神経伝達物質 - 生体アミン: アセチルコリン。 家畜の生理学および行動学に関する用語と定義の辞書

アセチルコリン (ACh) は非常に重要な神経伝達物質です。 前脳の基底構造から海馬に向けられた中枢コリン作動性ニューロン (CNS) の活動は、学習と記憶の可能性をもたらします。 これらのニューロンの損傷はアルツハイマー病につながります。

末梢神経系では、コリン作動性は骨格筋のすべての運動ニューロン、交感神経節と副交感神経節を支配する節前ニューロン、および心筋の副交感神経支配を行う節後神経線維、腸や膀胱の平滑筋などです。調節プロセスと近方視力を担当する目の平滑筋として。

アセチルコリン (ACh) は、コリン アセチルトランスフェラーゼという酵素によるアセチルコエンザイム A (アセチル-CoA) からコリンへのアセチル基の転移によって合成されます。 コリンアセチルトランスフェラーゼはコリン作動性ニューロンにのみ存在します。 コリンは能動輸送によって細胞間隙からニューロンに入ります。 アセチルCoAはミトコンドリアで合成され、ミトコンドリアはコリンアセチルトランスフェラーゼを合成し、神経終末に大量に存在します。

アセチルコリン (ACh) がシナプス間隙に放出された後、アセチルコリンエステラーゼ (AChE) によって破壊されてコリンと酢酸が形成され、これらは再取り込まれて新しい神経伝達物質分子の合成に再利用されます。

アセチルコリン (ACh) の合成、分解、再取り込みの段階を下の図に示します。

メディエーター依存性アセチルコリン (ACh) 受容体と G タンパク質共役受容体があります。 イオンチャネル性アセチルコリン (ACh) 受容体は、その活性化を引き起こした最初の物質がタバコ植物から単離されたニコチンであったため、ニコチン性受容体と呼ばれます。 代謝型ACh受容体は、その活性化因子が有毒なベニテングタケから単離された物質であるムスカリンであるため、ムスカリン性受容体と呼ばれます。

1. ニコチン受容体。 ニコチン性受容体は、骨格筋の神経筋シナプス、すべての自律神経節、および中枢神経系に集中しています。 ACh に曝露されると、イオン チャネルが開き、Ca 2+ および Na + イオンがすぐに細胞に入り、標的ニューロンの脱分極を引き起こします。
ニコチン性受容体については、ウェブサイト上の別の記事で骨格筋の神経支配プロセスを説明する際にさらに詳しく説明されています。

2. ムスカリン受容体。 G タンパク質依存性ムスカリン受容体は、(a) 脳の側頭葉に集中しており、記憶形成のプロセスに関与しています。 (b) 自律神経節内。 (c) 導電性繊維を含む心筋繊維内。 (d) 腸および膀胱の平滑筋内。 (e) 汗腺の分泌細胞内。

ムスカリン受容体には 5 つのサブタイプ (M 1 ～ M 5、M 1、M 3、および M 5 - 興奮性受容体) があります。酵素カスケードを通じて、ホスホリパーゼ C が活性化され、細胞内 Ca 2+ レベルが増加します。 Ｍ ２ およびＭ ４ 受容体は、ｃＡＭＰの細胞内レベルを低下させ、および／または過分極中に細胞からのＫ ＋ 放出を増加させる抑制性自己受容体である。

心臓および他の内臓におけるコリン作動性プロセスについては、ウェブサイト上の別の記事で説明されています。

3. アセチルコリンの再取り込み。 シナプス間隙におけるアセチルコリンの加水分解生成物、つまりコリンとアセチル基は、特定のキャリアの分子によって捕捉され、細胞に戻されます。

4. ストリキニーネ中毒。 ストリキニーネはグリシン受容体をブロックします。 ストリキニーネ中毒時の痛みを伴うけいれんは、レンショー細胞の抑制効果の違反によって引き起こされるα運動ニューロンの脱抑制によって引き起こされます。 臨床症状は、レンショー細胞からのグリシンの放出を妨げることが知られている破傷風毒素中毒の症状に似ています。
標識ストリキニーネ分子を用いた無傷の脳の死後研究では、咀嚼筋を支配する三叉神経核の連合ニューロンと、咀嚼筋を支配する顔面神経核の連合ニューロン上にグリシン受容体が大量に存在することが示された。顔の筋肉。 中毒中にけいれんを起こしやすいのは、これら 2 つの筋肉群です。

