אצטילכולין

אצטילכולין (באנגלית: Acetylcholine או ACh) הוא מולקולה פחמימנית קטנה המשמשת בבעלי חיים רבים כולל האדם כמוליך עצבי – חומר המשוחרר על ידי תאי עצב כדי להעביר את המסר שלהם לתאים אחרים. השם נלקח מהמבנה הכימי - הוא מורכב מנגזרת של חומצה אצטית וכולין. 
המקור של אצטילכולין במוח הוא בקבוצות קטנות של תאים בגזע המוח (pontomesencephalotegmental complex) ובתחתית המוח הקדמי (Nucleus basalis). 
האצטילכולין משמש מוליך עצבי בין תאי העצב המוטוריים והשרירים, במערכת העצבים האוטונומית המווסתת את פעילות האיברים הפנימיים, ובמערכת העצבים המרכזית שם הוא אחד ממוליכים עצביים רבים.

אופן הפעולה של האצטילכולין על פי השפעת היקשרותו לקולטנים מסוגים שונים

כמו חומרים ביולוגיים פעילים אחרים, אצטילכולין נקשר לקולטנים הנמצאים על פני קרום תא המטרה. הפעילות הנוצרת בהשפעת הקישור של אצטילכולין לקולטנים אלו מכונה פעילות כולינרגית (cholinergic ; כולין+ארגית =  cholin שם מקוצר לאצטילכולין + ergic השפעה, בהקשר של פעולת מוליך עצבי). קיימים שני סוגים של קולטנים לאצטילכולין - ניקוטיני ומוסקריני. שמות הקולטנים האלה נלקחו מחומרים המפעילים אותם באופן בררני (סלקטיבי): ניקוטין (Nicotine) הנמצא בטבק, ומוסקרין (Muscarine) הנמצא בפטריה אמניטה מוסכריה.

השפעת האצטילכולין על קולטנים ניקוטיניים

הקולטן הניקוטיני לאצטילכולין הוא תעלה יונית החדירה, כאשר היא נפתחת, ליונים החיוביים נתרן אשלגן וסידן. כאשר אצטילכולין נקשר לתעלה הוא גורם לפתיחתה ותנועה של היונים בהתאם למפל הריכוזים שלהם במשך מספר אלפיות השנייה, ובכך נגרמת דפולריזציה של קרום התא. קולטנים ניקוטיניים נמצאים בצמתי עצב-שריר, בגנגליונים אוטונומיים (גם סימפתטיים וגם פאראסימפתטיים), ובמערכת העצבים המרכזית.  
בצומתי המעבר שבין העצבים לשרירים, האצטילכולין משמש כמעורר הגורם לשרירים להתכווץ.

השפעת האצטילכולין על קולטנים מוסקריניים

לקולטן המוסקריני לאצטילכולין אופן פעולה מסובך וממושך יותר. זהו קולטן המצומד לחלבון G. קישור לקולטן מפעיל שרשרת תגובות ביוכימית בתוך התא, אשר בסופה פתיחה או סגירה של תעלות יוניות על-פני הקרום ובכך שינוי חשמלי קל, הנמשך מאות אלפיות השנייה עד מספר שניות. לפיכך, לאצטילכולין המפעיל את הקולטן המוסקריני יש השפעה מווסתת (מודולטורית). הקולטנים נמצאים בחלקים שונים של מערכת העצבים המרכזית, ועל תאים של איברים פנימיים המעוצבבים על ידי המערכת הפאראסימפתטית. רבים מהתאים הללו הם תאי שריר חלק. פעילות כולינרגית מוסקרינית גורמת למשל להצרה של האישונים, האטה של הדופק, הפרשת רוק, כיווץ סימפונות הריאה, הפעלת המעי, כיווץ שלפוחית השתן ועוד.

