Acetylcholine is een neurotransmitter, een stof die door ons lichaam wordt geproduceerd om zenuwimpulsen over te dragen naar meerdere punten in het centrale en perifere zenuwstelsel. De neuronen die acetylcholine afscheiden, worden cholinergica genoemd; analoge spraak voor zijn receptoren, die zich onderscheiden in nicotine- en muscarinereceptoren. De verschillende concentratie en chemische conformatie van deze receptoren, en van de gerelateerde isovormen in de weefsels, betekent dat de verschillende geneesmiddelen die interfereren met de werking van acetylcholine effecten kunnen veroorzaken die veelal beperkt zijn tot één sector in plaats van een andere. Ondanks deze structurele diversiteit kan acetylcholine aan beide receptoren binden, omdat het deel van het molecuul dat interageert met muscarinereceptoren verschilt van de nicotinereceptoren. Dit is een van de redenen waarom acetylcholine niet rechtstreeks voor therapeutische doeleinden wordt gebruikt: omdat het werkt op alle cholinerge receptoren (zowel muscarinisch als nicotinisch), is de werking ervan te wijdverspreid en niet erg specifiek.
Acetylcholine was de eerste neurotransmitter die werd ontdekt, dankzij studies van Otto Loewi die in 1924 werd gekroond. Vanuit chemisch oogpunt wordt acetylcholine gevormd door de vereniging van een choline-molecuul met een van acetyl-co-enzym A (acetyl) -COA); de eerste is een kleine molecule geconcentreerd in de fosfolipidemembranen, terwijl de acetyl-CoA het metabolische tussenproduct tussen glycolyse en de Krebs-cyclus vertegenwoordigt. De synthese van acetylcholine uit deze twee stoffen vindt plaats langs de axonale terminal; onmiddellijk na te zijn gesynthetiseerd, wordt het vervolgens opgeslagen in blaasjes, die binden aan het presynaptische membraan wanneer een zenuwimpuls aankomt, die door exocytose wordt samengevoegd en wordt vrijgemaakt. Op dit punt is het vrijgekomen acetylcholine in de synaptische spleet vrij om de postsynaptische receptoren te bereiken en ermee te interageren, de cel te depolariseren en plaats te maken voor de vorming van een actiepotentiaal in de zenuwvezel of spiervezel die is gestimuleerd; onmiddellijk na deze interactie wordt het grootste deel van het acetylcholine onmiddellijk afgebroken door acetylcholinesterase (ACHE). Het is een enzym dat in de buurt van de cholinerge receptoren wordt geplaatst, waar het werkt door de binding tussen acetaat en choline te verbreken; de laatste stof wordt gemakkelijk geresorbeerd door het presynaptische uiteinde en gebruikt voor de synthese van nieuw acetylcholine (dankzij het enzym choline-acetyltransferase). De werking van dit enzym is erg belangrijk, omdat het de transmissie van de zenuwimpuls kan onderbreken.
Acetylcholine is de zender van alle zenuwen die het vrijwillige spierstelsel controleren (zie neuromusculaire plaque); Hoewel het op dit niveau een prikkelend effect produceert, voert het binnen het parasympathische systeem voornamelijk remmende werkingen uit (de meeste sympathische neuronen scheiden epinefrine uit, terwijl de meeste van de parasympathische neuronen acetylcholine uitscheiden). Dit molecuul veroorzaakt een vertraging van de hartslag, terwijl het de afscheiding van de bronchiale, speeksel-, maag- en pancreasklieren stimuleert, waardoor de darmperistaltiek en in het algemeen alle spijsverteringsfuncties toenemen. Evenals op het niveau van de drijfplaten van de skeletspieren en van de post-ganglionische uiteinden van het parasympathisch zenuwstelsel, kan acetylcholine worden gevonden op het niveau van synapsen tussen pre-ganglionaire vezels en post-ganglionische neuronen van het sympathische en parasympathische zenuwstelsel, en van bijniermerg, evenals in sommige synapsen van het centrale zenuwstelsel.
