5.4: Холинергические нейроны: нейротрансмиссия

Холинергическая нейротрансмиссия включает в себя синтез и высвобождение ацетилхолина (АЧ) для передачи нервных импульсов через синапс. Процесс начинается с синтеза ацетил-КоА, предшественника АЧ, из АТФ, ацетата и коэнзима А в митохондриях. Холин, еще один жизненно важный предшественник, транспортируется внутри нейрона через транспортеры холина, включая высокоаффинный транспортер холина CHT1, низкоаффинный транспортер холина CTL1 и низкоаффинный транспортер холина OCT2.

Оказавшись внутри нейрона, холин и ацетил КоА вступают в реакцию, катализируемую ферментом под названием холинацетилтрансфераза (ChAT), с образованием ACh. Синтезированный АЧ активно транспортируется и хранится в синаптических везикулах с помощью везикул-ассоциированного транспортера (VAT). Когда электрические импульсы достигают аксональных окончаний, внутри нейрона происходит приток Ca²⁺. Ca²⁺ связывается с синаптотагмином, кальций-связывающим сайтом, связанным с везикул-ассоциированными мембранными белками (VAMP). Это связывание запускает слияние мембраны везикулы с терминальной мембраной и способствует быстрому экзоцитозу содержимого везикул в синаптическую щель. В синаптической щели АЧ связывается с холинергическими рецепторами, а именно мускариновыми и никотиновыми рецепторами, и активирует их.

Действие АЧ недолговечно, так как он быстро гидролизуется ферментом под названием ацетилхолинэстераза в ацетат и холин. Холин перерабатывается и поглощается переносчиками холина в нейроне, чтобы пройти еще одну реакцию с ацетил-КоА. Другой фермент, бутирилхолинэстераза или псевдохолинэстераза, обнаруженный в плазме, печени, кишечнике и других тканях, также медленно гидролизует АЧ.

Холинергические нейроны синтезируют ацетилхолин для нейротрансмиссии из холина и ацетил-КоА.

Ацетил-КоА синтезируется в митохондриях в результате реакций окисления и декарбоксилирования, в то время как холин транспортируется внутри пресинаптического нейрона через транспортеры холина.

Внутри нейрона фермент ChAT катализирует ацетилирование холина с образованием ацетилхолина. Далее VAT транспортирует ацетилхолин из цитоплазмы в синаптические везикулы для хранения.

При поступлении электрического импульса Ca²⁺ поступает в нейроны через потенциал-зависимые кальциевые каналы. Это запускает экзоцитоз ацетилхолина.

Высвобожденный ацетилхолин связывается с постсинаптическими рецепторами, такими как никотиновые или мускариновые рецепторы. Это инициирует постсинаптическую реакцию.

Наконец, фермент AChE гидролизует ацетилхолин в холин и ацетат.

Примечательно, что некоторые органофосфаты могут необратимо блокировать AChE и ингибировать распад ацетилхолина.