ацетилхолин в чем содержится
Такой важный полувитамин. Что такое холин и почему он необходим человеку?
Мало кто знает, но холин, даже не считающийся сейчас витамином, играет важнейшую роль в деятельности человеческого организма.
Формально холин называется «витаминоподобным веществом». Он очень важен для нашего организма. Например, чтобы мозг работал лучше, а в старости не было болезни Альцгеймера, нужно есть много холина. В каких продуктах можно его найти?
Не так давно было опубликовано исследование, показавшее особую важность холина во время развития плода. Если мать во время беременности и кормления грудью будет получать его достаточно, то не только у её детей, но и у внуков с мозгами будет все хорошо. Это исследование ученые из Университета Аризоны провели на мышках, генетически предрасположенных к болезни Альцгеймера, но они уверены, что его результаты применимы и к человеку. Благодаря холину мыши рождались умными: лучше выполняли тесты на ориентацию в пространстве, лучше запоминали информацию.
Ещё ранее было показано, что у человека холин улучшает концентрацию внимания и память, а также повышает настроение, снижает уровень раздражительности и апатии, активирует процессы мышления. Это обусловлено несколькими факторами. Во-первых, холин входит в состав одного из главных нейромедиаторов: ацетилхолина. Благодаря ему передаются сигналы как между нейронами (нервные клетки), так и от нервных клеток к мышцам. Благодаря холину мы думаем, говорим, двигаемся, он также играет важнейшую роль в регулировании работы практически всех внутренних органов.
Во-вторых, холин играет большую роль в формировании так называемого гиппокампа (морского конька). Эта область мозга отвечает за память и способность к обучению.
В-третьих, холин входит в состав сфингомиелина. Это главный компонент миелиновой оболочки. Она покрывает нервные волокна, как изоляция — электрические провода. И функция у неё точно такая же: не допускать «замыкания» нервных импульсов.
Кроме роли холина в работе мозга и нервной системы, он играет глобальную роль во всем организме. Холин входит в состав фосфолипидов, а эти вещества есть в оболочке каждой клетки нашего организма. Они играют большую роль в проницаемости этой оболочки, что крайне важно для нормальной жизнедеятельности клетки.
Кроме того, холин влияет на обмен жиров, способствуя их утилизации. И поэтому, когда холина в организме недостаточно, повышается масса тела, развивается гепатоз (ожирение печени), растет уровень холестерина в крови. Все это признаки дефицита холина в питании. Лецитины (эфиры холина) играют важную роль в защите сосудов от атеросклероза, а значит, от ишемической болезни сердца, инфарктов, инсультов и прочих болезней сосудов. Точно так же холин защищает от гепатита и цирроза печени.
Наконец, холин необходим для образования сурфактанта в легких: благодаря этому веществу они не схлопываются, остаются воздушными. Только в таком состоянии легкие могут выполнять свою функцию: насыщать кровь кислородом из воздуха и выводить углекислоту из крови.
Неудивительно, что столь важное для организма вещество в начале посчитали витамином. Холин так и называли: «витамин В4». Но потом его «разжаловали» и стали считать витаминоподобным веществом. По сути, он является полувитамином. От витаминов его отличает то, что наш организм может производить холин самостоятельно. Но синтезирует он его в недостаточном количестве, потому холин, как и витамины, нужно обязательно получать с пищей. Дневная норма потребления — 0,5-1 грамм. Можно больше, особого вреда не будет, он хорошо переносится. Правда, если вы будете потреблять его очень много, то станете пахнуть как рыба. Этот побочный эффект называют «синдромом рыбного запаха».
Дефицит холина можно встретить очень редко, так как этот элемент содержится во многих продуктах питания. Основными источниками холина являются яйца и печень. Высокий процент этого элемента в морепродуктах, мясе, овсянке и капусте. Восполнить недостаток холина можно, включив в свой рацион арахис и шпинат.
Немного меньшее количество холина содержится в молочных продуктах и бобовых. Зато пророщенная пшеница и рис эффективны при дефиците этого элемента. Желательно включать в рацион горох, чечевицу и картофель.
Если человек принимает медицинские препараты, то не стоит употреблять более 1г холина. Не стоит самостоятельно назначать себе прием тех или иных медицинских препаратов, так как дозировка витамина В4 подбирается индивидуально.
