Acetylcholin
Medizinische Expertise: Dr. med. NonnenmacherQualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer. nat. Frank Meyer
Letzte Aktualisierung am: 7. September 2026Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.
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Der Botenstoff Acetylcholin spielt innerhalb des menschlichen Körpers eine wichtige Rolle, da er bei zahlreichen Vorgängen im zentralen Nervensystem sowie im vegetativen Nervensystem zum Einsatz kommt. In der Therapie von Alzheimerpatienten werden Präparate eingesetzt, die einen indirekten Einfluss auf den Wirkstoff haben, indem sie das Enzym hemmen, das für dessen Abbau verantwortlich ist. Als direkter Wirkstoff wird Acetylcholin in der Augenheilkunde bei operativen Eingriffen am Auge verwendet. Dies ist dann der Fall, wenn eine schnelle Verengung der Pupille für den Eingriff notwendig ist.
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Was ist Acetylcholin?
Bei Acetylcholin handelt es sich um einen der wichtigsten Neurotransmitter im menschlichen Organismus. Es handelt sich bei diesem Wirkstoff um eine quartäre Ammoniumverbindung, die bereits 1921 in ihrer Funktion als Neurotransmitter entdeckt wurde.
Der Pharmakologe Otto Loewi hatte mit Froschherzen experimentiert und dabei entdeckt, dass die Herzschlagfrequenz nicht ausschließlich durch elektrische Weiterleitung gesteuert wird. Denn die Flüssigkeit aus der Umgebung des Herzens bei einem beliebigen Frosch hatte den Herzschlag auch bei beliebigen anderen Fröschen verlangsamt. Als er nach dem Grund dafür suchte, stieß er auf den Neurotransmitter.
Dieser wurde zunächst als Vagusstoff bezeichnet. Henry Hallett Dale, der ebenfalls an der chemischen Übertragung der Nervenimpulse gearbeitet hatte, definierte den Wirkstoff später als Acetylcholin. Für ihre Grundlagenforschung wurden Dale und Loewi 1936 gemeinsam mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet.
Chemisch ist Acetylcholin der Ester aus Essigsäure und Cholin. Aufgebaut wird er in den Nervenendigungen durch das Enzym Cholinacetyltransferase, das die Acetylgruppe des Acetyl-Coenzyms A auf das Cholin überträgt; anschließend wird der fertige Botenstoff in kleine Bläschen verpackt und dort bis zur Freisetzung gespeichert. Trifft ein elektrisches Signal an der Nervenendigung ein, strömt Calcium in die Zelle, und die Bläschen entleeren sich in den schmalen Spalt zwischen den Zellen. Das Cholin, das beim anschließenden Abbau frei wird, nimmt die Nervenendigung wieder auf und verwendet es erneut; der Körper wirtschaftet mit diesem Baustein also sparsam.
Acetylcholin wirkt nicht an einem einzigen Rezeptortyp, sondern an zwei Familien, die nach den Stoffen benannt sind, mit denen sie sich im Labor gezielt ansprechen lassen: den nikotinischen und den muskarinischen Rezeptoren. Die nikotinischen Rezeptoren sind selbst Ionenkanäle und öffnen sich innerhalb von Sekundenbruchteilen; sie sitzen an der motorischen Endplatte, in den Schaltstellen des vegetativen Nervensystems und im Nebennierenmark. Die muskarinischen Rezeptoren geben ihr Signal dagegen über Mittlerproteine in das Zellinnere weiter und wirken langsamer, dafür anhaltender; sie finden sich am Herzen, an der glatten Muskulatur von Bronchien, Magen, Darm und Blase sowie an den Drüsen. Diese Zweiteilung erklärt, warum ein und derselbe Botenstoff so unterschiedliche Wirkungen hervorruft und warum die Warnhinweise zu diesem Wirkstoff gerade Bronchien, Magen und Herzschlag betreffen.
