin är en ester av ättiksyra och den envärda aminoalkoholen kolin .
historia
1921 demonstrerade Otto Loewi med hjälp av ett grodhjärta att en kemisk substans är ansvarig för överföringen av en nervimpuls till hjärtat , som han ursprungligen kallade vagusämne och som Henry H. Dale senare identifierade som acetylkolin.
Ämnet syntetiserades först 1867 av Adolf Baeyer , med vars ämne American Reid Hunt (1870–1948) kunde utlösa muskelsammandragningar i djurförsök.
Förekomst
Acetylkolin finns i både det centrala och perifera nervsystemet .
I det autonoma nervsystemet är det sändaren för alla preganglionisk-autonoma neuroner. Det förmedlar också överföringen av signaler från de postganglioniska parasympatiska nervcellerna till slutorganen. De postganglioniska sympatiska nervcellerna använder normalt noradrenalin , vägarna till svettkörtlarna är ett undantag genom att de också använder ACh som sändare.
I det perifera nervsystemet förmedlar ACh överföringen av excitation från nerverna till musklerna via den neuromuskulära ändplattan .
I centrala nervsystemet finns ACh i corpus striatum , i kärnan basalis Meynert med kanaler till hjärnbarken och i formatio septalis medialis med kanaler till hippocampus . Efter γ-aminosmörsyra (GABA) och glycin är acetylkolin en av de vanligaste neurotransmittorerna i hjärnan .
fungera
Cellfunktion
Acetylkolin verkar på två typer av kolinerga receptorer , den nikotiniska acetylkolinreceptorn och den muskariniska acetylkolinreceptorn . De fick sitt namn från ämnen som specifikt aktiverar dem, nikotin för nikotinreceptorn och muskarin för muskarinreceptorn. Det finns olika undertyper av båda.
Den nikotiniska ACh-receptorn är en ligandstyrd jonkanal som, när den är öppen, dvs. efter ACh-bindning, är permeabel för natrium-, kalium- och kalciumjoner. Det finns två undertyper av receptorn, en muskeltyp som kan hämmas selektivt av curare och en neurontyp som selektivt kan hämmas av hexametonium .
Den muskarina ACh-receptorn är en G-proteinkopplad receptor med 5 undertyper (M1-M5). M1, M3 och M5 är G q -kopplade, M2 och M4 G i / G o -kopplade.
Det finns också ämnen som indirekt kan öka effekten av ACh på dess receptorer (indirekt kolinerga ämnen). Dessa inkluderar de olika hämmare av kolinesteras (faktiskt acetylkolinesterashämmare). Dessa är mycket olika hämmande ämnen. Ovan nämnda läkemedel som används vid Alzheimers sjukdom tillhör den stora gruppen av dessa ämnen. Vissa orsakar tillfällig hämning, andra blockerar enzymet permanent. Sådana irreversibelt verkande hämmare av kolinesteras är olika organofosforsyraestrar , t.ex. B. den välkända insekticiden Parathion (E 605), men också de kemiska krigsmedlen sarin , tabun , Novitschok och många andra, vilket orsakar dödlig överstimulering av kolinergiska synapser i små mängder. Ämnet neostigmin tillhör gruppen reversibla kolinesterashämmare . Många ämnen blockerar också verkan av acetylkolin på dess receptorer (särskilt på muskarinreceptorerna); detta kallas då en antikolinerg effekt. Vissa alkaloider har en antikolinerg effekt, till exempel atropin eller hyoscyamin eller skopolamin .
Kolinesterashämmare såsom paration eller neostigmin används också som motgift mot curare . Curare blockerar dockningspunkterna för acetylkolin på motorändplattorna och förlamar därmed skelettmusklerna, vilket leder till död genom kvävning. Eftersom de aktiva ingredienserna i Curare är konkurrenskraftiga blockerare kan mycket acetylkolin förskjuta dem. Om acetylkolinesteras nu blockeras kvarstår mer acetylkolin i det synaptiska gapet och överföringen fungerar igen. Eftersom acetylkolinkoncentrationen också ökar vid muskarinreceptorerna är det ofta nödvändigt med uppföljningsbehandling med atropin. Denna effekt används också vid allmän anestesi: Före operationen förlamas musklerna med en neuromuskulär blockerare (t.ex. rokuronium ). En reversibel kolinesterashämmare (t.ex. neostigmin) administreras för att vända dess effekt. Dessutom används en parasympatolytisk (t.ex. atropin) för att vända de muskarina biverkningarna.
Physostigmin (eserin) är också en kolinesterashämmare och förhindrar nedbrytning av acetylkolin genom kolinesteras i kolin och acetat.
Funktion i centrala nervsystemet
I centrala nervsystemet spelar ACh en viktig roll för att öka vakenhetens vakenhet, upprätthålla vakenhet, lära sig och skapa minnen.
Biosyntes och ämnesomsättning
Acetylkolin bildas av acetyl-CoA och kolin av enzymet kolinacetyltransferas .
Den färdiga ACh tas upp från cytosolen till de neurosekretoriska lagringsblåsorna via en proton / acetylkolin- antiporter i vesikelmembranet . Varje vesikel innehåller 5 000 till 10 000 acetylkolinmolekyler. Det finns ungefär en miljon lagringsblåsor per synaps.
