Acetylcholín a výživa

Písmo: A- | A+

Nevyhnutná molekula v autonómnom nervovom systéme, vďaka ktorej pohyb nie len kostrového svalstva, ale aj toho hladkého vie byť uskutočnený. Úlohu v správnom fungovaní pečene a centrálnej nervovej sústavy má práve acetylcholín.

Pohyb je jednou z primárnych vlastností človeka, ktorú vo väčšine prípadov môže vykonávať. Odoslaný elektrický impulz z mozgu neukončuje tento dej, avšak je nevyhnutý k jeho stimulovaní. V minulom článku (Dopamín a výživa) bol opísaný dopamín a jeho funkcia v motorickom systéme človeka. Dopamín stimuluje primárnu motorickú kôru, ktorá nasledovne tzv. cholinergickými neurónmi stimuluje syntézu a vylučovanie acetylcholínu do synaptickej štrbiny, kde sa viaže na receptory nikotínové (N1, N2) alebo muskarínové (M1, M2, M3, M4, M5). Acetylcholín si svoju rolu našiel nie len v inervácii kostrového svalstva, ale aj toho srdcového a hladkého. Medzi hladké svalstvo patria orgány tráviaceho, vylučovacieho, dýchacieho a vaskulárneho systému (tepny, žily,...). Navyše, acetylcholín moduluje kognitívne procesy, bdelosť a odmeňovací systém.

Funkcia a mechanizmy

Acetylcholín je jeden z hlavných neurotransmiterov v tzv. autonómnom nervovom systéme. Autonómny nervový systém môže byť taktiež nazvaný aj ako ten, ktorý sprostredkuje, keďže prenáša vyslané signály z centrálnej nervovej sústavy, a následne inervuje orgány a tkanivá. Tento systém je rozdelený na ďalšie dva, a nimi sú sympatickýparasympatický nervový systém, tiež nazývané sympatikus a parasympatikus. Sympatikus pôsobí fyziologickou odpoveďou zvanou „boj alebo útek“ ,a parasympatikus presne opačne, „odpočinok a trávenie“. Tieto odpovede sú vzájomne kontrastné, a každou sú vykonávané iné funkcie. Odpoveď „boj alebo útek“ je využitá pri stresovej odpovedi na vonkajšie podnety. Hladiny kortizolu, adrenalínu, noradrenalínu, dopamínu a taktiež aj testosterónu sú zvýšené, čo napomáha telo udržať v homeostáze (stav telesnej rovnováhy) napriek stresovej udalosti. Zvýšenie hladiny kortizolu a adrenalínu zvyšuje hladiny glukózy v krvi pomocou procesov glykogenézia a následnej glykogenolýzy, a glykolýza, čo zabezpečuje väčšie množstvo energie pre organizmus. Kortizol premieňa mastné kyseliny v energiu potrebnú pre svalovú činnosť, a potláča funkcie imúnneho systému, laicky povedané, kvôli tomu, že telo nepotrebuje využívať a sústrediť energiu na činnosť imúnneho systému počas stresovej situácie. Ďalej sa zvyšuje kontraktilita srdca, dýchanie, potláča sa trávenie, cievy sa začnú sťahovať (vazokonstrikcia), čo aj inhibuje (blokuje) erekciu a nastáva relaxácia močového mechúra. Naopak pri odpovedi „odpočinok a trávenie“ sa hladina adrenalínu, noradrenalínu a kortizolu musí znížiť, aby ako z názvu vyplýva, trávenie a „relaxácia“ ďalších orgánov mohla byť uskutočnená. V tejto odpovedi pôsobí acetylcholín presne opačnými mechanizmami. Hladina glukózy v krvi nie je zvýšená, imúnny systém nie je potlačovaný, a celkový metabolizmus v tráviacom systéme začne byť zvyšovaný.

Autonómny nervový systém (zdroj: Google)
Autonómny nervový systém (zdroj: Google) 

Acetylcholín vzhľadom na hladkú svalovinu inervuje a spôsobuje kontrakcie podobným spôsobom ako u kostrového svalstva. Tento mechanizmus by v prípade kostrového svalstva nemohol byť uskutočnený bez špeciálnej štruktúry, tzv. neuromuskulárnej platničky. Táto štruktúra slúži, aby prepojila neurón s kostrovým svalom, a tým aj sprostredkovala komunikáciu centrálnej nervovej sústavy so svalovým systémom. V neuromuskulárnej platničke je acetylcholín syntetizovaný z acetylkoenzýmu A (acetyl-CoA)cholínu. Nasledovne je vylúčený vo vezikulách do synaptickej štrbiny, kde sa viaže buď na ionotropné nikotínové alebo na metabotropné muskarínové receptory. Ionotropné receptory sú typy receptorov, ktoré využívajú ióny (kladné a záporné) pri generovaní akčného potenciálu. Po naviazaní acetylcholínu, spôsobujú zvýšený vtok extracelulárneho sodíka do buniek kostrového svalstva, a tým aj generovanie akčného potenciálu. Akčný potenciál následne spôsobuje vtok vápnikových iónov do sarkolemy, čo je membrána sarkomera (základná štruktúrna jednotka kostrového svalu). Sarkomera sa skladá z bielkovín myozín, aktíntroponín, ktoré keď sú spojené (spôsobené vápnikovými iónmi), stávajú sa solídnymi, a to spôsobuje kontrakciu kostrového svalu. Pri tomto procese je vyžadovaná chemická energia ATP (Adenozíntrifosfát), ktorá je nasledovne premenená na mechanickú energiu. Naopak metabotropné muskarínové receptory sú spriahnuté s G proteínom, čo znamená, že pri prenose signálov alebo vykonaní určitého mechanizmu využívajú G proteín. Tieto receptory sa nachádzajú v hladkých svaloch. Ako príklad môžem uviesť srdce, kde sa acetylcholín viaže na muskarínové receptory typu 2 (M2), a spôsobuje pokles kontraktility a vodivosti (akčných potenciálov) srdca. Na druhej strane, v gastrointestinálnom trakte po naviazaní na M2 receptory zvyšuje motilitu a sekréciu žalúdočnej štavy (HCl).