コリンエステラーゼの不可逆的な阻害は死につながります。 コリンエステラーゼ阻害剤は、有機リン化合物（クロロホス、ジクロルボス、タブン、サリン、ソマン、二元毒）です。 これらの物質は、酵素の活性部位のセリンに共有結合します。 それらの一部は殺虫剤として合成され、一部はNVA（神経毒）として合成されます。 呼吸停止の結果として死亡が起こります。

可逆的なコリンエステラーゼ阻害剤は治療薬として使用されます。 たとえば、緑内障や腸のアトニーの治療などです。

カテコールアミン: ノルアドレナリンとドーパミン。

アドレナリン作動性シナプスは、脳のさまざまな部分の節後線維、交感神経系の線維に見られます。 神経組織内のカテコールアミンは、一般的なメカニズムに従ってチロシンから合成されます。 合成における重要な酵素はチロシンヒドロキシラーゼですが、これは最終生成物によって阻害されます。

ノルアドレナリンは、交感神経の節後線維および中枢神経系のさまざまな部分の伝達物質です。

ドーパミンは経路のメディエーターであり、そのニューロン本体は随意運動の制御を担当する脳の部分に位置しています。 したがって、ドーパミン作動性伝達が妨害されると、パーキンソニズムという病気が発生します。

アセチルコリンと同様に、カテコールアミンはシナプス小胞に蓄積し、神経インパルスを受け取るとシナプス間隙にも放出されます。 しかし、アドレナリン作動性受容体の調節は異なる方法で起こります。 シナプス前膜には特別な調節タンパク質であるアルファ-アクロモグラニン（Mm = 77 kDa）があり、シナプス間隙内の伝達物質の濃度の増加に反応して、すでに放出された伝達物質に結合し、そのさらなるエキソサイトーシスを停止します。 アドレナリン作動性シナプスの伝達物質を破壊する酵素はありません。 インパルスを伝達した後、伝達分子は、ATPの関与する能動輸送を介して特別な輸送システムによってポンプで送り出され、シナプス前膜を通って戻り、小胞に再組み込まれます。 シナプス前神経終末では、過剰な伝達物質が MAO によって不活化されるだけでなく、ヒドロキシ基のメチル化によってカテコールアミン-O-メチルトランスフェラーゼも不活性化されます。 コカインはカテコールアミンの能動輸送を阻害します。

アドレナリン作動性シナプスでの信号伝達は、アデニル酸シクラーゼ系の関与による「ホルモンの生化学」というテーマの講義でよく知られているメカニズムに従って進行します。 伝達物質がシナプス後受容体に結合すると、ほぼ瞬時に c-AMP 濃度が増加し、シナプス後膜のタンパク質の急速なリン酸化が引き起こされます。 その結果、シナプス後膜による神経インパルスの生成が変化（抑制）されます。 場合によっては、この直接の原因は、カリウムの場合はシナプス後膜の透過性の増加、またはナトリウムの場合は伝導率の低下です（これらの現象は過分極を引き起こします）。

既存の考えによれば、FOS の作用機序は、神経興奮の化学伝達物質 (メディエーター) であるアセチルコリンの加水分解を触媒する酵素、アセチルコリンエステラーゼ、または単にコリンエステラーゼの選択的阻害に基づいています。 コリンエステラーゼには 2 種類あります。真のものは主に神経系の組織、骨格筋、赤血球に含まれており、偽のものは主に血漿、肝臓、その他の臓器自体に含まれています。これは、指定されたメディエーターを加水分解するだけであるため、これが真実、または特異的です。そして、この酵素とメディエーターはシナプスでの神経インパルスの伝達に必要な化学成分であるため、これをさらに「コリンエステラーゼ」と呼びます。 2 つのニューロン間の接触、またはニューロンの末端と受容体細胞間の接触については、それらの生化学的役割についてさらに詳しく説明する必要があります。