Ацетилхолин — Действие, как узнать уровень, в каких продуктах
Ацетилхолин представляет собой нейротрансмиттер, который отвечает за бодрствование и сон. Помимо этого, соединение играет важнейшую роль для осуществления обучения и состояния памяти человека. Он считается первым открытым нейромедиатором, который отвечает за нервно-мышечную передачу. Впервые мир узнал об этом нейрогормоне в 1914 году благодаря работе Генри Дейла. В дальнейшем Отто Лоуи из Австралии продолжил изучение соединения. Работы ученых были удостоены Нобелевской премии в 1936 году.
Ацетилхолин оказывает следующее действие на человеческий организм:
Стоит отметить, что соединение играет большую роль для спокойной и размеренной жизни, так как позволяет избежать импульсивных решений и ошибок. Также ацетилхолин широко известен как «молекула памяти», которая помогает человеку правильно и быстро усваивать информацию, вовремя сосредотачиваться. Кроме того, было доказано, что соединение способно стимулировать хорошее настроение. Оно способно повышать пластичность мозга, что помогает человеку оставаться психически устойчивым на протяжение всей жизни. Дефицит ацетилхолина может стать причиной целого ряда заболеваний:
Первыми признаками дефицита являются потеря предметов и невозможность уследить за текущими действиями других людей.
Влияние ацетилхолина на сердце
На данный момент доказано, что ацетилхолин оказывает следующие воздействия на сердечно-сосудистую систему человека:
Нужно помнить, что ацетилхолин оказывает положительное воздействие при нормальных показателях, поэтому прием добавок должен осуществляться под наблюдением опытного доктора.
Видео YouTube про Ацетилхолин
Ацетилхолин в продуктах и препаратах
Согласно исследованиям, предшественником данного соединения является холин битартрат. По статистике 90% получают недостаточное количество вещества из продуктов питания. Он содержится в следующих продуктах:
Лекарственные препараты, которые оказывают воздействие на синтез ацетилхолина, имеют название холинергические. Среди популярных и эффективных добавок считаются:
Помните, что добавка может назначаться только квалифицированным врачом с учетом текущего состояние организма. Неконтролируемый прием препаратов может стать причиной серьезных нарушений функционирования нервной системы.
Ацетилхолин и уровень серотонина
Обратите внимание, что повышенное содержание ацетилхолина способно привести к обратному эффекту. Существует целый ряд симптомов данной ситуации:
Это обусловлено антагонистичной связью между ацетилхолином и серотонином. При повышении одного показателя уровень другого резко подает, что приводит к дополнительным проблемам со здоровьем. Низкий серотонин в комбинации с повышенным ацетилхолином являются причиной тревоги, импульсивности и раздражительности. Длительное состояние может стать основанием для депрессии. Для лечения могут применяться антидепрессанты, которые способствуют снижению ацетилхолина. Но при этом уменьшается уровня норадреналина и дофамина. При длительном приеме наблюдается завышенный уровень серотонина, что является еще одним видом депрессивных состояний.
Ацетилхолин – это важное соединение для нормальной жизнедеятельности организма. Главным правилом являются нормальные показатели. В противном случае возникают дополнительные проблемы, которые могут привести к депрессивным состояниям.
Молекула здравого ума
Автор
Редактор
Ацетилхолин — не самое знаменитое вещество, но он играет важную роль в таких процессах, как память и обучение. Давайте приоткроем завесу тайны над одним из самых недооцененных нейромедиаторов нашей нервной системы.
Первый среди равных
Рисунок 1. Классический опыт Отто Лёви по выявлению химических посредников передачи нервных импульсов (1921 год). Объекты — изолированные и погруженные в солевой раствор сердцá двух лягушек (донора и реципиента). Описание приведено в тексте. Рисунок с сайта en.wikipedia.org, адаптирован.
Рисунок 2. Структурная формула ацетилхолина. Рисунок с сайта www.curezone.org.
В научно-популярной литературе медицинской и нейрофизиологической направленности чаще всего речь заходит о трех нейромедиаторах: дофамине [1], серотонине [2] и норадреналине [3]. Во многом это объясняется тем, что нормальные и болезненные состояния, связанные с изменением уровня этих нейротрансмиттеров, доступнее для понимания и вызывают больше интереса у читателей. Об этих веществах я уже писал, теперь настало время уделить внимание еще одному медиатору.
