ACETYLCHOLIN: FUNKTIONEN, SYNTHESE, WIRKMECHANISMUS - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Das Acetylcholin ist der Neurotransmitter in bestimmten Systemen und die Ganglion-Synapse des somatischen Nervensystems des autonomen Nervensystems. Es ist eine chemische Substanz, die das Funktionieren einer großen Anzahl von Neuronen ermöglicht und gleichzeitig die Ausführung verschiedener Gehirnaktivitäten ermöglicht.

Acetylcholin war der erste Neurotransmitter, der von vielen Wissenschaftlern als "älteste" Substanz im Gehirn isoliert, konzipiert und charakterisiert wurde. Es wurde 1914 von Henry Hallet Delt pharmakologisch beschrieben und später von Otto Loewi als Neurotransmitter bestätigt.

Acetylcholin-Molekülstruktur

Die Hauptaktivität von Acetylcholin fällt auf das cholinerge System, das für die Herstellung und Synthese von Acetylcholin verantwortlich ist. In Bezug auf seine wichtigsten Wirkungen werden Muskelkontraktion, Bewegung, Verdauungs- und neuroendokrine Prozesse sowie die Aktivierung kognitiver Prozesse wie Aufmerksamkeit und Erregung hervorgehoben.

Wie funktioniert Acetylcholin?

Im Gehirn von Säugetieren werden Informationen zwischen Neuronen durch eine Chemikalie übertragen, die als Neurotransmitter bezeichnet wird. Diese Substanz wird an der Synapse als Reaktion auf einen bestimmten Reiz freigesetzt und überträgt bei ihrer Freisetzung bestimmte Informationen an das nächste Neuron.

Der sekretierte Neurotransmitter wirkt auf spezialisierte und hochselektive Rezeptorstellen. Da es also verschiedene Arten von Neurotransmittern gibt, wirkt jeder von ihnen in bestimmten Systemen.

Ein cholinerges Neuron kann Acetylcholin (aber keine anderen Arten von Neurotransmittern) produzieren, ebenso kann es spezifische Rezeptoren für Acetylcholin produzieren, aber nicht für andere Arten von Neurotransmittern.

Der von Acetylcholin durchgeführte Informationsaustausch erfolgt in spezifischen Neuronen und Systemen, die als cholinerge bezeichnet werden.

Damit Acetylcholin wirkt, ist ein Transmitterneuron erforderlich, um diese Substanz zu produzieren, und ein Rezeptorneuron, um einen cholinergen Rezeptor zu produzieren, der Acetylcholin transportieren kann, wenn es aus dem ersten Neuron freigesetzt wird. Im folgenden Bild sehen Sie, wie Acetylcholin an Muskelneurotransmitter freigesetzt wird:

Synthese

Mikroskopische Aufnahme des Nucleus basalis von Meynert, der im Zentralnervensystem Acetylcholin produziert. Quelle: Nephron

Acetylcholin wird aus Cholin synthetisiert, einem essentiellen Nährstoff, der vom Körper erzeugt wird. Cholin reichert sich in cholinergen Neuronen durch eine Reaktion mit Actyl-CoA und unter dem enzymatischen Einfluss der Cholinacetyltransferase an.

Diese drei Elemente befinden sich in den spezifischen Regionen des Gehirns, in denen Acetylcholin produziert wird, weshalb Acetylcholin einen Neurotransmitter bildet, der zu einem bestimmten System gehört, dem cholinergen System.

Wenn wir diese drei Substanzen in einem gerade diskutierten Neuron finden, wissen wir, dass es aus einem cholinergen Neuron besteht und dass dieses Neuron durch die Wechselwirkung von Cholin und den entsprechenden enzymatischen Elementen Acetylcholin produziert.

Die Synthese von Acetylcholin findet innerhalb des Neurons statt, insbesondere im Zellkern. Nach der Synthese verlässt Acetylcholin den Kern des Neurons und wandert durch das Axon und die Dendriten, dh die Teile des Neurons, die für die Kommunikation und Assoziation mit anderen Neuronen verantwortlich sind.