Die Bedeutung der frühen Arbeiten reicht über den einzelnen Stoff hinaus. Bis dahin galt die Reizübertragung zwischen Nervenzellen als rein elektrischer Vorgang; der Nachweis, dass eine Zelle eine andere über einen freigesetzten Stoff beeinflusst, begründete die Vorstellung der chemischen Signalübertragung, auf der die heutige Arzneitherapie des Nervensystems beruht. Auch die Unterscheidung der beiden Rezeptorfamilien geht auf diese Zeit zurück. Sie ergab sich daraus, dass zwei pflanzliche Gifte jeweils nur einen Teil der Acetylcholinwirkungen nachahmten und damit sichtbar machten, dass es nicht einen Angriffspunkt gibt, sondern zwei.
Pharmakologische Wirkung
Eine Schlüsselrolle nimmt Acetylcholin in der motorischen Endplatte ein, wo Erregungszustände von der Nervenfaser auf die anliegende Muskelfaser übertragen werden. Darüber hinaus gewährleistet der Wirkstoff die Reizübertragung zwischen den Nervenzellen des vegetativen Nervensystems.
Acetylcholin kommt hier sowohl im Sympathikus als auch im Parasympathikus vor. Auch im zentralen Nervensystem nimmt der Wirkstoff eine wichtige Rolle als Transmitter ein.
Kognitive Prozesse beispielsweise funktionieren nur dann reibungslos, wenn eine ausreichend hohe Konzentration von Acetylcholin vorhanden ist. Das wird beispielsweise bei der Alzheimer’schen Krankheit deutlich. Diese neurodegenerative Erkrankung, von welcher vor allem ältere Patienten betroffen sind, geht etwa mit einem Absterben von Nervenzellen, die Acetylcholin produzieren, einher.
Diesem Acetylcholinmangel wird in der Alzheimer-Therapie dadurch entgegenzuwirken versucht, indem Acetylcholinesterasehemmer verabreicht werden. Das Enzym Acetylcholinesterase wird dadurch darin gehemmt, Acetylcholin zu Essigsäure und Cholin aufzuspalten. Weil Acetylcholin an den verschiedensten Rezeptoren wirkt, darunter auch solche, die von Nikotin stimuliert werden, nimmt man an, dass Acetylcholin auch wichtig für den Lernprozess und den Antrieb ist. Hier fehlt allerdings noch der Nachweis durch empirische Studien.
Für die Anwendung als Arzneistoff ist die chemische Natur des Moleküls entscheidend: Acetylcholin trägt eine dauerhaft positiv geladene Ammoniumgruppe. Geladene Moleküle überwinden die Blut-Hirn-Schranke kaum, sodass von außen zugeführtes Acetylcholin das Gehirn nicht erreicht. Aus demselben Grund lässt sich der Acetylcholinmangel bei der Alzheimer-Krankheit nicht durch die Gabe des Botenstoffs selbst ausgleichen; der Umweg über die Hemmung des abbauenden Enzyms ist keine Umständlichkeit, sondern der einzig gangbare Weg.
Hinzu kommt die außerordentlich kurze Lebensdauer des Moleküls. Acetylcholin wird nicht nur im synaptischen Spalt zerlegt, sondern ebenso im Blut und in der Darmwand, sodass eine Aufnahme über den Mund wirkungslos bliebe und auch eine Zufuhr in die Vene nur einen flüchtigen Effekt hätte. Ein Arzneistoff, der seinen Wirkort binnen Sekunden verliert, taugt nur dort, wo er unmittelbar an das Zielgewebe gebracht werden kann. Wo eine länger anhaltende cholinerge Wirkung gewünscht ist, greift die Arzneitherapie deshalb auf Stoffe zurück, die dem Acetylcholin ähneln, aber langsamer abgebaut werden, oder auf Hemmstoffe des Abbauenzyms.
Medizinische Anwendung & Verwendung
Verabreicht wird Acetylcholin ausschließlich in der Augenheilkunde, unter anderem, um die erweiterte Pupille nach Operationen wieder zu verengen. Grundsätzlich wird der Wirkstoff genutzt, wenn Eingriffe am vorderen Abschnitt der Augen vorgenommen werden und dafür eine schnelle und komplette Engstellung der Pupille notwendig ist. Denn physiologisch wird die Engstellung durch das vegetative Nervensystem ausgelöst, sofern ausreichend starke Lichtimpulse auf das Auge treffen.
