Acetylcholine và dẫn truyền thần kinh cholinergic ở hệ thần kinh trung ương

Acetylcholine là một chất dẫn truyền thần kinh mà, trong hệ thần kinh trung ương, chủ yếu hoạt động như một chất điều biến thần kinh (neuromodulator) định hình sự chú ý, sự tỉnh táo, học hỏi và trí nhớ. Được giải phóng từ các tế bào thần kinh ở não trước nền (basal forebrain) và thân não, nó truyền tín hiệu thông qua các thụ thể nicotinic nhanh và các thụ thể muscarinic chậm hơn, và hệ thống cholinergic đặc biệt được quan tâm vì sự thoái hóa của nó nổi bật trong các rối loạn nhận thức.

Definition

Dẫn truyền thần kinh cholinergic trung ương là sự truyền tín hiệu bằng acetylcholine trong não, nơi nó được tổng hợp bởi choline acetyltransferase, tác động lên các thụ thể nicotinic (kênh ion cổng phối tử) và muscarinic (kết cặp với protein G) chủ yếu ở chế độ điều biến thần kinh, và nhanh chóng bị bất hoạt bởi acetylcholinesterase.

Scope

Chủ đề này bao gồm quá trình tổng hợp và phân hủy acetylcholine, các thụ thể nicotinic (ionotropic) và muscarinic (metabotropic) của nó, và tổ chức của các đường chiếu cholinergic trung ương như một hệ thống điều biến. Nó coi dẫn truyền thần kinh cholinergic trung ương là kiến thức tham khảo trong dược lý thần kinh tâm thần, mà không đưa ra hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị.

Core questions

• Acetylcholine được tổng hợp và bất hoạt trong hệ thần kinh trung ương như thế nào?
• Các thụ thể nicotinic và muscarinic khác nhau như thế nào?
• Tín hiệu cholinergic trung ương đóng vai trò gì trong nhận thức và sự tỉnh táo?
• Tại sao hệ thống cholinergic lại liên quan đến các rối loạn trí nhớ?

Key concepts

• Acetylcholine
• Choline acetyltransferase
• Acetylcholinesterase
• Thụ thể acetylcholine nicotinic (ionotropic)
• Thụ thể acetylcholine muscarinic (metabotropic)
• Các đường chiếu cholinergic não trước nền
• Điều biến thần kinh của sự chú ý và trí nhớ

Key theories

Điều biến thần kinh cholinergic của nhận thức

Quan điểm cho rằng acetylcholine trung ương chủ yếu hoạt động như một chất điều biến thần kinh điều chỉnh độ khuếch đại của các mạch vỏ não và hồi hải mã, hỗ trợ sự chú ý, sự tỉnh táo và mã hóa trí nhớ thay vì mang các tín hiệu điểm-điểm.

Mechanisms

Acetylcholine được tổng hợp từ choline và acetyl-CoA bởi choline acetyltransferase, được giải phóng từ các đầu tận cùng cholinergic, và nhanh chóng bị thủy phân bởi acetylcholinesterase, giúp hệ thống chấm dứt hoạt động nhanh chóng. Nó tác động lên hai lớp thụ thể: thụ thể nicotinic là các kênh cation cổng phối tử tạo ra sự kích thích nhanh, trong khi các thụ thể muscarinic được kết cặp với protein G và tạo ra các hiệu ứng điều biến chậm hơn. Trong hệ thần kinh trung ương, các đường chiếu từ não trước nền và thân não giải phóng acetylcholine một cách rộng rãi, do đó chất dẫn truyền thần kinh này chủ yếu hoạt động như một chất điều biến thần kinh điều chỉnh khả năng kích thích và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của các mạch đích làm nền tảng cho sự chú ý, sự tỉnh táo và trí nhớ, như được Picciotto và cộng sự (2012) tổng quan. Ức chế acetylcholinesterase kéo dài tác dụng của acetylcholine, một cơ chế được một số nhóm thuốc khai thác.

Clinical relevance

Tín hiệu cholinergic trung ương có liên quan chặt chẽ đến sự chú ý và trí nhớ, và sự thoái hóa của các tế bào thần kinh cholinergic ở não trước nền là một đặc điểm của một số rối loạn nhận thức, điều này đã khiến acetylcholinesterase và các thụ thể cholinergic trở thành mục tiêu phát triển thuốc. Mục này mô tả các cơ chế đó như tài liệu tham khảo về tín hiệu và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị bất kỳ tình trạng nào.

Evidence & guidelines

Phân loại thụ thể cholinergic tuân theo danh pháp đồng thuận của IUPHAR; bài tổng quan của Picciotto và cộng sự (2012) được trích dẫn cung cấp mô tả có thẩm quyền về vai trò điều biến thần kinh của acetylcholine được sử dụng ở đây.

History

Acetylcholine là chất dẫn truyền thần kinh hóa học đầu tiên được xác định, vào đầu thế kỷ XX, ban đầu trong hệ thần kinh ngoại biên. Các vai trò trung tâm của nó được làm rõ sau này khi hệ thống chiếu cholinergic não trước nền được lập bản đồ và sự đóng góp của nó vào nhận thức được công nhận, thiết lập tín hiệu cholinergic trung ương như một hệ thống riêng biệt và quan trọng về mặt dược lý.

Seminal works

• picciotto-2012

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa thụ thể acetylcholine nicotinic và muscarinic là gì?

Thụ thể nicotinic là các kênh ion cổng phối tử nhanh (ionotropic), tạo ra sự kích thích nhanh chóng, trong khi các thụ thể muscarinic được kết cặp với protein G (metabotropic) và tạo ra các hiệu ứng điều biến chậm hơn.

Tại sao acetylcholine được mô tả là một chất điều biến thần kinh trong não?

Bởi vì các tế bào thần kinh cholinergic trung ương chiếu xạ khuếch tán và giải phóng acetylcholine để điều chỉnh khả năng đáp ứng của các mạch đích rộng lớn, hỗ trợ sự chú ý, sự tỉnh táo và trí nhớ, thay vì truyền các tín hiệu điểm-điểm rời rạc.