רוב השרירים שלנו מבצעים פעולות על פי פקודה. את הפקודה הם מקבלים ממערכת העצבים, ולנקודה שבה האות מועבר לשריר קוראים צומת עצב-שריר. האות המועבר מתורגם להתכווצות של השריר בתגובה לשחרור של מוליך עצבי (נוירוטרנסמיטור) הקרוי אצטילכולין. הסרטון שלפנינו מראה את תהליך ההעברה של האות העצבי לשריר.

צומת עצב-שריר הוא נקודה חשובה בהולכת האות העצבי. בצומת הזה מומר האות לפעולה של השריר, בתיווכו של מוליך עצבי בשם אצטילכולין. האצטילכולין מופרש מבועיות (וסיקולות) שמתאחות עם הממברנה כשהאות העצבי מגיע, ומפורק קצת לאחר מכן על ידי האנזים אצטילכולין אסטראז.

לאצטילכולין, לפיכך, יש זמן קצר מאוד להיקשר לרצפטורים בשריר ולהפעיל אותם לפני שהוא מפורק, כדי שלא תיווצר פעילות יתר של השריר. מי מכם שזוכרים את מלחמת המפרץ הראשונה יודעים שהיה אז חשש שהעירקים ישתמשו בגז עצבים על אוכלוסייה אזרחית. גז עצבים הוא פוספט אורגני (ששימש בעבר במינון נמוך גם כמדביר חרקים ופעל עליהם בצורה דומה) שיוצר חסימה בלתי הפיכה לאצטילכולין אסטראז. כלומר הגז משבית את האנזים האחראי על פירוק האצטילכולין, וכך גורם לפעילות יתר של השרירים ובסופו של דבר למוות.

קיימות שתי אסטרטגיות עיקריות להתגונן מגז עצבים – תחרות או בלימה.

כדורי הפירודיסטיגמין, שניתנו לחיילים בצבא ארה"ב במהלך המלחמה, הוא אמצעי מנע נגד חשיפה לגז עצבים – מעין חיסון זמני. הפירודיסטיגמין הוא מעכב הפיך של פעילות האצטילכולין אסטראז. היות שניתן לתפקד בצורה תקינה כשאחוז לא גבוה של האצטילכולין אסטראז מעוכב, הכדור לא פוגע במי שבולע אותו. היתרון שלו או שהוא מתחרה עם גז העצבים, תופס את הקולטנים שאליהם הוא נקשר, ומונע מהרעל להיקשר אליהם. בניגוד לגז העצבים, הפירודיסטיגמין הוא הפיך ואינו פוגע באופן קבוע באצטילכולין אסטראז. כך הוא משהה את פעולת גז העצבים ומאפשר לאדם שנפגע לקבל טיפול רפואי.

החיסרון העיקרי כאן הוא הצורך לקבל טיפול בפירודיסטיגמין פרק זמן סביר לפני הפגיעה, כדי שיספיק לחסום את האצטילכולין אסטראז. הוא לא יועיל לאדם שכבר נשם את גז העצבים.

זריקת האטרופין מעניקה טיפול מיידי לאדם שנפגע מהגז. האטרופין חוסם את אתר היעד של האצטילכולין – הקולטן המוסקריני בשריר. החומר אמנם אינו מונע מגז העצבים לפעול על יעדו, אך מחליש את השפעתו על ידי כך שהוא מונע מהכמות הרבה של האצטילכולין שמצטבר במרווח הבין-סינפטי להיקשר לקולטנים שלהם, ולכן לא מאפשר למוליך העצבי ליצור בשריר פעילות יתר.