Ein weiteres Einsatzgebiet sind sogenannte Katarakt-Operationen am Auge. Dieser Begriff ist im Volksmund als Grauer Star bekannt, weil bei einem Katarakt im fortgeschrittenen Stadium eine graue Färbung hinter der Pupille sichtbar wird. Alljährlich werden in Deutschland mehrere Hunderttausend Operationen durchgeführt, bei welchen die getrübte Linse durch ein künstliches Implantat ersetzt wird. Diese Operationen zählen zu den häufigsten chirurgischen Eingriffen am Auge überhaupt.
Zu den charakteristischen Symptomen des Grauen Stars gehört der langsame und schmerzlose Verlust der Sehschärfe. Darüber hinaus sehen die betroffenen Patienten vieles nur noch verschwommen und leiden unter einer zunehmenden Blendungsempfindlichkeit. Diese resultiert daraus, dass das Licht durch die Trübung sehr diffus gebrochen wird. Verwendet wird Acetylcholin außerdem bei der sogenannten Iridektomie. Bei diesem Eingriff wird ein Einstich am Rand der Hornhaut vorgenommen, durch den sich Verwachsungen beseitigen lassen.
Der Wirkstoff ist in Deutschland als Fertigarzneimittel zur Anwendung am Auge verkehrsfähig und unterliegt der Verschreibungspflicht; die Arzneimittelverschreibungsverordnung führt Acetylcholin für die parenterale Anwendung, also für die Zufuhr unter Umgehung des Verdauungsweges. Geliefert wird es als Trockensubstanz, die erst unmittelbar vor dem Eingriff mit einer Lösung angesetzt wird, weil das Molekül sich in wässriger Lösung von selbst zersetzt. Eingebracht wird es in der Regel unmittelbar in die eröffnete vordere Augenkammer; für Augentropfen eignet sich der Stoff nicht, weil die geladene Molekülstruktur ihn daran hindert, in nennenswerter Menge durch die Hornhaut zu dringen.
Der gewünschte Effekt tritt binnen Sekunden ein und lässt ebenso rasch wieder nach. Für die Zeit nach dem Eingriff spielt der Wirkstoff daher keine Rolle mehr; eine Nachbehandlung mit Acetylcholin gibt es nicht.
Verabreichung & Dosierung
Acetylcholin, ein Neurotransmitter, wird in der Medizin selten direkt verabreicht, da es schnell von Cholinesterasen abgebaut wird. Dennoch gibt es spezifische Situationen, in denen es klinisch eingesetzt wird, meist in Form von intraokulären Injektionen im Rahmen von Eingriffen der Augenheilkunde, um die Pupille zu verengen (Miosis).
Bei der Anwendung von Acetylcholin sind verschiedene Aspekte zu beachten:
Dosierung: Die Dosierung von Acetylcholin muss exakt berechnet werden, da bereits kleine Mengen eine starke Wirkung haben. Die übliche Dosis richtet sich nach Indikation und Anwendungszweck und wird vom Operateur festgelegt.
Verabreichungsform: In der Augenheilkunde wird Acetylcholin direkt in den vorderen Augenabschnitt injiziert. Es wird selten systemisch verabreicht, da es schnell abgebaut wird und Nebenwirkungen haben kann.
Kontraindikationen: Acetylcholin sollte bei Patienten mit bekannten Allergien oder Überempfindlichkeiten gegen den Wirkstoff vermieden werden. Vorsicht ist auch bei Personen mit Asthma, Magengeschwüren oder bestimmten Herzerkrankungen geboten.
Nebenwirkungen: Typische Nebenwirkungen können Kopfschmerzen, niedriger Blutdruck, langsamer Herzschlag und Krämpfe im Magen-Darm-Trakt sein. Eine Überdosierung kann zu lebensbedrohlichen Nebenwirkungen wie Atemnot führen.
Die Anwendung von Acetylcholin sollte immer unter Aufsicht eines medizinischen Fachpersonals erfolgen, um eine genaue Dosierung sicherzustellen und Nebenwirkungen zu minimieren.
Risiken & Nebenwirkungen
Direkte Nebenwirkungen weist Acetylcholin nur selten auf. Allerdings darf es unter anderem wegen seiner pupillenverengenden Wirkung nicht in kosmetischen Mitteln enthalten sein. Dies ist in der EU-Richtlinie über kosmetische Mittel, die 1976 erlassen wurde, festgehalten. Diese Richtlinie wurde 2013 durch die EU-Kosmetikverordnung (EG) Nr. 1223/2009 abgelöst, die die Liste der verbotenen Stoffe fortführt.
