Nikotinische Acetylcholinrezeptoren sind spezialisierte Proteine in Nervenzellen, die auf den Neurotransmitter Acetylcholin (ACh) reagieren. Sie treten an vielen Stellen im Körper auf, insbesondere an den Verbindungsstellen, an denen Nervenzellen mit den Muskeln in Kontakt treten, und senden die elektrischen Signale, die den Muskelzellen befehlen, sich zusammenzuziehen. Die Bewegung der Skelettmuskulatur beruht auf den nikotinischen Acetylcholinrezeptoren, um ihre Rückmeldung vom Gehirn und Rückenmark zu erhalten. Wenn Krankheiten die Rezeptorfunktion beeinträchtigen, kann der Verlust der willkürlichen Muskelkontrolle zu einer Lähmung führen.
Acetylcholin ist der Neurotransmitter, durch den Nerven die Kontraktion von Muskelzellen bewirken, und ist daher entscheidend für alle willkürlichen Bewegungen der Gliedmaßen und aller Körperteile, die von der Skelettmuskulatur kontrolliert werden. Wie viele andere chemische Botenstoffe in lebenden Systemen bindet ACh an spezielle Proteine, sogenannte Rezeptoren, die in die Membran der Muskelzellen eingebettet sind, und verursacht eine chemische Reaktion, die zu einer Muskelkontraktion führt. Es gibt zwei Arten von ACh-Rezeptoren, die auch als cholinerge Rezeptoren bezeichnet werden: Nikotin und Muskarin, die jeweils nach der Chemikalie – außer Acetylcholin – benannt sind, die an den Rezeptor bindet und ihn aktiviert.
Im Zentralnervensystem moderieren nikotinische Acetylcholinrezeptoren die chemischen Bahnen, die die Erregungsbahnen des Gehirns unterstützen, die für Wachheit, Wachsamkeit und Aufmerksamkeit verantwortlich sind. ACh-Rezeptoren im Gehirn hemmen oft die Aktivierung neuronaler Gruppen in diesen Signalwegen. Im peripheren Nervensystem befinden sich nikotinische ACh-Rezeptoren an den Nerven, die neuromuskuläre Verbindungen mit der Skelettmuskulatur bilden. Wenn beispielsweise das Signal zur Bewegung eines Muskels im Bein von der Großhirnrinde des Gehirns gesendet wird, übermitteln nikotinische ACh-Rezeptoren an den Nerven des entsprechenden Beinmuskels diese Informationen an den Muskel.
Nikotinische Acetylcholinrezeptoren wurden nach der Beobachtung benannt, dass das in Tabakprodukten enthaltene chemische Nikotin an diesen Rezeptoren die gleiche Reaktion auslöst wie Acetylcholin. Nikotin bewirkt die Öffnung der Natriumkanäle der Rezeptoren und startet die chemische Kaskade, die zu einer Muskelkontraktion führt. Aus diesem Grund haben Tabakkonsum und Nikotinentzug muskuläre Auswirkungen, einschließlich der Zuckungen, die mit der Raucherentwöhnung verbunden sind. Die muskarinischen Acetylcholinrezeptoren, die eine Kontraktion der glatten Muskulatur bewirken, reagieren auf das chemische Muscarin, aber nicht auf Nikotin.
Krankheiten, die die nikotinischen ACh-Rezeptoren befallen, führen oft zu Lähmungen und zum Verlust des normalen Muskeltonus. Einige lähmende Neurotoxine binden auch an die nikotinischen Acetylcholin-Rezeptoren, aber anstatt sie zu aktivieren, blockieren diese Toxine die Rezeptoren vollständig von der Signalisierung des Muskels. Dadurch kann der Nerv keine Muskelkontraktion auslösen. In ähnlicher Weise zerstört die Autoimmunerkrankung Myasthenia gravis die nikotinischen Acetylcholinrezeptoren, indem sie Antikörper gegen sie produziert und sie zu Zielen des Immunsystems macht, was zu schwerer Muskelschwäche führt.