アセチルコリンは、神経細胞のミトコンドリア内の酵素コリンアセチラーゼの影響下で、コリンアルコールとアセチルコエンザイムA * から合成され、そのプロセスの最後に直径約50 nmの小胞の形で蓄積します。 このような各バイアルには数千分子のアセチルコリンが含まれていると想定されています。 同時に、現在、分泌の準備ができており活性ゾーンのすぐ近くに位置するアセチルコリンと、活性ゾーンの外側にあるアセチルコリン（前者と平衡状態にあり放出の準備ができていないアセチルコリン）を区別するのが慣例となっている。吸口裂へ。 さらに、アセチルコリンのいわゆる安定資金（最大15％）もあり、合成が阻止された条件下でも放出されません。 ** 神経刺激と Ca 2+ イオンの影響下で、アセチルコリン分子はシナプス間隙 (神経線維の端 (シナプス前膜) を神経支配細胞から隔てる幅 20 ～ 50 nm の空間) に移動します。 後者の表面には、アセチルコリンと相互作用できる特定のタンパク質構造であるコリン作動性受容体を備えたシナプス後膜があります。 コリン作動性受容体に対するメディエーターの効果は、脱分極 (電荷の減少) を引き起こします。これは、正に帯電した Na + イオンと細胞への浸透に対するシナプス後膜の透過性の一時的な変化であり、その結果、細胞の電位が等しくなります。表面（シェル）。 *** これにより、次の段階のニューロンに新しいインパルスが生じたり、筋肉や腺などの特定の器官の細胞の活動が引き起こされます (図 5)。 薬理学的研究により、さまざまなシナプスにおけるコリン作動性受容体の特性に大きな違いがあることが明らかになりました。 ムスカリン (ベニテングタケの毒) に対して選択的感受性を示す 1 つのグループの受容体は、ムスカリン感受性受容体、または M コリン作動性受容体と呼ばれます。 それらは主に、目、気管支、胃腸管の平滑筋、汗腺および消化腺の細胞、および心筋に存在します。 2 番目のグループのコリン作動性受容体は、少量のニコチンによって興奮するため、ニコチン感受性受容体、または N-コリン作動性受容体と呼ばれます。 これらには、自律神経節、骨格筋、副腎の髄質、中枢神経系の受容体が含まれます。

* (アセチル補酵素Aは、数個のアミノ酸と活性なSH基を含むヌクレオチドと酢酸の化合物です。 アコチルコリン分子を構築するために使用される酢酸塩を切り離すことにより、補酵素Aに変わります。)

** (Glebov R. N.、Primakovsky G. N. シナプスの機能生化学。 M.: 医学、1978)

*** (細胞表面の外側と内側で電位差が生じるのは、細胞膜の両側にNa + イオンとK + イオンが偏在しているためであるとの考え方が確立されています。 この場合、メディエーターがシナプス後膜に作用するときに反対方向に向かうK + イオンの補償の流れがいくらか遅れ、細胞の外表面の陽イオンが短期的に枯渇することになります。)

メディエーター機能を果たしたアセチルコリン分子は直ちに不活性化しなければなりません。そうしないと、神経インパルスの伝達の不連続性が破壊され、コリン作動性受容体の過剰な機能が現れます。 これはまさにコリンエステラーゼの働きで、アセチルコリンを瞬時に加水分解します。 コリンエステラーゼの触媒活性は、ほぼすべての既知の酵素を上回っています。さまざまな情報源によると、アセチルコリン 1 分子の分裂時間は約 1 ミリ秒であり、これは神経インパルスの伝達速度に匹敵します。 このような強力な触媒効果は、コリンエステラーゼ分子内に、アセチルコリンに対して極めて顕著な反応性を有する特定の部位 (活性中心) が存在することによって確実に実現されます。 ※ コリンエステラーゼ分子はアミノ酸のみからなる単純なタンパク質（たんぱく質）であるため、その分子量に基づいて、そのような活性中心が30～50個含まれていることが現在判明しています。

* (ローゼンガート V.I. コリンエステラーゼ。 機能的役割と臨床的意義。 - 本の中で: 医薬品化学の問題。 M.: 医学、1973 年、p. 66-104)

図からわかるように。 図６に示されるように、各メディエーター分子と直接接触するコリンエステラーゼ表面の領域には、０．４〜０．５ｍｍの距離に位置する２つの中心が含まれる。すなわち、負電荷を帯びたアニオン中心とエステラーゼ中心である。 これらの中心はそれぞれ、酵素の構造を構成するアミノ酸原子の特定のグループ (ヒドロキシル、カルボキシルなど) によって形成されます。 アセチルコリンは、正に帯電した窒素原子 (いわゆるカチオンヘッド) のおかげで、コリンエステラーゼの表面上の静電気力によって配向されます。 この場合、メディエーターの窒素原子と酸性基の間の距離は、酵素の活性中心間の距離に相当します。 アニオン中心はアセチルコリンのカチオン頭部を引き付け、それによってそのエステル基を酵素のエステラーゼ中心に近づけるのに役立ちます。 次に、エステル結合が切れ、アセチルコリンがコリンと酢酸の 2 つの部分に分割され、酢酸残基が酵素のエステラーゼ中心に付加され、いわゆるアセチルコリンエステラーゼが形成されます。 この非常に脆弱な複合体は即座に自発的加水分解を受け、酵素がメディエーター残基から遊離し、酢酸の形成につながります。 この時点から、コリエエステラーゼは再び触媒機能を実行できるようになり、コリンと酢酸が新しいアセチルコリン分子合成の初期生成物になります。