Freisetzung

Acetylcholinmoleküle. Quelle: Erstellt mit dem Datensatz und dem kostenlosen Programm Rasmol.

Wir wissen bereits, dass die Funktion dieser Substanz darin besteht, bestimmte Neuronen (cholinerge) mit anderen spezifischen Neuronen (cholinerge) zu assoziieren und zu kommunizieren. Um diesen Prozess durchzuführen, muss das im Neuron gefundene Acetylcholin freigesetzt werden, um zum Empfängerneuron zu gelangen.

Damit Acetylcholin freigesetzt werden kann, muss ein Reiz vorhanden sein, der den Austritt aus dem Neuron motiviert. Wenn kein von einem anderen Neuron ausgeführtes Aktionspotential vorhanden ist, kann Acetylcholin nicht austreten.

Damit Acetylcholin freigesetzt werden kann, muss ein Aktionspotential das Nervenende erreichen, an dem sich der Neurotransmitter befindet. Wenn dies geschieht, erzeugt dasselbe Aktionspotential ein Membranpotential, eine Tatsache, die die Aktivierung von Kalziumkanälen motiviert.

Aufgrund des elektrochemischen Gradienten wird ein Zufluss von Calciumionen erzeugt, der es ermöglicht, dass sich die Membranbarrieren öffnen und Acetylcholin freigesetzt werden kann.

Wie wir sehen können, reagiert die Freisetzung von Acetylcholin auf chemische Mechanismen im Gehirn, an denen viele Substanzen und verschiedene molekulare Wirkungen beteiligt sind.

Empfänger

Struktur des Nikotinrezeptors. Quelle: Opossum58

Einmal freigesetzt, verbleibt Acetylcholin im Niemandsland, dh es befindet sich außerhalb von Neuronen und im intersynaptischen Raum. Damit die Synapse realisiert werden kann und Acetylcholin seine Mission der Kommunikation mit dem aufeinanderfolgenden Neuron erfüllen kann, ist das Vorhandensein von Substanzen erforderlich, die als Rezeptoren bekannt sind.

Rezeptoren sind chemische Substanzen, deren Hauptfunktion darin besteht, die vom Neurotransmitter emittierten Signale zu übertragen. Dieser Prozess wird selektiv durchgeführt, sodass nicht alle Rezeptoren auf Acetylcholin reagieren.

Beispielsweise nehmen die Rezeptoren eines anderen Neurotransmitters wie Serotonin die Signale von Acetylcholin nicht auf. Damit es funktioniert, muss es an eine Reihe spezifischer Rezeptoren gekoppelt sein.

Im Allgemeinen werden die Rezeptoren, die auf Acetylcholin reagieren, als cholinerge Rezeptoren bezeichnet. Wir können 4 Haupttypen von cholinergen Rezeptoren finden: Muskarin-Agonisten-Rezeptoren, Nikotin-Agonisten-Rezeptoren, Muskarin-Antagonisten-Rezeptoren und Nikotin-Antagonisten-Rezeptoren.

Acetylcholin funktioniert

Acetylcholin-Verarbeitung an einer Synapse. Quelle: Smedlib, basierend auf Originalarbeiten von Pancrat

Acetylcholin hat viele Funktionen sowohl auf physischer als auch auf psychologischer oder Gehirnebene. Dieser Neurotransmitter ist für grundlegende Aktivitäten wie Bewegung oder Verdauung verantwortlich und gleichzeitig an komplexeren Gehirnprozessen wie Kognition oder Gedächtnis beteiligt.

Im Folgenden werden die Hauptfunktionen dieses wichtigen Neurotransmitters beschrieben.

Motorfunktionen

Es ist wahrscheinlich die wichtigste Aktivität von Acetylcholin. Dieser Neurotransmitter ist verantwortlich für die Erzeugung einer Muskelkontraktion, die Kontrolle des Ruhepotentials des Darmmuskels, die Erhöhung der Produktion von Spikes und die Modulation des Blutdrucks.

Es wirkt mild als Vasodilatator in den Blutgefäßen und enthält einen gewissen Entspannungsfaktor.

