Acetylcholinesterase (AChE) ist das Enzym, das Acetylcholin (ACh) schnell im synaptischen Spalt hydrolysiert, die neuromuskuläre Übertragung beendet und Muskelentspannung ermöglicht.
Wirkmechanismus
- ACh-Freisetzung: Motoneuron-Aktionspotential → Ca²⁺-Instrom → Vesikelfusion → ACh-Freisetzung in den synaptischen Spalt
- Rezeptorbindung: ACh bindet an nikotinische ACh-Rezeptoren auf dem Motorendplatten → Na⁺-Instrom → Depolarisierung → Muskelaktionspotential → Kontraktion
- Hydrolyse durch AChE: AChE (am Basallamina verankert) spaltet ACh → Acetat + Cholin
- Signalbeendigung: ACh entfernt → Rezeptoren schließen → Repolarisierung → Entspannung
- Cholin-Recycling: Hochaffiner Cholintransporter (CHT1) bringt Cholin zum Nerventerminal für ACh-Resynthese zurück
Enzymmerkmale
- Katalytische Effizienz: ~10⁴ ACh-Moleküle/Sekunde/Enzym (nahe Diffusionsgrenze)
- Lokalisation: Synaptischer Spalt Basallamina (G4-Isoform, kollagenverstärkt)
- Struktur: Tetramere globuläre Untereinheiten mit katalytischem Serin
- Inhibitoren: Organophosphate, Carbamate (irreversibel/reversibel) — Pestizide, Nervengase, Alzheimer-Medikamente (Donepezil), Myasthenia-gravis-Behandlung (Pyridostigmin)
Klinische Bedeutung
Myasthenia gravis
Autoantikörper gegen ACh-Rezeptoren → weniger funktionale Rezeptoren. AChE-Inhibitoren (Pyridostigmin) verlängern die ACh-Wirkung, verbessern die Kraft.
Organophosphat-/Carbamat-Vergiftung
AChE-Hemmung → ACh-Ansammlung → cholinerge Krise (SLUDGE: Speichelfluss, Tränenfluss, Harnabgang, Stuhlgang, Magen-Darm-Beschwerden, Erbrechen; plus Bronchospasmus, Miosis, Faszikulationen, Lähmung). Behandlung: Atropin + Oxime (Pralidoxim).
Anästhesierelevanz
- Succinylcholin (depolarisierendes Relaxans): Resistent gegen AChE → verlängerte Apnoe bei Pseudocholinesterase-Mangel
- Nicht-depolarisierende Relaxanzien: Kompetitive Antagonisten; reversibel durch AChE-Inhibitoren (Neostigmin, Sugammadex)
Kongenitale Myasthenische Syndrome
Seltene genetische Defekte in AChE (COLQ-Mutationen) verursachen synaptisches kongenitales Myasthenie.
Zusammenfassung
Ohne AChE würde ACh persistieren, was zu anhaltender Depolarisierung, Rezeptordesensibilisierung und tetanischer Kontraktion führt — unvereinbar mit kontrollierter Bewegung. AChEs außerordentliche Geschwindigkeit ermöglicht die Millisekundenpräzision der neuromuskulären Signalgebung.