Der Grund für die geringe Zahl direkter Nebenwirkungen liegt in der Anwendungsweise: Die am Auge eingebrachte Menge ist winzig, und was davon in den Kreislauf gelangt, wird binnen Sekunden zerlegt. Treten dennoch Beschwerden auf, folgen sie dem muskarinischen Wirkmuster, also einem verlangsamten Herzschlag, einem Abfall des Blutdrucks, vermehrter Speichel- und Bronchialsekretion oder Krämpfen im Bauchraum. Solche Reaktionen sind an ihrem Muster erkennbar und lassen sich mit einem Gegenspieler am muskarinischen Rezeptor behandeln.
Am Auge selbst sind darüber hinaus Trübungen und Schwellungen der Hornhaut beschrieben. Sie lassen sich nicht in jedem Fall vom Einfluss des Eingriffs und der übrigen Bestandteile der Lösung trennen.
Kontraindikationen
Acetylcholin, obwohl selten systemisch verwendet, kann in bestimmten medizinischen Anwendungen Kontraindikationen aufweisen, die eine Nutzung unsicher oder unangebracht machen. Als Gegenanzeige führt die Fachinformation des in Deutschland verkehrsfähigen Präparats allein die Überempfindlichkeit auf; die übrigen der folgenden Punkte benennen Umstände, unter denen besondere Vorsicht geboten ist:
Überempfindlichkeit: Personen, die allergisch oder überempfindlich auf Acetylcholin oder verwandte Substanzen reagieren, sollten es nicht verwenden, da dies zu schweren allergischen Reaktionen führen kann.
Asthma: Acetylcholin kann die Bronchien verengen und bei Asthma-Patienten zu schweren Atemproblemen führen. Daher ist Vorsicht bei Menschen mit bekannter Asthmaerkrankung geboten.
Magengeschwüre: Acetylcholin kann die Sekretion von Magensäure erhöhen, was das Risiko für Blutungen und Verschlimmerungen bei Menschen mit Magengeschwüren erhöht.
Herz-Kreislauf-Erkrankungen: Bei Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen, insbesondere Bradykardie oder niedrigem Blutdruck, kann Acetylcholin die Herzfrequenz weiter senken und den Blutdruck reduzieren, was zu Kreislaufproblemen führen kann.
Hypotension: Personen mit niedrigem Blutdruck (Hypotension bzw. Hypotonie) können nach Acetylcholin-Gabe eine Verschlechterung ihres Zustands erleben, da es den Blutdruck weiter senken kann.
Schwangerschaft und Stillzeit: Die Auswirkungen von Acetylcholin auf Schwangerschaft und Stillzeit sind nicht ausreichend erforscht. Es sollte daher nur verwendet werden, wenn es unbedingt notwendig ist und der potenzielle Nutzen das Risiko überwiegt.
Bei der Anwendung von Acetylcholin sind eine sorgfältige Abwägung der Risiken und eine genaue Überwachung erforderlich, um die Sicherheit der Patienten zu gewährleisten.
Interaktionen mit anderen Medikamenten
Acetylcholin, ein Neurotransmitter, der hauptsächlich in der Augenheilkunde verwendet wird, kann aufgrund seiner Wirkungsweise potenziell mit anderen Medikamenten interagieren. Hier sind einige der wichtigsten Interaktionen zu beachten:
Cholinesterasehemmer: Medikamente wie Neostigmin und Pyridostigmin, die Cholinesterase hemmen, können die Wirkung von Acetylcholin verstärken, indem sie den Abbau des Neurotransmitters verlangsamen. Diese Wechselwirkung kann zu übermäßigen cholinergen Wirkungen führen.
Anticholinergika: Medikamente, die eine anticholinerge Wirkung haben, wie Atropin und Scopolamin, wirken als Gegenspieler von Acetylcholin und können dessen Wirkung abschwächen oder aufheben.
Beta-Blocker: Diese Medikamente, die zur Behandlung von Bluthochdruck und Herzproblemen eingesetzt werden, können die kardiovaskulären Effekte von Acetylcholin beeinflussen. Dies könnte zu einer zusätzlichen Verlangsamung der Herzfrequenz und einem niedrigeren Blutdruck führen.
