انتقال عصبی کولینرژیک و فیزیولوژی استیلکولین
انتقال عصبی کولینرژیک از استیلکولین به عنوان پیامرسان شیمیایی خود استفاده میکند و در سیستم عصبی خودمختار نقش محوری دارد. استیلکولین انتقالدهنده در تمام گانگلیونهای خودمختار (پیشگانگلیونی به پسگانگلیونی، هر دو بخش)، در محل اتصال عصبی-اثربخش پاراسمپاتیک، و در عصبدهی سمپاتیک به غدد عرق است. این ماده بر دو دسته وسیع گیرندهها، نیکوتینی و موسکارینی، عمل میکند که طیف گستردهای از اثرات سریع و آهسته را در سراسر احشاء ایجاد میکند.
Definition
انتقال عصبی کولینرژیک فرآیندی است که طی آن استیلکولین سنتز، آزاد و بر گیرندههای نیکوتینی و موسکارینی عمل میکند تا انتقال گانگلیونی خودمختار و پاسخهای اثربخش پاراسمپاتیک (و انتخابی سمپاتیک) را میانجیگری کند، و انتقال با هیدرولیز از طریق استیلکولیناستراز خاتمه مییابد.
Scope
این موضوع سنتز، آزادسازی، عملکرد گیرندهای و خاتمه سریع استیلکولین در سیستم عصبی خودمختار را پوشش میدهد: اینکه انتقال کولینرژیک در کجا رخ میدهد، تمایز بین گیرندههای نیکوتینی (یونوتروپیک) و موسکارینی (متابوتروپیک)، مسیرهای سیگنالدهی که آنها درگیر میکنند، و نقش استیلکولیناستراز در پایان دادن به انتقال. این یک فیزیولوژی مرجع است، نه راهنمایی بالینی.
Core questions
- استیلکولین در کدام بخشهای سیستم عصبی خودمختار به عنوان انتقالدهنده عمل میکند؟
- گیرندههای نیکوتینی و موسکارینی از نظر مکانیسم و سرعت چه تفاوتی دارند؟
- استیلکولین چگونه سنتز و آزاد میشود و چگونه غیرفعال میگردد؟
- سیگنالدهی موسکارینی چگونه اثرات متنوع خود را بر قلب، غدد و عضلات صاف تولید میکند؟
Key concepts
- سنتز استیلکولین (کولین استیلترانسفراز) و بازجذب کولین
- گیرندههای استیلکولین نیکوتینی (کانالهای یونی وابسته به لیگاند)
- گیرندههای استیلکولین موسکارینی (جفتشده با پروتئین G)
- انتقال گانگلیونی (نیکوتینی) در هر دو بخش
- انتقال عصبی-اثربخش پاراسمپاتیک (موسکارینی)
- عصبدهی سمپاتیک کولینرژیک غدد عرق
- استیلکولیناستراز و هیدرولیز سریع
- کنترل واگ بر قلب و احشاء
Key theories
- انتقال شیمیایی (هومورال)
- آزمایش کلاسیک لووی نشان داد که تحریک واگ مادهای قابل انتشار ('Vagusstoff'، که بعدها به عنوان استیلکولین شناسایی شد) را آزاد میکند که میتواند قلب دوم را کند کند، و شواهد قاطعی ارائه داد که اعصاب از طریق پیامرسانهای شیمیایی و نه صرفاً از طریق وسایل الکتریکی با اثربخشها ارتباط برقرار میکنند.
