Acetylcholine and ethylene: do they share similar receptors and biological action?

Abstract

From chemical point of view acetylcholine (ACh) is a quaternary ammonium salt whose biological importance is connected with its role as a neurotransmitter between neurones and other neurocellular junctions. Earlier we have postulated (Kurchii, 1998) and then confirmed (Kurchii, Kurchii, 2000) that ACh under influence of physiological solution and alkaline mixture was decomposed with releasing of ethylene. Unfortunately using gas chromatograph we could not detected another two peaks on the chromatogram (Kurchii, Kurchii, 2000). Here we identified one of two unknown peaks: it is ethylene oxide. We have revealed that ethylene oxide was released in the quantity much more than ethylene during 10-20 min of decomposition in air or in drop of physiological solution. We have concluded that biological effects of ACh can be caused by action of ethylene oxide that is a very reactive agent and this is a prompt effect for short distance. Ethylene can migrate on the long distance and cause slow effects, but it should be preliminary activated because under normal conditions (temperature and pressure) it is a very inert chemical and cannot react with any substance. Nevertheless, it can be in vivo activated in the free radical addition reactions. Also as follows from our results the question about specific receptors for ACh is questionable.

З точки зору хімії ацетилхолін (АХ) є четвертинна амонієва сполука, біологічна роль якої пов’язана з нейропередачею між нейронами та іншими нейроклітинними з’єднаннями. Раніше нами запропоновано (Kurchii, 1998), а потім і підтверджено (Kurchii, Kurchii, 2000), що АХ за дії фізіологічного розчину і лугу розкладався з утворенням етилену. На жаль, ми не змогли визначити два інших піки, отриманих на газовому хроматографі. У цій статті ми ідентифікували один із двох невідомих піків — окис етилену. Встановлено, що окис етилену виділявся в кількості значно більшій за таку ж кількість етилену в атмосфері повітря або в краплі фізіологічного розчину. З’ясовано, що біологічні ефекти ацетилхоліну можуть бути зумовлені дією окису етилену, який є хімічно активною сполукою, і це є швидка його дія на короткі відстані. Етилен же може мігрувати на далекі відстані, спричинюючи сповільнені ефекти, але тільки за умови його активації, бо за нормальних умов (температури і тиску) він є неактивною сполукою і не може вступати в реакції. Проте in vivo етилен може активуватися в реакціях приєднання вільних радикалів. Також, як свідчать здобуті дані, питання про специфічні рецептори АХ залишається дискусійним.