Calciumkanalblocker: Diese Medikamente, die häufig bei Bluthochdruck und Herzerkrankungen verschrieben werden, können die kardiovaskulären Wirkungen von Acetylcholin ebenfalls beeinflussen.
Opioide: Einige Opioide hemmen die Freisetzung von Acetylcholin, was zu einer verringerten cholinergen Aktivität führt. Dies kann das Risiko von Nebenwirkungen wie einer verlangsamten Darmtätigkeit erhöhen.
Aufgrund dieser möglichen Interaktionen ist es wichtig, den Einsatz von Acetylcholin sorgfältig zu überwachen und es nur unter ärztlicher Aufsicht anzuwenden, um das Risiko von Nebenwirkungen und unerwünschten Arzneimittelwechselwirkungen zu minimieren.
Ordnet man diese Wechselwirkungen, bleiben zwei Grundmuster übrig. Das erste betrifft den Abbau: Alles, was die Cholinesterasen hemmt, verlängert die Verweildauer des Botenstoffs und verstärkt seine Wirkung. Das zweite betrifft den Rezeptor: Stoffe, die dort binden, ohne ihn in Gang zu setzen, nehmen dem Acetylcholin den Platz weg und schwächen seine Wirkung ab. Alles Übrige sind Wirkungen, die sich am selben Organ addieren, etwa am Reizleitungssystem des Herzens. Für die Anwendung am Auge fallen diese Zusammenhänge allerdings weniger ins Gewicht als für eine systemische Zufuhr, weil die eingebrachte Menge klein und die Wirkdauer sehr kurz ist.
Alternative Behandlungsmethoden
Wenn Acetylcholin nicht vertragen wird, gibt es alternative Behandlungsmethoden und Wirkstoffe, die je nach Indikation und Anwendungsfall eingesetzt werden können. Im Bereich der Augenheilkunde, wo Acetylcholin häufig für die intraoperative Pupillenverengung (Miosis) verwendet wird, können andere Mittel wie Pilocarpin oder Carbachol als Alternativen dienen. Beide Medikamente haben eine ähnliche Wirkung auf die Pupille, indem sie die cholinergen Rezeptoren stimulieren, jedoch mit einer längeren Wirkdauer.
In anderen medizinischen Kontexten, in denen eine cholinerge Wirkung erwünscht ist, können Acetylcholinesterasehemmer wie Neostigmin und Pyridostigmin verwendet werden. Diese Medikamente hemmen das Enzym Acetylcholinesterase und erhöhen dadurch indirekt die Menge an natürlichem Acetylcholin im synaptischen Spalt, was eine ähnliche Wirkung erzielt.
Für die Behandlung von Erkrankungen, die auf eine gestörte cholinerge Übertragung zurückzuführen sind, wie z. B. Myasthenia gravis, werden oft Medikamente eingesetzt, die indirekt die cholinerge Aktivität steigern. Dazu gehören Pyridostigmin und Neostigmin.
Die Auswahl eines geeigneten Medikaments hängt stark von der spezifischen Indikation, den Patientencharakteristika und dem gewünschten Wirkprofil ab. Daher ist eine gründliche medizinische Bewertung und eine enge Zusammenarbeit mit einem Arzt unerlässlich, um die sicherste und effektivste Alternative zu finden.
Quellen
- Graefe, K.-H., Lutz, W., Bönisch, H.: Duale Reihe Pharmakologie und Toxikologie.
ISBN: 9783131692924
- Freissmuth, M., Offermanns, S., Böhm, S. (Hrsg.): Pharmakologie und Toxikologie.
ISBN: 9783662684696
- Pape, H.-C., Kurtz, A., Silbernagl, S. (Hrsg.): Physiologie.
ISBN: 9783132446083
- Brandes, R., Lang, F., Schmidt, R. F. (Hrsg.): Physiologie des Menschen.
ISBN: 9783662564677
- Heinrich, P. C., Müller, M., Graeve, L., Koch, H.-G. (Hrsg.): Löffler/Petrides Biochemie und Pathobiochemie.
ISBN: 9783662602652