ATP musí byť rozložená, aby mohla byť použitá. Za tento proces je zodpovedný horčík, ktorý umožňuje rozloženie ATP na ADP+ a H+ (skrz hydrolýzu), a tým aj poskytne plnú mechanickú energiu pre svalstvo, ktoré môže nasledovne pracovať. Z tohto dôvodu je dôležité mať dostatočný príjem cholína, vápnika a horčíka. Cholín je syntetizovaný spolu s acetyl-CoA na acetylcholín, ktorý spôsobuje generovanie akčného potenciálu, aby spôsobil vtok vápnikových iónov do sarkolemy. Vápnik je dôležitý, pretože umožňuje spojenie aktínových a myozínových filamentov, čo urobí sval solídnym (stiahne sa). A nakoniec, horčík je dôležitý v rozložení ATP na mechanickú energiu, ktorá je nevyhnutná pre prácu svalu. Deficity týchto látok spôsobujú svalové kŕče a zhoršenú funkciu kostrových svalov.

Aktínová-myozínová interakcia (zdroj: Google) Modrá časť je bielkovina aktín Žltá časť na aktíne je bielkovina troponín Červená časť je bielkovina myozín
Aktínová-myozínová interakcia (zdroj: Google) Modrá časť je bielkovina aktín Žltá časť na aktíne je bielkovina troponín Červená časť je bielkovina myozín 

Acetylcholín hrá významnú rolu aj v centrálnom nervovom systéme, kde stimuluje nie len odmeňovací systém, ale taktiež aj supraschiazmatické jádro hypotalamu, ktoré hrá rolu v cirkadiánnych rytmoch, čo sú cykly spánku a bdenia (viac v článku Sérotonín a výživa). Z tohto dôvodu je acetylcholín esenciálny v procese bdelosti. Taktiež je zapojený aj v procesoch učenia a pamäti, vďaka jeho pôsobení v hippokampe a amygdale. Z tohto dôvodu je využitý v redukovaní symptómov Alzheimerovej choroby. Chcel by som ešte doplniť, že obe receptory acetylcholínu (nikotínové, muskarínové) sú lokalizované v centrálnej nervovej sústave. 

Obsah v strave

Prekurzor acetylcholínu, cholín, je nevyhnutný k syntéze acetylcholínu. Jeho obsah je výdatný nie len v mäse a rybách, ale taktiež aj v zelenine a mliečnych výrobkoch. Keďže je syntetizovaný v pečeni, jeho najväčším zdrojom je pečeň. Obsahuje až 300-360mg cholínu. Ďalším veľkým zdrojom cholínu sú vajcia, konkrétne žĺtok (bielko neobsahuje cholín), a nachádza sa tu 100-150mg cholínu. Výbornými zdrojmi sú taktiež sója fazuľová, ryby (treska z pomedzí rýb má najväčší obsah cholínu), pšeničné klíčky, zemiaky, listová zelenina (kel, špenát, brokolica, karfiol, kapusta), fazule, ružičkový kel a aj syry a mlieko. Je dôležité podotknúť, že cholín je syntetizovaný z aminokyseliny L-Metionín pomocou vitamínu B12 a kyseliny listovej. Našťastie obsah tejto aminokyseliny v spomínaných produktoch je dostatočný. Odporúčaný príjem cholínu sa mení vzhľadom na vek a pohlavie človeka. Deti a adolescenti by mali prijímať denne 150-375mg cholínu. U mužov veku 18+ by mal denný príjem cholínu dosahovať 550mg za deň. Naopak u žien je denný príjem cholínu nižší a činí 425mg za deň.