תפקיד במערכת העצבים המרכזית

כאמור למעלה, במערכת העצבים המרכזית אצטילכולין הוא מוליך עצבי אחד בין רבים, ולכן קשה לייחס לו פעילות ייחודית ונבדלת. עם זאת, ניתן להראות השפעה חשובה שלו על תפקודים כמו המעבר בין שינה לעירנות, ותהליכים תאיים של זיכרון ולמידה. 
האצטילכולין מעורב בתהליכי ויסות ושליטה של עיבוד מידע מלמעלה-למטה, המאפשרים מתן עדיפות למידע רלוונטי על פני מידע לא רלוונטי.
לפגיעה במערכת הכולינרגית במוח יש, כנראה, תפקיד בהתפתחות מחלת אלצהיימר, שהיא הפרעה הרסנית, המשפיעה על אוכלוסייה מבוגרת על ידי פגיעה בזיכרון ובתפקודים קוגניטיביים אחרים.
אבדן הזיכרון במחלת אלצהיימר נגרם מהתדרדרות הנוירונים אשר מפרישים את האצטילכולין.
כאמור, אצטילכולין קשור לזיכרון וללמידה: במוחן של חולדות בסביבה מרובת גירויים נמצאו ריכוזים גבוהים שלו. אגדת השוקולד ותרומתו להצלחה במבחנים נולדה משום שהאנזים יוצר האצטילכולין מצוי בו. תרומתו הקוגניטיבית של השוקולד הוכחה אמנם עבור חולדות, אולם לא לגבי בני אדם. על האזורים שבהם עובר האצטילכולין נמנה ההיפוקמפוס, מעבד הזכרונות, וכנראה בשל כך אין חולה האלצהיימר, שההיפוקמפוס שלו נפגע, מסוגל לאחסן זיכרונות לטווח ארוך.

השפעות של חומרים שונים על פעולת האצטילכולין

לאצטילכולין קולטנים ניקוטיניים ומוסקריניים. לראשונים, הקולטים גם ניקוטין, יש השפעה מעוררת (ולכן הניקוטין ממריץ).
רעלנים עצביים מסוימים, המשפיעים על אצטילכולין, יכולים לגרום לשיתוק שרירים: רעלן הבוטולינום, אשר נוצר מבקטריה בקופסאות שימורים שלא נאטמו היטב, חוסם את שחרור האצטילכולין בצמתי עצב-שריר ויכול לגרום למוות על ידי שיתוק העצבים המשמשים בנשימה. גזי-עצבים מסוימים, כגון סארין, אשר פותחו למטרות לחימה, וכן מספר חומרי הדברה נגד מזיקים, גורמים לשיתוק על ידי הרס האצטילכולין אסטראז, אנזים המפרק את האצטליכולין וכך מצמצם את ריכוזו, ברגע שהוא "נורה" לסינפסה. כאשר תהליך הצמצום נכשל, ישנה הצטברות בלתי נשלטת של אצטילכולין במערכת העצבים, דבר אשר הופך את ההעברה הנורמלית של שדרים במערכת העצבים לבלתי אפשרית. האטרופין מסוגל לחסום קולטנים של אצטילכולין, ולפיכך הוא מהווה תרופה לגז עצבים, אם כי גם הוא מסוכן כשלעצמו.
האינדיאנים באזור האמזונס מושחים את חציהם ברעלים שונים המכונים קורארה (Curare). רעלים אלה נצמדים לקולטני אצטילכולין חיוניים, מפריעים לפעילותם וגורמים לשיתוק שרירי הריאות.

השפעות תרופתיות על פעולת האצטילכולין

תרופות המשפיעות על פעולת האצטילכולין נחלקות לתרופות כולינרגיות (המגבירות פעילותו) ולתרופות אנטי-כולינרגיות (המדכאות את פעילותו).

תרופות כולינרגיות

תרופות כולינרגיות כוללות מעכבי אצטילכולין אסטראז כגון ריבסטיגמין (אקסלון), דונפזיל (אריספט, אסנטה, ממוריט) וגלנטאמין (רמיניל), המשמשות לטיפול נגד תסמיני מחלת אלצהיימר או מחלת פרקינסון ואשר תופעות הלואי שלהן כוללות הפרעות דופק, אי יציבות עם נפילות, ירידה בתיאבון ועוד.