Bài tiết acetylcholine hoặc noradrenalin của các sợi thần kinh giao cảm và phó giao cảm

Các sợi thần kinh giao cảm và phó giao cảm chủ yếu tiết ra một trong hai chất dẫn truyền synap, acetylcholine hoặc noradrenalin. Các sợi tiết ra acetylcholine được gọi là sợi cholinergic. Những sợi tiết ra noradrenalin được gọi là sợi adrenergic, là một thuật ngữ có nguồn gốc từ adrenalin, có tên tương đương là epinephrin.

Tất cả các neuron tiền hạch của cả hệ thần kinh giao cảm và hệ thần kinh phó giao cảm đều là sợi cholinergic. Acetylcholin hoặc các chất giống như acetylcholin, khi gắn vào các hạch, sẽ kích thích cả neuron hậu hạch giao cảm và phó giao cảm.

Toàn bộ hoặc gần toàn bộ các neuron hậu hạch của hệ phó giao cảm cũng là các sợi cholinergic. Ngược lại, phần lớn các neuron hậu hạch giao cảm là sợi adrenergic. Tuy nhiên, các sợi thần kinh hậu hạch giao cảm đi tới tuyến mồ hôi và có thể là một số nhỏ các mạch máu là sợi cholinergic.

Như vậy, toàn bộ hoặc gần như toàn bộ các tận cùng thần kinh của hệ phó giao cảm đều tiết acetylcholin. Gần như tất cả các tận cùng thần kinh của hệ giao cảm đều tiết noradrenalin, tuy nhiên một vài sợi tiết ra acetylcholine. Các chất dẫn truyền thần kinh này tác động tới các cơ quan khác nhau và gây ra các đáp ứng giao cảm hoặc phó giao cảm tương ứng. Do đó, acetylcholin được gọi là một chất truyên dẫn truyền thần kinh phó giao cảm và noradrenalin được gọi là một chất dẫn truyền thần kinh giao cảm.

Cấu trúc hóa học của acetylcholin và noradrenalin như sau:

Cơ chế bài tiết và loại bỏ chất dẫn truyền thần kinh tại tận cùng của sợi hậu hạch:

Sự bài tiết Acetylcholin và Noradrenalin tại tận cùng của sợi hậu hạch

Một số ít tận cùng thần kinh của các sợi hậu hạch, đặc biệt là các sợi thần kinh phó giao cảm, tương tự như synap thần kinh – cơ nhưng kích thước nhỏ hơn rất nhiều. Nhiều sợi thần kinh phó giao cảm và hầu hết tất cả các sợi giao cảm chỉ đơn thuần tiếp xúc với các tế bào của các cơ quan đích khi chúng đi qua, hoặc trong một số trường hợp, chúng tận hết trong các mô liên kết nằm sát cạnh các tế bào mà chúng chi phối. Tại vị trí các sợi này tiếp xúc hoặc đi gần với các tế bào chịu kích thích, chúng thường có các đoạn phình ra được gọi là “varicosities”, các bọc chất dẫn truyền thần kinh là acetylcholin hoặc noradrenalin được tổng hợp và dự trữ trong các cấu trúc này. Cũng trong cấu trúc này có một số lượng lớn ty thể cung cấp lượng ATP cần thiết cho quá trình tổng hợp acetylcholin và noradrenalin.

Khi điện thế hoạt động lan truyền tới các sợi tận cùng, quá trình khử cực sẽ làm gia tăng tính thấm của màng tế bào với ion canxi, cho phép các ion này khuếch tán vào bên trong các tận cùng thần kinh hoặc các túi phình (varicosities). Các ion canxi sẽ gây giải phóng các bọc chứa các chất dẫn truyền thần kinh.

Sự tổng hợp của Acetycholin, sự phân hủy sau khi chế tiết, và thời gian tác dụng

Acetylcholin được tổng hợp ở các tận cùng thần kinh và các túi phình (varicosities) của các sợi thần kinh của hệ cholinergic, nơi chúng được dự trữ tập trung với nồng độ cao trong các bọc cho đến khi được giải phóng. Phản ứng hóa học cơ bản của quá trình này như sau:

                              Choline acetyltransferase

Acetyl-CoA  + Choline ------------------> Acetylcholine

Một khi acetylcholine được giải phóng vào mô bởi tận cùng thần kinh của hệ cholinergic, nó sẽ tồn tại trong mô một vài giây đồng thời thực hiện chức năng truyền đạt tín hiệu thần kinh của mình. Sau đó, acetylcholin sẽ bị phân hủy thành ion acetat và cholin dưới sự xúc tác của enzyme acetylcholinesterase, enzyn này liên kết với collagen và glycosaminoglycan trong các mô liên kết tại chỗ. Cơ chế này giống như quá trình truyền đạt thông tin và sự phân hủy của acetylcholin sảy ra tại các synap thần kinh cơ của hệ vận động. Cholin sẽ được vận chuyển trở lại các đầu tận cùng thần kinh, nơi chúng được tái sử dụng nhiều lần để tổng hợp các phân tử acetylcholin mới.

Sự tổng hợp của Noradrenalin, sự phân hủy và thời gian tác dụng

Quá trình tổng hợp của noradrenalin bắt đầu trong sợi trục của các tận cùng thần kinh thuộc hệ adrenergic tuy nhiên nó hoàn thiện trong các bọc chế tiết. Các bước cơ bản như sau:

                     Hydroxylation

1. Tyrosine ----------------------->Dopa

                  Decarboxylation

2. Dopa---------------------------->Dopamine

3. Transport of dopamine into the vesicles

                         Hydroxylation

4. Dopamine---------------------------->Norepinephrine

Trong tuỷ thượng thận, phản ứng diễn ra thêm một bước nữa để chuyển 80% noradrenalin thành adrenalin:

                                  Methylation

5. Norepinephrine----------------------->Epinephrine

Sau khi noradrenalin được tiết ra bởi các tận cùng thần kinh, nó sẽ bị loại bỏ theo ba cách: (1) tái sử dụng bởi quá trình vận chuyển chủ động, loại bỏ từ 50% đến 80% lượng noradrenalin được tiết ra; (2) Khuếch tán xa khỏi các tận cùng thần kinh vào dịch ngoại bào và sau đo vào trong máu, loại bỏ hầu hết lượng noradrenalin còn lại; (3) Một phần nhỏ bị phân hủy bởi enzyme của mô (một trong số đó là MAO, được tìm thấy trong các tận cùng thần kinh, và enzym còn lại là catechol-O-methyl transferase, có mặt phổ biến trong mô).

Bình thường, sau khi noradrenalin được tiết trực tiếp vào mô, nó có tác dụng trong chỉ một vài giây, thể hiện rằng sự tái hấp thu và khuếch tán khỏi mô diễn ra nhanh chóng. Tuy nhiên, noradrenalin và adrenalin tiết vào máu bởi tuyến thượng thận vẫn có tác dụng cho tới khi chúng khuếch tán vào một số mô, nơi chúng bị phá hủy bởi catechol-O-methyl transferase; phản ứng này diễn ra chủ yếu tại gan. Do đó, khi được chế tiết vào máu, cả noradrenalin và adrenalin vẫn có tác dụng từ 10 đến 30 giây, tuy nhiên tác dụng của chúng sẽ hết hoàn toàn trong từ 1 đến vài phút.