De muscarinische werking komt overeen met die veroorzaakt door het acetylcholine afgegeven door de post-ganglion parasympathische zenuwuiteinden, met twee belangrijke uitzonderingen:
Acetylcholine veroorzaakt een algemene vaatverwijding, hoewel de meeste van de bloedvaten niet worden geïnnerveerd door het parasympathische systeem.
Acetylcholine veroorzaakt secretie door de zweetklieren, die worden geïnnerveerd door cholinerge vezels van het sympathische zenuwstelsel.
Nicotinische werkingen komen overeen met die van acetylcholine afgegeven op het niveau van ganglion-synapsen van sympathische en parasympathische systemen, van de neuromusculaire plaque van vrijwillige spieren en van zenuwuiteinden van splanchnische zenuwen die de secretoire cellen van adrenale medulla omgeven.
Zoals verwacht, kunnen soortgelijke effecten als die van acetylcholine worden geproduceerd door stoffen die cholinerge receptoren (parasympathicomimetica) kunnen stimuleren of de werking van acetylcholinesterase (anticholinesterase) kunnen blokkeren. Parallel daaraan kunnen de effecten van acetylcholine worden geblokkeerd door stoffen die in staat zijn te binden aan cholinerge receptoren, waardoor ze niet beschikbaar zijn om het signaal op te nemen dat door acetylcholine wordt overgedragen (anticholinergica). Laten we enkele voorbeelden bekijken.
De curare veroorzaakt de dood door spierverlamming, blokkeert de werking van acetylcholine op de spiermembranen (waar nicotinereceptoren worden gevonden); Physostigmine verlengt daarentegen de werking van acetylcholine door cholinesterase te blokkeren, terwijl het gif van de zwarte weduwe een overmatige afgifte stimuleert. Zenuwgassen blokkeren ook dit enzym, waardoor acetylcholine verankerd blijft aan zijn receptoren; het dodelijke effect van deze gassen is nuttig voor het onderzoeken van de effecten van de interactie tussen acetylcholine en zijn muscarinereceptoren: hoest, benauwdheid op de borst, bronchiale hypersecretie voor longoedeem, misselijkheid, braken, diarree, verhoogde speekselvloed, miosis en zichtmoeilijkheden, verlaging van de hartslag tot aanhouding en urine-incontinentie. Aan de andere kant, als gevolg van de accumulatie van acetylcholine in nicotinereceptoren, treden symptomen op zoals: bleekheid van de huid, tachycardie, arteriële hypertensie, hyperglycemie en veranderingen die het bewegingsapparaat aantasten, in het bijzonder asthenie en gemakkelijke spieruitputting, tremoren en krampen. Voor de accumulatie van acetylcholine kan de skeletspierstelsel worden verlamd en de dood door spiersamentrekking verlamming kan optreden. Tot slot omvatten de effecten op het centrale zenuwstelsel tonisch-clonische samentrekkingen van het epileptiforme type, tot de depressie van de ademhalingscentra en tot de dood. Dit gebeurt meestal als gevolg van verstikking door verlamming van het middenrif en intercostale spieren. Botox, een giftig toxine dat wordt gebruikt in infinitesimale concentraties in de esthetische geneeskunde, heeft ook te maken met acetylcholine; in feite voorkomt het met zijn werking dat het vrijkomt uit de blaasjes. Op deze manier veroorzaakt de Botox een slappe verlamming van de spieren en wordt dodelijk wanneer het zwaar ademhalingsproblemen betreft; in deze zin is het in tegenstelling tot de werking van tetanus, gekenmerkt door spastische verlamming die echter onafhankelijk is van acetylcholine. Pilocarpine, een medicijn dat voornamelijk in de oftalmologie wordt gebruikt om de pupil te vernauwen en de tranenvloed van het oog te stimuleren (nuttig bij de behandeling van glaucoom), is een muscarinereceptor; in feite bindt het aan muscarinische acetylcholinereceptoren. In deze zin werkt pilocarpine de werking van atropine tegen, dat in plaats daarvan een muscarinische antagonist is en als zodanig de activiteit van het parasympathische (parasympatholytische) remt. Atropine blokkeert muscarinereceptoren, terwijl curare nicotinereceptoren blokkeert.