Речь пойдет об ацетилхолине, и это будет символично, учитывая, что он был первым открытым нейромедиатором. В начале XX века между учеными велся спор, каким способом передается сигнал от одной нервной клетки на другую. Одни считали, что электрический заряд, пробежав по одному нервному волокну, передается на другое по каким-то более тонким «проводам». Их оппоненты утверждали, что существуют вещества, которые переносят сигнал от одной нервной клетки к другой. В принципе, обе стороны оказались правы: существуют химические и электрические синапсы. Однако сторонники второй гипотезы оказались «правее» — химические синапсы преобладают в организме человека.
Чтобы разобраться в особенностях передачи сигнала от одной клетки к другой, физиолог Отто Лёви проводил простые, но изящные опыты (рис. 1). Он стимулировал электрическим током блуждающий нерв лягушки, что приводило к уменьшению частоты сердечных сокращений*. Затем жидкость, находящуюся вокруг этого сердца, Лёви собирал и наносил на сердце другой лягушки — и оно тоже замедлялось. Это доказывало существование некоего вещества, передающего сигнал от одних нервных клеток другим. Загадочное вещество Лёви назвал vagusstoff («вещество блуждающего нерва»). Сейчас мы знаем его под названием ацетилхолин. Вопросом химической синаптической передачи занимался и британец Генри Дейл, который обнаружил ацетилхолин еще раньше Лёви. В 1936 году оба ученых получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, связанные с химической передачей нервных импульсов».
* — О том, как сокращается наше сердце — об автоматизме, дирижирующих пейсмейкерах и даже смешных каналах, — читайте в обзоре «Метроном: как руководить разрядами?» [4]. — Ред.
Ацетилхолин (рис. 2) производится в нервных клетках из холина и ацетилкофермента-А (ацетил-КоА). За разрушение ацетилхолина отвечает фермент ацетилхолинэстераза, находящийся в синаптической щели; об этом ферменте будет подробный разговор позже. План строения ацетилхолинергической системы головного мозга схож со строением других нейромедиаторных систем (рис. 3). В стволе мозга существует ряд структур, выделяющих ацетилхолин, который поступает по аксонам в базальные ганглии головного мозга. Там есть свои ацетилхолиновые нейроны, чьи отростки расходятся широко по коре и проникают в гиппокамп.
Рисунок 3. Ацетилхолиновая система мозга. Мы видим, что в глубоких отделах головного мозга находятся скопления нервных клеток (в переднем мозге и стволе), которые посылают свои отростки в различные отделы коры и подкорковых областей. В конечных пунктах из нейронных окончаний выделяется ацетилхолин. Местные эффекты нейромедиатора различаются в зависимости от типа рецептора и его расположения. MS — медиальное ядро перегородки, DB — диагональная связка Брока, nBM — базальное магноцеллюлярное ядро (ядро Мейтнера); PPT — педункулопонтийное тегментальное ядро, LDT — латеральное дорсальное тегментальное ядро (оба ядра — в ретикулярной формации ствола мозга). Рисунок из [8], адаптирован.
Рецепторы ацетилхолина делятся на две группы — мускариновые и никотиновые. Стимуляция мускариновых рецепторов приводит к изменению метаболизма в клетке через систему G-белков* (метаботропные рецепторы), а воздействие на никотиновые — к изменению мембранного потенциала (ионотропные рецепторы). Это происходит благодаря тому, что никотиновые рецепторы связаны с натриевыми каналами на поверхности клеток. Экспрессия рецепторов различается в разных участках нервной системы (рис. 4).
* — О пространственных структурах нескольких представителей громадного семейства GPCR-рецепторов — мембранных рецепторов, действующих через активацию G-белка, — доступно рассказано в статьях: «Рецепторы в активной форме» (об активной форме родопсина) [5], «Структуры рецепторов GPCR „в копилку“» (о дофаминовом и хемокиновом рецепторах) [6], «Рецептор медиатора настроения» (о двух серотониновых рецепторах) [7]. — Ред.
Рисунок 4. Распределение мускариновых и никотиновых рецепторов в головном мозге человека. Рисунок с сайта www.cnsforum.com, адаптирован.
