النقل العصبي الكوليني وفسيولوجيا الأستيل كولين
يستخدم النقل العصبي الكوليني الأستيل كولين كرسوله الكيميائي وهو محوري للجهاز العصبي اللاإرادي. الأستيل كولين هو الناقل في جميع العقد اللاإرادية (من قبل العقدة إلى بعد العقدة، في كلا القسمين)، وعند الوصلات العصبية المؤثرة اللاإرادية، وفي الإمداد الودي للغدد العرقية. يعمل على فئتين واسعتين من المستقبلات، النيكوتينية والمسكارينيكية، مما يمنحه مجموعة واسعة من التأثيرات السريعة والبطيئة في جميع أنحاء الأحشاء.
Definition
النقل العصبي الكوليني هو العملية التي يتم من خلالها تخليق الأستيل كولين وإطلاقه وعمله على المستقبلات النيكوتينية والمسكارينيكية للتوسط في النقل العقدي اللاإرادي والاستجابات المؤثرة اللاإرادية (وبعض الاستجابات الودية المختارة)، مع إنهاء النقل عن طريق التحلل المائي بواسطة أستيل كولين إستراز.
Scope
يغطي هذا الموضوع تخليق الأستيل كولين، وإطلاقه، وعمله على المستقبلات، وإنهاءه السريع في الجهاز العصبي اللاإرادي: أين يحدث النقل الكوليني، والتمييز بين المستقبلات النيكوتينية (أيونية المفعول) والمسكارينيكية (مستقبلات مقترنة بالبروتين G)، ومسارات الإشارات التي تشارك فيها، ودور إنزيم أستيل كولين إستراز في إنهاء النقل. إنها فسيولوجيا مرجعية، وليست إرشادات سريرية.
Core questions
- أين يكون الأستيل كولين هو الناقل في الجهاز العصبي اللاإرادي؟
- كيف تختلف المستقبلات النيكوتينية والمسكارينيكية في الآلية والسرعة؟
- كيف يتم تخليق الأستيل كولين وإطلاقه، وكيف يتم تعطيله؟
- كيف تنتج الإشارات المسكارينيكية تأثيراتها المتنوعة على القلب والغدد والعضلات الملساء؟
Key concepts
- تخليق الأستيل كولين (كولين أستيل ترانسفيراز) وإعادة امتصاص الكولين
- مستقبلات الأستيل كولين النيكوتينية (قنوات أيونية مبوبة بالربيطة)
- مستقبلات الأستيل كولين المسكارينيكية (مقترنة بالبروتين G)
- النقل العقدي (النيكوتيني) في كلا القسمين
- النقل العصبي المؤثر اللاإرادي (المسكاريني)
- التعصيب الودي الكوليني للغدد العرقية
- أستيل كولين إستراز والتحلل المائي السريع
- التحكم المبهم في القلب والأحشاء
Key theories
- النقل الكيميائي (الخلطي)
- أظهرت تجربة لووي الكلاسيكية أن تحفيز العصب المبهم أطلق مادة قابلة للانتشار ('Vagusstoff'، تم تحديدها لاحقاً على أنها أستيل كولين) يمكن أن تبطئ قلباً ثانياً، مما قدم دليلاً حاسماً على أن الأعصاب تتواصل مع المؤثرات عبر رسل كيميائية بدلاً من الوسائل الكهربائية البحتة.
Mechanisms
يتم تخليق الأستيل كولين في النهاية العصبية من الكولين وأستيل-CoA بواسطة إنزيم كولين أستيل ترانسفيراز، ويتم تخزينه في حويصلات، ويتم إطلاقه عند إزالة الاستقطاب. يعمل على عائلتين من المستقبلات. المستقبلات النيكوتينية هي قنوات كاتيونية مبوبة بالربيطة تتوسط في النقل الاستثاري السريع، بما في ذلك النقل عبر العقد اللاإرادية في كل من القسمين الودي واللاإرادي. المستقبلات المسكارينيكية مقترنة بالبروتين G وتتوسط في التأثيرات اللاإرادية الأبطأ على القلب والغدد والعضلات الملساء؛ على سبيل المثال، ترتبط مستقبلات M2 في القلب بـ Gi لإبطاء المعدل، بينما ترتبط الأنواع الفرعية الأخرى من المستقبلات المسكارينيكية بـ Gq لتحفيز الإفراز أو تقلص العضلات الملساء. أظهر العرض الكلاسيكي أن تحفيز العصب المبهم يطلق ناقلاً كيميائياً يبطئ القلب، مما أرسى هذه الآلية الخلطية (Loewi, 1921). يتم إنهاء النقل بسرعة كبيرة بواسطة أستيل كولين إستراز، الذي يحلل الأستيل كولين في الشق المشبكي، ويتم إعادة امتصاص الكولين الناتج لإعادة التخليق (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017). يشارك العصب المبهم، وهو المخرج اللاإرادي الرئيسي للجسم، أيضاً في الإشارات العصبية المناعية (Bonaz et al., 2016).
Clinical relevance
تكمن فسيولوجيا الكولين وراء التحكم المبهم في معدل ضربات القلب، والإفراز الغدي، وحركة الجهاز الهضمي والمثانة، وتوفر الأساس المفاهيمي لفهم العديد من الأدوية والسموم اللاإرادية التي تعمل على النقل الكوليني. هذا المدخل هو فسيولوجيا وصفية وليس أساساً لقرارات العلاج الفردية.
Evidence & guidelines
تستند الآليات الموصوفة هنا إلى إثبات لووي الأساسي للنقل الكيميائي (Loewi, 1921) وعلى نصوص الفسيولوجيا وعلم الأعصاب القياسية (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017)، مع مراجعة أدوار العصب المبهم العصبية المناعية بواسطة Bonaz et al. (2016). إنها فسيولوجيا مرجعية وليست موضوعاً للمبادئ التوجيهية السريرية.
History
قدمت تجربة أوتو لووي عام 1921 على قلب الضفدع أول دليل مباشر على النقل العصبي الكيميائي، حيث أظهرت أن تحفيز العصب المبهم أطلق مادة قابلة للانتشار ('Vagusstoff'، والتي تم تحديدها لاحقاً على أنها أستيل كولين) يمكن أن تبطئ قلباً ثانياً (Loewi, 1921). ميز عمل هنري ديل بين التأثيرات النيكوتينية والمسكارينيكية للأستيل كولين وأوضح دوره كناقل في العقد اللاإرادية والنهايات اللاإرادية، مما أرسى الإطار الكيميائي المستخدم حتى اليوم.
Key figures
- Otto Loewi
- Henry Hallett Dale
- John Newport Langley
Related topics
Seminal works
- loewi-1921
Frequently asked questions
- ما الفرق بين المستقبلات النيكوتينية والمسكارينيكية؟
- المستقبلات النيكوتينية هي قنوات أيونية مبوبة بالربيطة تتوسط في النقل السريع، بما في ذلك عبر العقد اللاإرادية، بينما المستقبلات المسكارينيكية هي مستقبلات مقترنة بالبروتين G تتوسط في التأثيرات اللاإرادية الأبطأ على القلب والغدد والعضلات الملساء.
- لماذا يعمل الأستيل كولين لفترة وجيزة جداً؟
- لأن إنزيم أستيل كولين إستراز يحلل الأستيل كولين في الشق المشبكي بسرعة كبيرة جداً، مما ينهي عمله بمجرد إطلاقه تقريباً ويعيد تدوير الكولين لإعادة التخليق.