一、前言
乙酰胆碱（ACh）是一种有机化学物质，也是人体中最丰富的神经递质之一，可在多种动物的大脑和身体中充当神经递质的作用（神经细胞释放的化学信息），可向其他细胞（如神经元，肌肉细胞和腺体）发送信号细胞，在中枢神经系统（CNS）和周围神经系统（PNS）中都可以找到它。
乙酰胆碱的名称源自其结构。它是由乙酸和胆碱组成的化合物。胆碱能突触是那些通过乙酰胆碱介导的突触。干扰乙酰胆碱活性的物质称为抗胆碱能药。
乙酰胆碱的结构在大脑中，乙酰胆碱起神经递质和神经调节剂的作用。大脑包含许多胆碱能区，每个区都有不同的功能。例如在唤醒，注意力，记忆和动机中起重要作用。
乙酰胆碱（ACh）也已在非神经起源和微生物的细胞中被发现。近来，与其合成，降解和细胞摄取有关的酶可以追溯到单细胞真核生物的早期起源。
二、为什么乙酰胆碱如此重要？
为什么乙酰胆碱在体内如此重要？它具有许多关键功能，影响神经递质功能的疾病或药物可能会削弱其中的许多功能。
乙酰胆碱是神经肌肉连接处使用的神经递质，换句话说，它是神经系统运动神经元释放以激活肌肉的化学物质。这种特性意味着影响胆碱能系统的药物可能具有非常危险的作用，从麻痹到抽搐。乙酰胆碱也是植物神经系统的神经递质，既是交感神经系统的内部递质，又是副交感神经系统释放的最终产物。乙酰胆碱是副交感神经系统的主要神经递质。
乙酰胆碱的功能概况乙酰胆碱存在于所有运动神经元中，刺激肌肉收缩。从胃和心脏的运动到睫毛的眨眼，人体的所有运动都涉及这种重要的神经递质的作用。
它也存在于许多脑神经元中，并在诸如记忆和认知等心理过程中发挥重要作用。乙酰胆碱的严重消耗与阿尔茨海默氏病有关。
三、“金子”是如何被发掘的？
乙酰胆碱不仅是最常见的化学信使，而且还是最早被发现的神经递质。
年，阿道夫·冯·拜尔（AdolfvonBaeyer）解析了胆碱和乙酰胆碱的结构，并合成了两种物质，在研究中将后者称为“乙酰神经蛋白”。胆碱是乙酰胆碱的前体，这也解释了胆碱注射可以降低动物的血压的现象。乙酰胆碱在年被认为具有生物活性，当时里德·亨特（ReidHunt（–））和勒内·德·塔维（RenédeM.Taveau）发现即便使用很小的剂量对降低血压也有很好的效果。
年，亚瑟·J·埃文斯（ArthurJ.Ewins）首先从大自然中提取乙酰胆碱。年下半年，亨利·哈利特·戴尔（HenryHallettDale）概述了乙酰胆碱对各种类型的外周突触的影响，并且还指出，即使以1纳克的剂量，它也可以通过皮下注射降低猫的血压。
神经递质的概念在年之前是未知的，当时OttoLoewi指出迷走神经分泌了一种刺激心肌的物质，将其命名为vagusstoff（“迷走神经物质”），注意到它是胆碱的结构类似物，并怀疑它就是乙酰胆碱。在年，Loewi和E.Navratil推断该化合物很可能是乙酰胆碱，因为迷走神经物质和合成的乙酰胆碱在与含有乙酰胆碱降解酶（现在称为胆碱酯酶）的组织裂解液接触时会失去活性。该结论被广泛接受，后来的研究也证实了乙酰胆碱作为神经递质的功能。
年，HHDale和O.Loewi因在乙酰胆碱和神经冲动有关的研究而获得了诺贝尔生理和医学奖。
年诺贝尔生理和医学奖得主四、乙酰胆碱在体内发挥着什么样的作用？
1.中枢神经系统
在中枢神经系统中，乙酰胆碱对可塑性，唤醒和反馈有多种作用。当我们醒处于清醒状态时，乙酰胆碱在提高机敏性方面起着重要的作用，同时在保持注意力以及学习和记忆方面也起着重要的作用。
已经证明脑中胆碱能系统（产生乙酰胆碱）的损伤与与阿尔茨海默症中记忆缺陷有关。乙酰胆碱也被证明可以促进快速眼动睡眠。
在脑干中，乙酰胆碱起源于脑桥脚核和外侧被盖核，统称为中脑桥盖膜区或桥脑脑膜复合体。在基底前脑中，它起源于梅纳特基底核和内侧中隔核。
