Anticholinesterase, een van de geneesmiddelen die de vernietiging van de neurotransmitter acetylcholine door het enzym acetylcholinesterase in het zenuwstelsel voorkomen. Acetylcholine geeft zenuwimpulsen door in het parasympatisch zenuwstelsel, d.w.z. dat deel van het autonome zenuwstelsel dat afscheiding induceert, gladde spieren samentrekt en bloedvaten verwijdt. Doordat anticholinesterase de vernietiging van acetylcholine verhindert, kunnen hoge niveaus van deze neurotransmitter worden opgebouwd op de plaatsen waar deze werkzaam is, waardoor het parasympatische zenuwstelsel wordt gestimuleerd en op zijn beurt de hartwerking wordt vertraagd, de bloeddruk wordt verlaagd, de secretie wordt verhoogd en de gladde spieren worden samengetrokken.
Physostigmine en neostigmine behoren tot de belangrijkste anticholinesterasen. Deze geneesmiddelen worden slechts voor enkele klinische toepassingen gebruikt, hoofdzakelijk om de samentrekkingen van maag en darmen te versterken (bij de behandeling van obstructies van het spijsverteringskanaal) en om de spiersamentrekkingen in het algemeen te versterken (bij de behandeling van myasthenia gravis). Anticholinesterase-geneesmiddelen die in de kliniek op grotere schaal worden gebruikt, zijn die welke acetylcholinesterase in de hersenen remmen. De meest nuttige toepassing van dergelijke middelen is bij de behandeling van de ziekte van Alzheimer, waarbij een verminderde overdracht van acetylcholine bijdraagt tot de neuropathologie van de ziekte. Wanneer de afbraak van acetylcholine wordt geremd, kunnen de niveaus van de neurotransmitter tot vrijwel normaal terugkeren en wordt de degeneratie van neuronen – en daarmee de degeneratie van cognitieve vermogens – vertraagd. Middelen die voor dit doel zijn ontwikkeld zijn onder meer donepezil, tacrine en galantamine. De potentieel gevaarlijke bijwerkingen van deze geneesmiddelen hebben het gebruik ervan echter beperkt. De levertoxiciteit van tacrine bijvoorbeeld heeft de verkrijgbaarheid ervan op recept beperkt. Hoewel donepezil, dat als Aricept op de markt wordt gebracht, marginale voordelen bleek te bieden bij sommige personen met beginnende Alzheimer, is het gebruik ervan in de eerste plaats beperkt tot personen met een laat stadium van de ziekte, voor wie de voordelen groter zijn dan de risico’s van bijwerkingen.
Veel anticholinesterasen zijn bij toediening in hoge doses ernstig toxisch, omdat ze hun effect bereiken door een voortdurende stimulatie van het parasympatische zenuwstelsel. Parathion en malathion zijn dus zeer effectieve landbouwinsecticiden, terwijl sarin, tabun en soman zenuwgassen zijn die zijn ontworpen voor gebruik in chemische oorlogsvoering om misselijkheid, braken, stuiptrekkingen en de dood bij mensen te veroorzaken.