体内で形成される（内因性）アセチルコリンは、生命のプロセスにおいて重要な役割を果たします。中枢神経系、自律神経節、副交感神経（運動）神経の末端への神経興奮の伝達を促進します。 アセチルコリンは神経興奮の化学伝達物質（メディエーター）です。 それがメディエーターとして機能する神経線維の末端はコリン作動性と呼ばれ、それと相互作用する受容体はコリン作動性受容体と呼ばれます。 コリン作動性受容体は、四量体構造の複雑なタンパク質分子 (核タンパク質) であり、シナプス後 (細胞質) 膜の外側に局在しています。 本質的に、それらは異種混合です。 節後コリン作動性神経（心臓、平滑筋、腺）の領域に位置するコリン作動性受容体は、m-コリン作動性受容体（ムスカリン感受性）として指定され、神経節シナプスの領域および体性神経筋シナプスに位置するコリン作動性受容体は、m-コリン作動性受容体（ムスカリン感受性）として指定されます。 n-コリン作動性受容体（ニコチン感受性）（S.V.Anichkov）として指定されています。 この区分は、アセチルコリンとこれらの生化学系との相互作用中に起こるムスカリン様反応の特徴（血圧の低下、徐脈、唾液腺、涙腺、胃腺およびその他の外因性腺の分泌増加、瞳孔の収縮）に関連しています。 、など）最初の場合はニコチン様（骨格筋の収縮など）。 M および N コリン作動性受容体は、中枢神経系を含む体のさまざまな器官および系に局在しています。 近年、ムスカリン受容体はいくつかのサブグループ (m1、m2、m3、m4、m5) に分類されています。 m1 および m2 受容体の局在と役割は現在最も研究されています。 アセチルコリンは、さまざまなコリン作動性受容体に対して厳密に選択的な効果を持ちません。 程度の差はあれ、m-コリン作動性受容体とn-コリン作動性受容体、およびm-コリン作動性受容体のサブグループに影響を与えます。 アセチルコリンの末梢ムスカリン様効果は、心臓の収縮の減速、末梢血管の拡張、血圧の低下、胃や腸の蠕動運動の活性化、気管支、子宮、胆汁の筋肉の収縮として現れます。膀胱、消化管、気管支、汗腺、涙腺の分泌増加、瞳孔の収縮（縮瞳）。 後者の効果は、眼球運動神経の節後コリン作動性線維によって神経支配される虹彩の輪状筋の収縮の増加に関連しています。 同時に、毛様体筋の収縮と毛様体帯の小帯靱帯の弛緩の結果として、調節のけいれんが発生します。 アセチルコリンの作用によって引き起こされる瞳孔の収縮は、通常、眼圧の低下を伴います。 この効果は、瞳孔の収縮が拡大し、シュレム管（強膜の静脈洞）と噴水スペース（虹彩角膜角のスペース）の虹彩が平坦になり、それによって内部からの液体の流出が改善されることによって部分的に説明されます。目のメディア。 しかし、他のメカニズムも眼圧の低下に関与している可能性があります。 アセチルコリンのように作用する物質（コリン模倣薬、抗コリンエステラーゼ薬）は、眼圧を下げる能力があるため、緑内障の治療に広く使用されています1。 アセチルコリンの末梢ニコチン様効果は、自律神経節の節前線維から節後線維へ、また運動神経から横紋筋への神経インパルスの伝達へのアセチルコリンの関与に関連しています。 少量では神経興奮の生理学的伝達物質ですが、大量ではシナプス領域に持続的な脱分極を引き起こし、興奮の伝達を遮断する可能性があります。 アセチルコリンは、中枢神経系のメディエーターとしても重要な役割を果たします。 それは脳のさまざまな部分でのインパルスの伝達に関与しており、低濃度ではシナプス伝達を促進し、高濃度ではシナプス伝達を阻害します。 アセチルコリン代謝の変化は、脳機能の障害を引き起こす可能性があります。 その中枢的に作用するアンタゴニストのいくつかは向精神薬です。 アセチルコリン拮抗薬の過剰摂取は、高次の神経活動の障害（幻覚作用など）を引き起こす可能性があります。 塩化アセチルコリン (アセチルコリン クロリダム) は、医療現場や実験研究で使用するために製造されています。

アセチルコリンは、覚醒と睡眠を調節する自然因子であると考えられている神経伝達物質です。 その前駆体はコリンであり、細胞間隙から神経細胞の内部空間に浸透します。

アセチルコリンは、副交感神経系としても知られるコリン作動系の主なメッセンジャーであり、副交感神経系は体の残りの部分を担い、消化を改善する役割を担う自律神経系のサブシステムです。 アセチルコリンは医療には使用されていません。

