Ацетилхолин и холинергическая нейротрансмиссия в ЦНС

Ацетилхолин — это нейромедиатор, который в центральной нервной системе действует в основном как нейромодулятор, формирующий внимание, бодрствование, обучение и память. Высвобождаемый из нейронов базального переднего мозга и ствола мозга, он передает сигналы через быстрые никотиновые рецепторы и более медленные мускариновые рецепторы, и холинергическая система представляет особый интерес, поскольку ее дегенерация играет важную роль в расстройствах когнитивных функций.

Definition

Центральная холинергическая нейротрансмиссия — это передача сигналов ацетилхолином в мозге, где он синтезируется холин-ацетилтрансферазой, действует на никотиновые (лиганд-зависимые ионные каналы) и мускариновые (связанные с G-белком) рецепторы в основном в нейромодуляторном режиме и быстро инактивируется ацетилхолинэстеразой.

Scope

Тема охватывает синтез и распад ацетилхолина, его никотиновые (ионотропные) и мускариновые (метаботропные) рецепторы, а также организацию центральных холинергических проекций как модуляторной системы. Она рассматривает центральную холинергическую нейротрансмиссию как справочные знания в нейропсихофармакологии, не предлагая диагностических или лечебных рекомендаций.

Core questions

• Как ацетилхолин синтезируется и инактивируется в ЦНС?
• В чем различия между никотиновыми и мускариновыми рецепторами?
• Какую роль играет центральная холинергическая сигнализация в когнитивных функциях и бодрствовании?
• Почему холинергическая система имеет отношение к расстройствам памяти?

Key concepts

• Ацетилхолин
• Холин-ацетилтрансфераза
• Ацетилхолинэстераза
• Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы (ионотропные)
• Мускариновые ацетилхолиновые рецепторы (метаботропные)
• Холинергические проекции базального переднего мозга
• Нейромодуляция внимания и памяти

Key theories

Холинергическая нейромодуляция когнитивных функций

Представление о том, что центральный ацетилхолин действует главным образом как нейромодулятор, который регулирует усиление корковых и гиппокампальных цепей, поддерживая внимание, бодрствование и кодирование памяти, а не передавая точечные сигналы.

Mechanisms

Ацетилхолин синтезируется из холина и ацетил-КоА холин-ацетилтрансферазой, высвобождается из холинергических терминалей и быстро гидролизуется ацетилхолинэстеразой, что обеспечивает быстрое прекращение действия системы. Он действует на два класса рецепторов: никотиновые рецепторы представляют собой лиганд-зависимые катионные каналы, вызывающие быстрое возбуждение, тогда как мускариновые рецепторы связаны с G-белком и вызывают более медленные модулирующие эффекты. В ЦНС проекции из базального переднего мозга и ствола мозга широко высвобождают ацетилхолин, поэтому нейромедиатор функционирует в основном как нейромодулятор, который настраивает возбудимость и отношение сигнал/шум целевых цепей, лежащих в основе внимания, бодрствования и памяти, как рассмотрено Picciotto et al. (2012). Ингибирование ацетилхолинэстеразы продлевает действие ацетилхолина — механизм, используемый несколькими классами лекарственных средств.

Clinical relevance

Центральная холинергическая сигнализация тесно связана с вниманием и памятью, а дегенерация холинергических нейронов базального переднего мозга является характерной чертой некоторых когнитивных расстройств, что сделало ацетилхолинэстеразу и холинергические рецепторы мишенями для разработки лекарств. Данная статья описывает эти механизмы как справочный материал по сигнализации и не является основанием для диагностики или лечения каких-либо состояний.

Evidence & guidelines

Классификация холинергических рецепторов соответствует консенсусной номенклатуре IUPHAR; цитируемый обзор Picciotto et al. (2012) предоставляет авторитетное описание нейромодуляторной роли ацетилхолина, используемое здесь.

History

Ацетилхолин был первым химическим нейромедиатором, идентифицированным в начале двадцатого века, первоначально в периферической нервной системе. Его центральные роли были разработаны позднее, когда была картирована холинергическая проекционная система базального переднего мозга и признан ее вклад в когнитивные функции, что утвердило центральную холинергическую сигнализацию как отдельную и фармакологически важную систему.

Seminal works

• picciotto-2012

Frequently asked questions

В чем разница между никотиновыми и мускариновыми ацетилхолиновыми рецепторами?

Никотиновые рецепторы — это быстрые лиганд-зависимые ионные каналы (ионотропные), вызывающие быстрое возбуждение, тогда как мускариновые рецепторы связаны с G-белком (метаботропные) и вызывают более медленные, модулирующие эффекты.

Почему ацетилхолин описывается как нейромодулятор в мозге?

Потому что центральные холинергические нейроны проецируются диффузно и высвобождают ацетилхолин для регулирования реактивности широких целевых цепей, поддерживая внимание, бодрствование и память, а не передавая дискретные точечные сигналы.