Медиатор памяти и обучения
Ацетилхолиновая система головного мозга напрямую связана с таким явлением как синаптическая пластичность — способность синапса усиливать или снижать выделение нейромедиатора в ответ на увеличение или уменьшение его активности. Синаптическая пластичность является важным процессом для памяти и обучения, поэтому ученые стремились обнаружить его в отделе мозга, отвечающем за эти функции — в гиппокампе. Большое количество ацетилхолиновых нейронов направляет свои отростки в гиппокамп, и там они влияют на высвобождение нейромедиаторов из других нервных клеток [8]. Способ осуществления этого процесса довольно простой: на теле нейрона и его пресинаптической части расположены различные никотиновые рецепторы (в основном, α7— и β2-типов). Их активация будет приводить к тому, что прохождение сигнала по иннервируемой клетке упростится, и он с большей вероятностью перейдет на следующий нейрон. Наибольшее влияние такого рода испытывают на себе ГАМК-ергические нейроны — нервные клетки, чьим нейромедиатором является γ-аминомасляная кислота [9].
ГАМК-ергические нейроны являются важной частью системы, генерирующей электрические ритмы нашего мозга. Эти ритмы можно записать и изучить при помощи электроэнцефалограммы — широкодоступного метода исследования в нейрофизиологии. Ритмы различной частоты обозначаются греческими буквами: 8–14 Гц — альфа-ритм, 14–30 Гц — бета-ритм и так далее. Использование стимуляторов ацетилхолиновых рецепторов приводит к тому, что в мозге возникает тета- (0,4–14 Гц) и гамма-ритм (30–80 Гц). Эти ритмы, как правило, сопровождают активную когнитивную деятельность. Стимуляция постсинаптических мускариновых ацетилхолиновых рецепторов, расположенных на нейронах гиппокампа (центра памяти) и префронтальной коры (центр сложных форм поведения), приводит к возбуждению этих клеток и генерации упомянутых выше ритмов. Они сопровождают различную когнитивную деятельность — например, выстраивание временнόй последовательности событий [10].
Гиппокамп и префронтальная кора играют важную роль в обучении. С точки зрения рефлексов любое обучение происходит двумя путями. Допустим, вы экспериментатор, и объектом вашего эксперимента является мышь. В первом случае в ее клетке зажигается свет (условный стимул), и грызун получает кусочек сыра (безусловный стимул) еще до того, как свет погаснет. Формирующийся рефлекс можно назвать задержанным. Во втором случае свет также зажигается, но мышь получает лакомство через некоторое время после выключения лампочки. Этот тип рефлекса называется следовым. Рефлексы второго типа зависят от осознанности стимулов больше, чем рефлексы первого типа. Угнетение активности ацетилхолинергической системы приводит к тому, что у животных не вырабатываются следовые рефлексы, хотя с задержанными проблем не возникает [11].
При сравнении секреции ацетилхолина в мозге крыс, у которых вырабатывали оба вида рефлексов, были получены интересные данные [12]. У крыс, которые успешно справлялись с усвоением временнόй связи между условным и безусловным стимулом, обнаруживалось значительное увеличение уровня ацетилхолина в медиальной префронтальной коре (рис. 5) по сравнению с гиппокампом. Особенно существенной была разница в уровнях ацетилхолина у крыс, которые выработали следовый рефлекс. Те грызуны, которые не справились с обеими задачами, обнаруживали приблизительно равные уровни нейромедиатора в исследуемых отделах мозга (рис. 6). Исходя из этого можно заключить, что непосредственно в обучении бóльшую роль играет префронтальная кора, а гиппокамп сохраняет полученные знания.
Рисунок 5. Выброс ацетилхолина в гиппокампе (HPC) и префронтальной коре (PFC) крыс при успешной выработке рефлексов. Максимальный уровень ацетилхолина наблюдается в префронтальной коре при выработке следового рефлекса. Рисунок из [12].
Рисунок 6. Выброс ацетилхолина в гиппокампе (HPC) и префронтальной коре (PFC) крыс в случае «провала» в обучении. Регистрируется почти одинаковое содержание ацетилхолина в двух зонах вне зависимости от рефлекса. Рисунок из [12].
Рецепторы внимания
Рисунок 7. Многообразие ацетилхолиновых рецепторов (nAChR) в слоях префронтальной коры головного мозга. Рисунок из [15].
Для обучения важен не только интеллект или объем памяти, но и внимание. Без внимания даже самый успешный ученик будет двоечником. Ацетилхолин участвует также в процессах, регулирующих внимание.