神经元之间的连接此外，乙酰胆碱在纹状体中起着重要的内部传递作用，纹状体是基底神经节的一部分，它由胆碱能中间神经元释放。在人类，非人类的灵长类动物和啮齿动物中，这些中间神经元对环境刺激作出反应，该反应在时间上与黑质的多巴胺能神经元的反应一致。
破坏乙酰胆碱功能的药物和物质可能对身体产生负面影响，甚至可能导致死亡。这种物质的例子包括某些类型的农药和神经*气。如寡妇蜘蛛的*液通过引起乙酰胆碱的释放而起作用。当一个人被一个黑寡妇咬伤时，他们的乙酰胆碱水平急剧上升，导致严重的肌肉收缩，痉挛，瘫痪甚至死亡。
乙酰胆碱途径2.自主神经系统
在自主神经系统控制广泛的非自主和无意识的身体机能。它的主要分支是交感神经系统和副交感神经系统。广义上讲，交感神经系统的功能是动员身体采取行动，经常遇到的场景是战斗还是逃跑；副交感神经系统的功能是使身体处于休息，再生，消化和繁殖的状态。这两个系统都需要借助乙酰胆碱的力量，但方式不同。
在示意图上，交感神经系统和副交感神经系统的组织方式基本相同：中枢神经系统中的神经节前神经元向位于自主神经节的神经元发送投影，神经元将输出的投影发送至身体的几乎所有组织。在这两个分支的内部连接中，从中枢神经系统到植物神经节的突起，都使用乙酰胆碱作为神经递质来支配（或激发）神经节神经元。在副交感神经系统中，输出连接（从神经节神经元到不属于神经系统的组织的投影）也释放乙酰胆碱，但作用于*蕈碱受体。在交感神经系统中，输出连接主要释放去甲肾上腺素，尽管乙酰胆碱会在一些位置释放，例如汗腺的汗泌运动神经支配。
副交感神经系统的组成和连接3.记忆
乙酰胆碱已经以多种方式参与到学习和记忆中。抗胆碱能药物莨菪碱会损害人类和动物外界新信息的获取的能力。在动物中，对新皮质的乙酰胆碱供应供应的破坏会损害辨别与学习的能力，而对海马区和邻近皮质区域的乙酰胆碱供应的破坏会导致健忘症。
4.神经肌肉接头
乙酰胆碱是神经系统用来激活骨骼肌（一种横纹肌）的物质。与平滑肌组织不同，平滑肌组织是参与各种主动运动的肌肉，平滑肌组织参与各种非主动活动，例如食物通过胃肠道的运动和血管的收缩。骨骼肌由位于脊髓或少数情况下位于脑干的运动神经元直接控制。这些运动神经元通过运动神经发送至轴突，它们从轴突出来以神经肌肉连接的方式连接到肌纤维。
当运动神经元产生动作电位时，它沿着神经迅速行进，直到到达神经肌肉接头，然后在该处启动电化学过程，使乙酰胆碱释放到突触前末端和肌纤维之间的空间中。然后，乙酰胆碱分子与肌肉细胞膜上的烟碱离子通道受体结合，导致离子通道打开，钠离子流入肌肉细胞，启动一系列反应，最终产生肌肉收缩。
因为乙酰胆碱在肌肉活动中起着重要作用，所以影响这种神经递质的药物会导致各种程度的运动中断甚至瘫痪。
例如，大脑可能发出一个信号来移动右臂。信号通过神经纤维传递到神经肌肉接头。信号通过乙酰胆碱神经递质通过该连接处传递，从而在那些特定的肌肉中触发所需的响应。
肌肉收缩过程肌肉收缩过程：当肌肉从运动神经元接收信号时，肌肉就会收缩。神经肌肉接头是信号交换的部位。在脊椎动物中，该过程的步骤如下：（1）动作电位到达轴突末端。（2）钙离子流入轴突末端。（3）乙酰胆碱被释放到突触间隙中。（4）乙酰胆碱与突触后受体结合。（5）这种结合导致离子通道打开，并使钠离子流入肌肉细胞。（6）钠离子跨膜流入肌肉细胞产生动作电位，引起肌肉收缩。
5.细胞效应
像许多其他生物活性物质一样，乙酰胆碱通过结合并激活位于细胞表面的受体而发挥作用。乙酰胆碱受体主要分为两类：烟碱型和*蕈碱型。它们以能够选择性激活特定受体命名：*蕈碱是蘑菇形*蝇（Amanitamuscaria）中发现的一种化合物。