アセチルコリンはいわゆる神経ホルモンです。 これは最初に発見された神経伝達物質です。 この画期的な出来事は 1914 年に起こりました。 アセチルコリンの発見者はイギリスの生理学者ヘンリー・デイルです。 オーストリアの薬学者オットー・ローウィは、この神経伝達物質の研究とその普及に多大な貢献をしました。 両研究者の発見は 1936 年にノーベル賞を受賞しました。

アセチルコリン (ACh) は神経伝達物質 (つまり、その分子がシナプスと神経細胞を介したニューロン間の信号伝達のプロセスを担う化学物質) です。 それはニューロン内の、膜に囲まれた小さな小胞内に位置しています。 アセチルコリンは疎油性化合物であり、血液脳関門を十分に通過しません。 アセチルコリンによって引き起こされる興奮状態は、末梢受容体に対する作用の結果です。

アセチルコリンは、2 種類の自律神経受容体に同時に作用します。

• M (ムスカリン性) - 平滑筋、脳構造、内分泌腺、心筋などのさまざまな組織に存在します。
• N (ニコチン) - 自律神経系の神経節と神経筋接合部に存在します。

血流に入ると、システム全体を刺激し、主に一般的なシステム症状を刺激します。 アセチルコリンの効果は持続時間が短く、非特異的で、非常に有毒です。 したがって、現時点では薬用ではありません。

アセチルコリンはどのように生成されるのでしょうか?

アセチルコリン (C7H16NO2) は酢酸 (CH3COOH) とコリン (C5H14NO+) のエステルで、コリン アセチルトランスフェラーゼによって形成されます。 コリンは血液とともに中枢神経系に送られ、そこから能動輸送によって神経細胞に転送されます。

アセチルコリンはシナプス小胞に蓄えられます。 この神経伝達物質は、細胞膜の脱分極（電気陰性度により細胞膜の電位が低下する）により、シナプス空間に放出されます。

アセチルコリンは、加水分解特性を持つ酵素、いわゆるコリンエステラーゼによって中枢神経系で分解されます。 アセチルコリンの異化（複雑な化学化合物をより単純な分子に分解する一般的な反応）。これは、アセチルコリンエステラーゼ（AChE、アセチルコリンをコリンと酢酸残基に分解する酵素）とブチリルコリンエステラーゼ（BuChE、分解を触媒する酵素）によるものです。アセチルコリン + H2O → コリン + カルボン酸アニオンの反応) は、神経筋接合部における加水分解反応 (水とそれに溶解した物質との間で起こる二重交換反応) に関与します。 これは、コリントランスポーターの活発な機能の結果として神経細胞に再吸収されるアセチルコリンエステラーゼとブチリルコリンエステラーゼの作用の結果です。

アセチルコリンの人体への影響

アセチルコリンは、特に次のような身体への影響を示します。

• 血圧レベルを下げる、
• 血管の拡張、
• 心筋の収縮力を軽減し、
• 腺分泌の刺激、
• 気道を圧迫し、
• 心拍数を解放し、
• 縮瞳、
• 腸、気管支、膀胱の平滑筋の収縮
• 横紋筋の収縮を引き起こし、
• 記憶プロセス、集中力、学習プロセスに影響を与える
• 覚醒状態を維持し、
• 中枢神経系の異なる領域間のコミュニケーションを提供し、
• 消化管の蠕動運動の刺激。

アセチルコリンが欠乏すると、神経インパルスの伝達が阻害され、筋肉麻痺が引き起こされます。 レベルが低い場合は、記憶と情報処理に問題があることを示します。 アセチルコリン製剤が入手可能であり、これを使用すると認知、気分、行動にプラスの効果があり、神経精神医学的な変化の発症を遅らせます。 さらに、老人斑の形成を防ぎます。 前脳内のアセチルコリン濃度の増加は、認知機能の改善と神経変性変化の減速につながります。 これにより、アルツハイマー病や重症筋無力症が予防されます。 体内のアセチルコリンが過剰なまれな状態。

コリン性蕁麻疹の原因となるアセチルコリンにアレルギーがある可能性もあります。 この病気は主に若者に影響を与えます。 症状の発症は、感情コリン作動性線維の刺激の結果として起こります。 これは過度の運動や熱い食べ物の摂取時に起こります。 赤い境界線で囲まれた小さな水疱の形の皮膚の変化は、かゆみを伴います。 コリン作動性イラクサは、抗ヒスタミン薬、鎮静薬、発汗抑制薬の使用後に消失します。