Внимание — сфокусированное восприятие или обдумывание проблемы — сопровождается повышенной активностью в префронтальной коре. Ацетилхолиновые волокна направляются в лобную кору из глубоких отделов мозга. В связи с тем, что часто нам требуется быстрое переключение внимания, вполне логично, что в регуляции внимания участвуют никотиновые (ионотропные) рецепторы ацетилхолина, а не мускариновые, которые вызывают более медленные и преимущественно структурные изменения в нейронах. Повреждение ацетилхолиновых структур глубоких отделов мозга снижает активность медиальной префронтальной коры и нарушает внимание [13]. Кроме того, взаимодействие глубоких ацетилхолиновых структур с префронтальной корой не ограничивается восходящими сигналами. Нейроны лобной коры также отправляют свои сигналы в нижележащие отделы, что позволяет создавать саморегулирующуюся систему поддержания внимания [14]. Внимание поддерживается за счет воздействия ацетилхолина на пресинаптические и постсинаптические рецепторы (рис. 7).
При разговоре о никотиновых рецепторах и внимании возникает вопрос об улучшении когнитивных функций при помощи курения, то есть введения дополнительной дозы никотина, пусть и в виде сигаретного дыма [16]. Ситуация здесь довольно ясная, и результаты не дают курильщикам лишнего аргумента в пользу их пагубного пристрастия. Никотин, пришедший извне, нарушает нормальное развитие мозга, что может приводить к расстройствам внимания (на долгие годы) [17]. Если сравнивать курильщиков и некурящих, то у первых показатели внимания хуже, чем у их оппонентов [18]. Улучшение внимания у курильщиков возникает в случае выкуривания сигареты после долгого воздержания, когда их плохое настроение и когнитивные проблемы улетучиваются вместе с дымом.
Лекарство для памяти
Если в норме ацетилхолинергическая система нашего мозга отвечает за память, внимание и обучение, то заболевания, при которых нарушается этот тип трансмиссии в нашем мозге, должны проявляться соответствующими симптомами: потерей памяти, снижением внимания и способности учиться новому. Здесь надо сразу оговориться, что в ходе нормального старения у подавляющего большинства людей снижается и способность к запоминанию нового, и живость ума в целом. Если эти нарушения выражены настолько, что мешают пожилому человеку заниматься повседневной деятельностью и удовлетворять свои повседневные потребности (обслуживать себя), то тогда врачи могут заподозрить деменцию. Если вы хотите узнать о деменции больше, то рекомендую начать с изучения информационного бюллетеня ВОЗ, посвященного этой патологии [19].
Строго говоря, деменция — это не отдельное заболевание, а синдром, встречающийся при ряде заболеваний. Одной из самых частых болезней, которая приводит к деменции, является болезнь Альцгеймера. Считается, что при болезни Альцгеймера в нервных клетках накапливается патологический белок β-амилоид [20, 21], который и нарушает деятельность нервных клеток, что в итоге приводит к их гибели. Кроме этой теории существует ряд других, которые имеют свои доказательства. Вполне вероятно, что при болезни Альцгеймера в клетках головного мозга разных пациентов происходят неодинаковые процессы, но приводят они к схожим симптомам. Однако β-амилоид интересен тем, что он может подавлять эффект, производимый ацетилхолином на клетку через никотиновые рецепторы [22]. Если у нас получится интенсифицировать ацетилхолинергическую передачу, то мы можем уменьшить проявления болезни и продлить самостоятельную жизнь человеку с деменцией.
К препаратам, используемым при деменции, относятся ингибиторы ацетилхолинэстеразы (АХЭ) — фермента, разрушающего ацетилхолин в синаптической щели. Применение ингибиторов АХЭ приводит к повышению содержания ацетилхолина в межнейронном пространстве и улучшению передачи сигнала. Исследование эффективности ингибиторов АХЭ при болезни Альцгеймера определило, что они способны уменьшить симптомы заболевания [23] и замедлить его прогрессирование [24]. Три наиболее применяемых препарата из этой группы — ривастигмин, галантамин и донепезил — сравнимы по эффективности и безопасности. Также существует небольшой, но успешный опыт применения ингибиторов АХЭ в лечении музыкальных галлюцинаций у пожилых людей [25].
При помощи ацетилхолина наш мозг обучается, фокусирует внимание на разных объектах и явлениях окружающего мира. Наша память «работает» на ацетилхолине, а его дефицит можно компенсировать при помощи лекарств. Надеюсь, что вам понравилось знакомство с ацетилхолином.