烟碱乙酰胆碱受体是钠、钾和钙离子的配体门控离子通道，换句话说，它们是嵌入细胞膜中的离子通道，当乙酰胆碱结合到细胞膜上时能够从关闭状态切换到打开状态。在打开状态下，它们允许离子通过。烟碱受体主要有两种类型，称为肌肉型和神经元型。肌肉型受体的主要位于肌肉细胞上。神经元型受体位于自主神经节（交感神经和副交感神经）以及中枢神经系统。
突触中的乙酰胆碱加工6.血管效应
血清中的乙酰胆碱通过与血管内皮细胞的*蕈碱受体结合而直接影响血管张力。这些细胞通过增加一氧化氮的产生作出反应，促进周围的平滑肌松弛，从而导致血管舒张。
血管和血细胞示意图7.疾病：重症肌无力
病重症肌无力，其特征是肌肉无力和疲劳，当主体产生抗体对抗乙酰胆碱烟碱受体时，从将会抑制乙酰胆碱正确的信号传输。竞争性抑制乙酰胆碱酯酶的药物（例如，新斯的明，*扁豆碱或主要是吡啶斯的明）能够有效地治疗该疾病。它们使内源性释放的乙酰胆碱有更多的时间与其各自的受体相互作用，然后被突触间隙（神经和肌肉之间的空间）中的乙酰胆碱酯酶灭活。
肌无力综合征五、乙酰胆碱在体内是如何运转的？
1.乙酰胆碱的合成
胆碱乙酰基转移酶（CAT）：如图所示，ACh是通过胆碱乙酰基转移酶通过一步反应催化合成的。与所有神经末梢蛋白一样，CAT在胆碱能细胞内产生，并沿轴突向下运输至神经末梢。CAT和ACh都可以在整个神经元中找到，轴突末端处的浓度最高。CAT的存在是神经元胆碱能的特殊标记，只有胆碱能神经元才包含CAT。
Ach生物合成中的限速步骤是胆碱和乙酰辅酶A的可用性，也就是原料的供应。在神经元活动增强的过程中，线粒体中乙酰辅酶A的浓度将会上调，对神经突触间隙末端的胆碱摄取量也被上调。另外一种神经递质Ca2+似乎也参与了这两个调节过程。ACh的代谢分解将会转化为胆碱和乙酸，因此大部分的胆碱是乙酰胆碱回收再利用。另一个来源于磷脂酰胆碱的分解。
乙酰胆碱合成2.乙酰胆碱的储存
神经末梢的大部分ACh包含在um的透明小泡中，胞浆中也有少量游离。囊泡结合的乙酰胆碱不能被乙酰胆碱酯酶降解。
储存囊泡对乙酰胆碱的吸收是通过使能量泵实现的。然后，酸化的囊泡使用囊泡ACh转运蛋白（VAChT）将质子交换为ACh分子。没有有用的药物可通过与ACh的储存过程相互作用来改变胆碱能功能。
乙酰胆碱的储存3.ACh的释放
ACh的释放是通过Ca2+刺激，然后通过囊泡的分裂以及与神经末梢膜融合实现的。已知许多*素会干扰这些过程并有效干扰ACh分泌。如图所示，ACh释放的肉*杆菌*素抑制了ACh的释放，而黑寡妇蜘蛛*液（BWSV）刺激了ACh的释放。
ACh的释放六、总结
通过以上基础的认识，我们不难发现乙酰胆碱之所以如此霸道，能够控制人的思维和运动是因为它有足够的本领（是一种重要的神经递质），在大脑和身体的正常功能中起着重要的作用。这种神经递质的释放和功能的阻断会导致诸如记忆和运动等方面的严重问题。
目前没有研究显示能够直接增加乙酰胆碱水平，但一些证据表明，食用胆碱（一种营养物质）可能会有所帮助。
身体需要胆碱才能使大脑和神经系统正常运作、控制肌肉并在形成健康的细胞膜维持内稳态。胆碱也是乙酰胆碱的组成部分，人们必须从饮食中摄取足够的胆碱，以产生足够水平的乙酰胆碱。许多食物都含有胆碱，包括：肉、鱼、蛋、豆子、十字花科蔬菜、全谷类、乳制品、坚果等。大多数人的饮食中摄入的胆碱不足，胆碱的推荐量为女性每天毫克和男性每天毫克。额外补充胆碱需要适量，高剂量可引起副作用，如呕吐，鱼腥体臭和肝损伤。
水果蔬菜动物研究发现，在妊娠和胎儿早期发育过程中摄入大量胆碱可改善婴儿认知功能，并有助于防止与年龄有关的记忆力下降。但目前的研究数据还十分有限，未来需要进行更多的实验以判断这样做的有效性。