Mechanisms
استیلکولین در پایانه عصبی از کولین و استیل-کوآ توسط کولین استیلترانسفراز سنتز میشود، در وزیکولها ذخیره میشود و با دپولاریزاسیون آزاد میگردد. این ماده بر دو خانواده گیرنده عمل میکند. گیرندههای نیکوتینی کانالهای کاتیونی وابسته به لیگاند هستند که انتقال تحریکی سریع را میانجیگری میکنند، از جمله انتقال در سراسر گانگلیونهای خودمختار در هر دو بخش سمپاتیک و پاراسمپاتیک. گیرندههای موسکارینی جفتشده با پروتئین G هستند و اثرات آهستهتر پاراسمپاتیک را بر قلب، غدد و عضلات صاف میانجیگری میکنند؛ برای مثال، گیرندههای M2 در قلب با Gi جفت میشوند تا ضربان را کاهش دهند، در حالی که سایر زیرگروههای موسکارینی با Gq جفت میشوند تا ترشح یا انقباض عضلات صاف را تحریک کنند. اثبات کلاسیک اینکه تحریک واگ یک انتقالدهنده شیمیایی را آزاد میکند که ضربان قلب را کاهش میدهد، این مکانیسم هومورال را تثبیت کرد (Loewi, 1921). انتقال با استیلکولیناستراز، که استیلکولین را در شکاف سیناپسی هیدرولیز میکند، بسیار سریع خاتمه مییابد، و کولین حاصل برای بازسنتز بازجذب میشود (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017). عصب واگ، خروجی اصلی پاراسمپاتیک بدن، همچنین در سیگنالدهی عصبی-ایمنی شرکت میکند (Bonaz et al., 2016).
Clinical relevance
فیزیولوژی کولینرژیک زیربنای کنترل واگ بر ضربان قلب، ترشح غدد، و تحرک دستگاه گوارش و مثانه است و مبنای مفهومی برای درک بسیاری از داروهای خودمختار و سمومی که بر انتقال کولینرژیک عمل میکنند را فراهم میآورد. این مدخل فیزیولوژی توصیفی است و مبنایی برای تصمیمگیریهای درمانی فردی نیست.
Evidence & guidelines
مکانیسمهای توصیف شده در اینجا بر اثبات بنیادی لووی در مورد انتقال شیمیایی (Loewi, 1921) و بر متون استاندارد فیزیولوژی و علوم اعصاب (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017) استوار است، با نقشهای عصبی-ایمنی واگ که توسط Bonaz و همکاران (2016) بررسی شده است. این یک فیزیولوژی مرجع است تا موضوع دستورالعملهای بالینی.
History
آزمایش قلب قورباغه اتو لووی در سال 1921 اولین شواهد مستقیم از انتقال عصبی شیمیایی را ارائه داد و نشان داد که تحریک واگ مادهای را آزاد میکند که قلب دوم را کند میکند؛ این ماده متعاقباً به عنوان استیلکولین شناسایی شد (Loewi, 1921). کار هنری دیل اقدامات نیکوتینی و موسکارینی استیلکولین را متمایز کرد و نقش آن را به عنوان انتقالدهنده در گانگلیونهای خودمختار و پایانههای پاراسمپاتیک روشن ساخت و چارچوب شیمیایی را که هنوز امروزه استفاده میشود، تثبیت کرد.
Key figures
- Otto Loewi
- Henry Hallett Dale
- John Newport Langley
Related topics
Seminal works
- loewi-1921
Frequently asked questions
- تفاوت بین گیرندههای نیکوتینی و موسکارینی چیست؟
- گیرندههای نیکوتینی کانالهای یونی وابسته به لیگاند هستند که انتقال سریع را میانجیگری میکنند، از جمله در سراسر گانگلیونهای خودمختار، در حالی که گیرندههای موسکارینی گیرندههای جفتشده با پروتئین G هستند که اثرات آهستهتر پاراسمپاتیک را بر قلب، غدد و عضلات صاف میانجیگری میکنند.
- چرا استیلکولین به این سرعت عمل میکند؟
- زیرا آنزیم استیلکولیناستراز استیلکولین را در شکاف سیناپسی بسیار سریع هیدرولیز میکند، و عمل آن را تقریباً بلافاصله پس از آزاد شدن خاتمه میدهد و کولین را برای بازسنتز بازیافت میکند.