Potraviny, v ktorých je obsah cholínu najvyšší (zdroj: Google)
Potraviny, v ktorých je obsah cholínu najvyšší (zdroj: Google) 

Cholín neslúži len ako prekurzor acetylcholínu, ale aj ako dôležitá molekula pre správne fungovanie pečene. Spolu s L-Metionínom transportujú tuky (cholesterol, glycerol,...) lymfatickým systémom do buniek, čím zabraňujú ich akumulovaniu v organizme. Deficity cholínu môžu spôsobiť nealkoholické tukové ochorenie pečene (NAFLD), ktoré spôsobuje hromadenie tukov v pečeni, čo nie len narúša jej správne fungovanie, ale navyše môže spôsobovať ochorenia ako sú; cirhóza pečene, steatóza pečene, fibróza pečenerakovina pečene. Fibróza pečene je predchodcom jej cirhózy. Je spôsobená nahromadením extracelulárnych proteínov a tukov, ktoré spôsobujú zápal pečene, a tým aj narúšajú jej funkciu. Zápal spôsobuje tvorenie fibróz (jaziev), ktoré pokrývajú povrch pečene. Tvorenie viac a viac fibróz narúša funkciu pečene a následne zlyháva. Nahromadenie fibróz na pečeni sa nazýva cirhóza pečene. Steatóza, taktiež nazývaná „ztučnenie pečene“ alebo „tuková degenerácia“ je abnormálne nahromadenie a následné zadržanie tukov v pečeni, čo poškodzuje ich celkové spracovanie a eliminovanie. Bežné symptómy steatózy pečene sú únava, slabosť, úbytok na telesnej hmotnosti a výražky na pokožke (najčastejšie v oblasti brucha). Steatóza môže byť taktiež spôsobená nadmerným užívaním alkoholu, kde toxíny alkoholu narúšajú funkcie pečene v spracovaní a eliminovaní tukov, a tým aj spôsobujú ich nahromadenie. Liečenie týchto ochorení závisí podľa ich príčiny. Ak sú tieto ochorenia spôsobené hepatitídou B, sú podávané antivirotiká (Entekavír, Adefovír, Tenofovír), alebo je pečeň transplantovaná. Druhá možnosť, transplantácia pečene, je aplikovaná pri hepatitíde C, z dôvodu jej nespôsobilosti ju liečiť. Pri nespôsobení týchto ochorení vírusom hepatitídy sa ich priebeh minimalizuje nasledovnými liečbami; odstránenie príjmu alkoholu, fyzická činnosť (cvičenie) a tzv. nízkosodíková diéta, ktorá slúži ako prevencia nahromadenia ascitesu (voľná tekutina v brušnej dutine spôsobená cirhózou pečene). Pri deficite cholínu sa odporúča doplňovať cholín vo forme multivitamínových minerálnych doplnkov.

Zdravá pečeň v porovnaní s pečeňou, v ktorej je akumulovaný tuk (zdroj: Google)
Zdravá pečeň v porovnaní s pečeňou, v ktorej je akumulovaný tuk (zdroj: Google) 

Zdroje:

1. Kittnar O. a kolektív. Lekárska fyziológia. 2020. 2., prepracované a doplnené vydanie, Praha. Vydavateľstvo Grada, 2020. ISBN: 978-80-247-1963-4. 

2. Mravec B. et al. Neurotransmitery. 2007, Bratislava. Tlač FABER, ISBN 80-8095-005-9.

3. Sam C, Bordoni B. Physiology, Acetylcholine. April 22, 2020. STATPEARLS.

4. LeBouef T, Yaker Z, Whited L. Physiology, Autonomic Nervous System. June 1, 2020. STATPEARLS.

5. Alshak N. M., Das M. J. Neuroanatomy, Sympathetic Nervous system. July 27 2020. STATPEARLS.

6. Tindle J, Tadi P. Neuroanatomy, Parasympathetic Nervous System. November 15, 2020. STATPEARLS.

7. Mačák J., Mačáková J., Dvoračková J. Patologie. 2019. 2., doplnené vydání, Praha. Vydavateľstvo Grada, ISBN 978-80-247-3530-6.

8. Sofuoglu M., Mooney M. Cholinergic functioning in stimulant addiction: implications for medications development. November 23, 2009. PubMed.

9. McCuller C., Jessu R., Callahan L. A. Physiology, Skeletal Muscle. August 22, 2020. STATPEARLS.

10.National Institutes of Health (NIH), Choline. July 10, 2020. NIH.

11. Brown J. M. What is Choline? An Essential Nutrient with many benefits. December 7, 2018. Healthline.

12. Mayoclinic, Cirrhosis. February 6, 2021. Mayoclinic.

13. Tolman G. K., Dalpiaz S. A. Treatment of non-alcoholic fatty liver disease. December 3, 2007. National Center for Biotechnology Information (NCBI).

14. Mayoclinic, Hepatitis B. September 4, 2020. Mayoclinic.

15. Díte, P., et al. Vnitrní lekárství. 2. vydaní. Praha: Galén, 2007. ISBN 978-80-7262-496-6.

16. Martinkova J a kolektiv.2018. Farmakologie. Praha: Vydavateľstvo GRADA, 2018. ISBN: 978-80-247-4157-4.

17. National Institutes of Health (NIH). Choline, Fact Sheet for Consumers. December 6, 2019. NIH.

18. Carlson A., Kraus G. Physiology, Cholinergic Receptors. September 6, 2020. STATPEARLS.

Skryť Zatvoriť reklamu