Ацетилхолин је неуротрансмитер, супстанца коју наше тело преноси на више тачака у централном и периферном нервном систему. Неурони који луче ацетилхолин се називају холинергици; аналогни говор за његове рецепторе, који се разликују у никотинским и мускаринским рецепторима. Различита концентрација и хемијска конформација ових рецептора, и сродних изоформи у ткивима, значи да различити лекови који интерферирају са деловањем ацетилхолина могу произвести ефекте који су претежно ограничени на један сектор, а не на други. Упркос овој структуралној разноврсности, ацетилхолин се може везати за оба рецептора, јер се део молекула који интерагује са мускаринским рецепторима разликује од никотинских рецептора. То је један од разлога зашто се ацетилхолин не користи директно у терапеутске сврхе: будући да дјелује на све холинергичке рецепторе тијела (и мускаринске и никотинске), његово дјеловање је превише раширено и није врло специфично.
Ацетилхолин је био први неуротрансмитер који је откривен, захваљујући студијама Отта Лоевиа, крунисаних 1924. Са хемијске тачке гледишта, ацетилхолин се формира уједињењем молинула холина са једним од ацетил-коензима А (ацетил). -ЦоА); први је мали молекул концентрисан у фосфолипидним мембранама, док Ацетил-ЦоА представља метаболички посредник између гликолизе и Кребсовог циклуса. Синтеза ацетилхолина из ове две супстанце одвија се дуж аксоналног терминала; Одмах након синтезе, она се затим чува у везикулама, које се везују за пресинаптичку мембрану када стигне нервни импулс, спајајући и ослобађајући њен садржај егзоцитозом. У овом тренутку, ацетилхолин ослобођен у синаптичком расцепу је слободан да дође до постсинаптичких рецептора и да ступи у интеракцију са њима, деполаризује ћелију и уступи место стварању акционог потенцијала у нервним влакнима или мишићним влакнима који су стимулисали; одмах након ове интеракције, већина ацетилхолина се одмах разграђује ацетилхолинестеразом (АЦХЕ). То је ензим који се налази у близини холинергичких рецептора, где делује тако што прекида везу између ацетата и холина; потоња супстанца се лако ресорбује од стране пресинаптичког терминала и користи се за синтезу новог ацетилхолина (захваљујући ензиму холин-ацетилтрансферазе). Деловање овог ензима је веома важно, јер омогућава прекид преноса нервног импулса.
Ацетилхолин је предајник свих живаца који контролишу добровољну мускулатуру (види неуромишићни плак); међутим, иако на овом нивоу производи ексцитаторни ефекат, унутар парасимпатичког система он врши углавном инхибиторна дејства (већина симпатичких неурона лучи епинефрин, док већина парасимпатичких неурона излучује ацетилхолин). Овај молекул изазива успоравање откуцаја срца, док стимулише секрецију бронхијалних, пљувачних, желучаних и панкреасних жлезда, повећавајући цревну перисталтику и генерално све функције дигестивног тракта. Као и на нивоу покретних плоча скелетних мишића и постганглионских завршетака парасимпатичког нервног система, ацетилхолин се може наћи на нивоу синапси између пре-ганглионских влакана и пост-ганглионских неурона симпатичког и парасимпатичког нервног система, и адреналне медуле, као иу неким синапама централног нервног система.
Акције мускарина одговарају онима изазваним ацетилхолином ослобођеним пост-ганглионским завршетком парасимпатичких живаца, са два значајна изузетка:
Ацетилхолин изазива генерализовану вазодилатацију, иако већина судова није инервисана парасимпатичним системом.
Ацетилхолин изазива лучење знојних жлезда, које су инервисане холинергичким влакнима симпатичког нервног система.
Никотинске активности одговарају онима ацетилхолина који се ослобађају на нивоу ганглионских синапси симпатичких и парасимпатичких система, неуромускуларног плака добровољних мишића и нервних завршетака спланхничних живаца који окружују секреторне ћелије надбубрежне медуле.
Као што се и очекивало, ефекти слични онима за ацетилхолин могу бити произведени супстанцама које могу стимулисати холинергичне рецепторе (парасимпатомиметици) или блокирају деловање ацетилхолинестеразе (антихолинестеразе). Паралелно са тим, ефекти ацетилхолина могу бити блокирани супстанцама које се могу везати за холинергичне рецепторе, што их чини недоступнима да покупе сигнал који преноси ацетилхолин (антихолинергици). Погледајмо неке примјере.
Кураре узрокује смрт мишићном парализом, блокирајући дјеловање ацетилхолина на мишићне мембране (гдје се налазе никотински рецептори); Физостигмин, с друге стране, продужава дејство ацетилхолина блокирањем холинестеразе, док отров црне удовице стимулише вишак ослобађања. Нервни гасови такође блокирају овај ензим, узрокујући да ацетилхолин остане везан за своје рецепторе; Летални ефекат ових гасова је користан за испитивање ефеката интеракције између ацетилхолина и његових мускаринских рецептора: кашаљ, стезање у грудима, бронхијална хиперсекреција до плућног едема, мучнина, повраћање, дијареја, повећана саливација, миоза и тешкоће у виду, смањење срчане фреквенције до хапшења и уринарна инконтиненција. С друге стране, услед акумулације ацетилхолина у никотинским рецепторима, јављају се симптоми као што су: бледило коже, тахикардија, артеријска хипертензија, хипергликемија и промене које утичу на мишићно-скелетни систем, посебно астенија и лако исцрпљивање мишића, тремор и грчеви. За акумулацију ацетилхолина скелетна мускулатура се може парализовати и може доћи до смрти парализом мишићних контракција. Коначно, ефекти на централни нервни систем укључују тоничко-клоничне контракције епилептиформног типа, све до депресије респираторних центара и до смрти. То се обично дешава због асфиксије услед парализе дијафрагме и интеркосталних мишића. Боток, отровни токсин који се користи у инфинитезималним концентрацијама у естетској медицини, такође има везе са ацетилхолином; у ствари, својим деловањем спречава његово ослобађање из везикула. На тај начин Боток изазива флацидну парализу мишића, постајући смртоносна када јако захваћа респираторне; у том смислу се супротставља дјеловању тетануса, карактеризираног спастичном парализом која је, међутим, независна од ацетилколина. Пилокарпин, лек који се углавном користи у офталмологији за сужавање зенице и стимулисање сузе очију (корисно у лечењу глаукома) је мускарински агонист; у ствари, везује се за мускаринске ацетилколинске рецепторе. У том смислу, пилокарпин се супротставља дејству атропина, који је уместо мускаринског антагониста и као такав инхибира активност парасимпатичких (парасимпатолитичких). Атропин блокира мускаринске рецепторе, док кураре блокира никотинске рецепторе.
