Acetylcholin (ACh) ist der primäre Neurotransmitter am neuromuskulären Übergang und unerlässlich für willkürliche Muskelkontraktion. Seine Entdeckung durch Otto Loewi (1921) etablierte die chemische Neurotransmission und brachte 1936 den Nobelpreis ein.
Mechanismus am neuromuskulären Übergang
- Synthese: Cholin + Acetyl-CoA → ACh (katalysiert von Cholinacetyltransferase) in den Endigungen motorischer Neuronen
- Speicherung: Verpackung in synaptische Vesikel durch den VAChT-Transporter
- Freisetzung: Aktionspotential → öffnen spannungsgesteuerter Ca²⁺-Kanäle → Ca²⁺-Instrom → Ves fusion → ACh-Exozytose
- Bindung: ACh diffundiert über den synaptischen Spalt → bindet an nikotinische ACh-Rezeptoren (nAChR) am Motorendplättchen
- Depolarisation: nAChR öffnet → Na⁺-Instrom/K⁺-Efflux → Endplattenpotential (EPP)
- Aktionspotential: EPP löst spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle aus → Muskelzellen-Aktionspotential → Ca²⁺-Freisetzung aus dem Sarkoplasmatischen Retikulum → Kontraktion
- Beendigung: Acetylcholinesterase (AChE) hydrolysiert ACh → Cholin + Acetat; Cholin wird über einen hochaffinen Transporter recycelt
Klinische Relevanz
- Myasthenia gravis: Autoantikörper gegen nAChR → gestörte Transmission → ermüdbare Schwäche
- Botulismus: BoNT spaltet SNARE-Proteine → blockiert ACh-Freisetzung
- Organophosphat-Vergiftung: AChE-Hemmung → cholinerge Krise
- Neuromuskuläre Blockaden: Kompetitive (nicht-depolarisierende) oder depolarisierende nAChR-Antagonisten
Über den Muskel hinaus: Autonome und zentrale Rollen
- Autonome Ganglien (sympathisch & parasympathisch)
- Parasympathische Zielorgane (Herz, glatte Muskulatur, Drüsen)
- Zentrale Funktionen: Aufmerksamkeit, Lernen, Gedächtnis, Erregung (Nucleus basalis)
- Alzheimer: Degeneration cholinerger Neuronen → kognitiver Abbau
Acetylcholins allgegenwärtiger Einfluss macht es zu einem Eckpfeiler sowohl der peripheren als auch der zentralen Nervensystemfunktion.
