Synapsen sind Verbindungsstellen zwischen Zellen, die die Übertragung chemischer Botschaften ermöglichen. Die zum Senden von Nachrichten verwendeten Chemikalien sind als Neurotransmitter bekannt, und eine wichtige Art von Neurotransmittern ist Acetylcholin. Eine cholinerge Synapse ist eine Lücke, in der ein Neuron, das Acetylcholin produziert, Nachrichten an andere Neuronen oder Skelettmuskelzellen sendet.
Nachrichten können an einer cholinergen Synapse durch zwei Arten von Rezeptoren übermittelt werden: ionotrop und metabotrop. Ionotrope Rezeptoren binden in die Synapse freigesetztes Acetylcholin und öffnen Ionenkanäle in der Membran der Empfängerzelle. Die resultierende Polarisationsänderung bewirkt, dass der Empfänger feuert oder das Feuer unterlässt, je nachdem, welche Art von Ionen empfangen wird.
Metabotrope Rezeptoren funktionieren mit Proteinen. Nachdem Acetylcholin einen Rezeptor an einer cholinergen Synapse bindet, wird ein weiteres Protein aktiviert. Dieses Protein, ein sogenannter Second Messenger, kann eine Vielzahl von Wirkungen auf die Zelle haben. Es kann dazu führen, dass sich ein Ionenkanal öffnet, oder es kann zu Veränderungen in der Zelle selbst führen.
Diese Art von Synapse ist für die Muskelbewegung unerlässlich. Jedes Neuron, das Nachrichten an den Muskel sendet, tut dies über eine cholinerge Synapse. Das freigesetzte Acetylcholin öffnet Ionenkanäle in der Muskelzelle und bewirkt, dass sie sich zusammenzieht. Einige bakterielle Toxine können die Freisetzung von Acetylcholin verhindern und können lebensbedrohliche Auswirkungen haben, indem sie Muskelkontraktionen verhindern, die die Atmung unterstützen.
Um die kontinuierliche Aktivierung von Zellen zu verhindern, muss diese Chemikalie nach Gebrauch aus der Synapse entfernt werden. Die Empfängerzelle in der Synapse nimmt Acetylcholin in ihre Zellmembran auf. Enzyme wie Acetylcholinesterase bauen diesen Neurotransmitter dann ab. Neuronen produzieren kontinuierlich Acetylcholin, um sicherzustellen, dass es bei Bedarf freigesetzt werden kann.
Das Gehirn und das zentrale Nervensystem enthalten auch Neuronen, die Acetylcholin freisetzen. Dabei kann die cholinerge Synapse verschiedene Prozesse beeinflussen. Das Gedächtnis ist ein wichtiger Prozess, an dem diese Synapsen beteiligt sind. Lernen scheint die Verbindung dieser Synapsen zu stärken, indem es die postsynaptische oder Empfängerzelle empfindlicher für Acetylcholin macht. Es wird angenommen, dass die Alzheimer-Krankheit Gedächtnisprobleme verursacht, indem sie Zellen schädigt, die diesen Neurotransmitter produzieren, wodurch synaptische Verbindungen geschwächt werden.
Synapsen, an denen Acetylcholin beteiligt ist, helfen, Signale zu modulieren, die von anderen Neuronen gesendet werden. Viele Neuronen können chemische Botschaften von mehreren verschiedenen Synapsen empfangen. Als Modulator kann Acetylcholin Zellen daran hindern, zu feuern und Nachrichten zu leiten, anstatt das Feuern zu fördern. Die Aktivität an der cholinergen Synapse liefert in diesen Fällen Input, der Signale von anderen Zellen regulieren kann. Hemmungssignale, die an diesen Synapsen stark genug sind, werden andere erregende Übertragungen außer Kraft setzen.