Enzymet acetylkolinesteras kan , efter det att det har frigjorts i det synaptiska gapet och bundet till acetylkolinreceptorn , delas upp i kolin och ättiksyra (eller acetat ) och göras ineffektivt.
Tillhandahållande av startmolekylerna för acetylkolinbildning
Kolin kan tas upp igen i synapsen från det synaptiska gapet via en natrium-kolin- symporter och är en nedbrytningsprodukt av acetylkolin som släpptes senast. Tillgången och upptagningen av kolin representerar det hastighetsbegränsande steget för ACh-syntes eftersom det inte kan produceras av själva nervcellen.
Pyruvat är slutprodukten av glykolys i cytosolen i varje cell. Enzymet pyruvatdehydrogenas katalyserar omvandlingen av pyruvat till acetylkoenzym A. Eftersom acetyl-CoA, det inre mitokondriella membranet inte kan hända, är det i citronsyracykeln som matas och genom reaktion med oxaloacetat (katalyserad av citratsyntas ) i citrat omvandlas. Citratet korsar mitokondriellt membran och bryts ner igen till acetyl-CoA och oxaloacetat av citratlyaset . Acetyl-CoA är sålunda tillgängligt för bildandet av acetylkolin.
Sjukdomar som involverar det kolinerga systemet
I Alzheimers sjukdom orsakar dödsfallet av nervceller som huvudsakligen producerar acetylkolin en brist på acetylkolin. Man försöker kompensera för denna brist med medicinering genom att använda acetylkolinesterashämmare för att hämma detta acetylkolin-nedbrytande enzym för att öka acetylkolinkoncentrationen vid synapserna . Ett annat sätt är administrering av sådana föregångarproteiner . B. Deanol och Meclophenoxat , för att öka medvetenheten.
Den ökade ackumuleringen av acetylkolin på grund av en minskad nedbrytning av ämnet orsakar en kolinergisk kris .
I myasthenia gravis muskelsvaghet , en allvarlig autoimmun sjukdom, produceras antikroppar som förstör acetylkolinreceptorerna i muskelceller och därmed försvagar muskelaktiviteten. Detta kan gå så långt att patienter inte längre kan hålla ögonen öppna.
Acetylkolin i gifter från djur och växter
Andelen acetylkolin i hornets gift ( Vespa crabro ) är cirka sex procent av torrvikten och ligger därför i den högsta koncentration som har hittats i en levande varelse. Hornets sting uppfattas som särskilt smärtsam på grund av denna höga koncentration. Stinget är inte mer giftigt än för andra getingar eller bin ( bin gift ), vars gift inte innehåller acetylkolin. Acetylkolin är också ansvarig för den smärtsamma effekten i giftet av nässlor , lejonfisk och annan skorpionfisk .
använda sig av
I oftalmologi används acetylkolin för att begränsa och omplacera den preoperativt förstorade pupillen efter extraktion av linsen under grå starroperationer , iridektomi , perforering av keratoplastik och andra ingrepp på ögats främre segment, om detta kräver mycket snabb och fullständig mios .
Enligt EG: s kosmetikadirektiv får acetylkolin inte ingå som en komponent i kosmetiska produkter .
Se även
Individuella bevis
- ↑ a b c Datablad Acetylcholine Chloride CRS (PDF) på EDQM , öppnat den 24 januari 2009.
- ↑ Acetylkolin datablad från Acros, öppnat den 22 februari 2010.
- ↑ a b Datablad Acetylkolinklorid från Sigma-Aldrich , tillgängligt den 2 mars 2019 ( PDF ).
- ↑ Otto Westphal , Theodor Wieland , Heinrich Huebschmann: livsreglerare . Av hormoner, vitaminer, jäser och andra aktiva ingredienser. Societäts-Verlag, Frankfurt am Main 1941 (= Frankfurter Bücher. Research and Life. Volym 1), s. 33 f. Och 81 f.
- ↑ Barbara E. Jones: Från att vakna till att sova: neuronala och kemiska substrat . I: Trender i farmakologiska vetenskaper . tejp 26 , nr. 11 november 2005, s. 578-586 , doi : 10.1016 / j.tips.2005.09.009 , PMID 16183137 .
- ↑ AM Himmelhub, M. Sarter, JP Bruno: Ökningar av kortikalt acetylkolinfrisättning under långvarig uppmärksamhetsprestanda hos råttor . I: hjärnforskning. Kognitiv hjärnforskning . tejp 9 , nr. 3 , 2000, sid. 313-325 , PMID 10808142 .
- ↑ RM Ridley, PM Bowes, HF Baker, TJ Crow: Ett engagemang av acetylkolin i objektdiskriminering och minne i marmoset . I: Neuropsykologi . tejp 22 , nr. 3 , 1984, sid. 253-263 , PMID 6431311 .
- ^ PT Francis, AM Palmer, M. Snape, GK Wilcock: Den kolinerga hypotesen om Alzheimers sjukdom: en översyn av framsteg . I: Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry . tejp 66 , nr. 2 , 1999, s. 137-147 , PMID 10071091 , PMC 1736202 (fri fulltext).
- ↑ Eric Kandel: In search of memory, 2009 3rd edition, Goldmann, Munich