Neuroendokrine Funktionen

Eine weitere Schlüsselrolle von Acetylcholin besteht darin, die Vasopressinsekretion durch Stimulierung des hinteren Hypophysenlappens zu erhöhen.

Vasopressin ist ein Peptidhormon, das die Reabsorption von Wassermolekülen steuert. Daher ist seine Produktion für die neuroendokrine Entwicklung und Funktion von entscheidender Bedeutung.

Ebenso verringert Acetylcholin die Prolaktinsekretion in der hinteren Hypophyse.

Parasympathische Funktionen

Acetylcholin spielt eine wichtige Rolle bei der Nahrungsaufnahme und bei der Funktion des Verdauungssystems.

Dieser Neurotransmitter ist verantwortlich für die Erhöhung des Blutflusses im Magen-Darm-Trakt, erhöht den Tonus des Magen-Darm-Muskels, erhöht die endokrine Sekretion des Magen-Darm-Trakts und senkt die Herzfrequenz.

Sensorische Funktionen

Cholinerge Neuronen sind Teil des großen aufsteigenden Systems, daher sind sie auch an sensorischen Prozessen beteiligt. Dieses System beginnt im Hirnstamm und innerviert große Bereiche der Großhirnrinde, in denen Acetylcholin gefunden wird.

Die wichtigsten sensorischen Funktionen, die mit diesem Neurotransmitter in Verbindung gebracht wurden, liegen in der Aufrechterhaltung des Bewusstseins, der Übertragung visueller Informationen und der Wahrnehmung von Schmerz.

Kognitive Funktionen

Es wurde gezeigt, dass Acetylcholin eine entscheidende Rolle bei der Gedächtnisbildung, der Konzentrationsfähigkeit sowie der Entwicklung von Aufmerksamkeit und logischem Denken spielt.

Dieser Neurotransmitter bietet schützende Vorteile und könnte das Auftreten eines kognitiven Rückgangs begrenzen. Tatsächlich wurde gezeigt, dass Acetylcholin die am stärksten betroffene Substanz bei der Alzheimer-Krankheit ist.

Verwandte Krankheiten

Acetylcholin-Weg im Zentralnervensystem. Quelle: BruceBlaus

Acetylcholin ist an verschiedenen Gehirnfunktionen beteiligt, so dass sich das Defizit dieser Substanzen in der Verschlechterung einiger der oben diskutierten Aktivitäten widerspiegeln kann.

Klinisch wurde Acetylcholin mit zwei Hauptkrankheiten in Verbindung gebracht, der Alzheimer-Krankheit und der Parkinson-Krankheit.

Alzheimer

In Bezug auf Alzheimer wurde 1976 festgestellt, dass in verschiedenen Regionen des Gehirns von Patienten mit dieser Krankheit Spiegel des Enzyms Cholinacetyltransferase bis zu 90% niedriger als normal waren.

Dieses Enzym ist für die Produktion von Acetylcholin von entscheidender Bedeutung, weshalb postuliert wurde, dass die Alzheimer-Krankheit durch den Mangel dieser Gehirnsubstanz verursacht werden könnte.

Gegenwärtig ist dieser Faktor der Hauptgrund für die Ursache von Alzheimer und umfasst einen Großteil der wissenschaftlichen Aufmerksamkeit und Forschung, die sowohl zur Krankheit als auch zur Entwicklung möglicher Behandlungen durchgeführt wird.

Parkinson

In Bezug auf Parkinson ist der Zusammenhang zwischen der Ursache der Krankheit und Acetylcholin weniger klar. Parkinson ist eine Krankheit, die hauptsächlich die Bewegung beeinflusst, weshalb Acetylcholin eine wichtige Rolle bei seiner Entstehung spielen könnte.

Die Ursache der Krankheit ist heute unbekannt und außerdem scheint ein anderer Neurotransmitter wie Dopamin eine wichtigere Rolle zu spielen, und die meisten Medikamente für diese Pathologie konzentrieren sich auf die Funktion dieses Neurotransmitters.

Die enge Beziehung zwischen Dopamin und Acetylcholin legt jedoch nahe, dass letzteres auch ein wichtiger Neurotransmitter bei der Krankheit ist.

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