ACETYLOCHOLINA: FUNKCJE, SYNTEZA, MECHANIZM DZIAŁANIA - NEUROPSYCHOLOGIA - 2026

Acetylocholiny jest neurotransmiterem w niektórych systemach i somatyczny układ nerwowy zwój synapsy autonomicznego układu nerwowego. Jest to substancja chemiczna, która umożliwia funkcjonowanie dużej liczbie neuronów, a jednocześnie umożliwia wykonywanie różnych czynności mózgu.

Acetylocholina była pierwszym neuroprzekaźnikiem wyizolowanym, skonceptualizowanym i charakteryzującym się tym, co zdaniem wielu naukowców jest „najstarszą” substancją w mózgu. Został opisany farmakologicznie przez Henry'ego Halleta Delta w 1914 roku i został później potwierdzony przez Otto Loewi jako neuroprzekaźnik.

Struktura cząsteczkowa acetylocholiny

Główna aktywność acetylocholiny przypada na układ cholinergiczny, który jest odpowiedzialny za produkcję i syntezę acetylocholiny. Jeśli chodzi o najważniejsze efekty, podkreśla skurcz mięśni, ruch, procesy trawienne i neuroendokrynne oraz aktywację procesów poznawczych, takich jak uwaga i podniecenie.

Jak działa acetylocholina?

W mózgu ssaków informacje między neuronami są przekazywane przez substancję chemiczną zwaną neuroprzekaźnikiem. Substancja ta jest uwalniana w synapsie w odpowiedzi na określony bodziec, a po uwolnieniu przekazuje określone informacje do następnego neuronu.

Wydzielany neuroprzekaźnik działa na wyspecjalizowane i wysoce selektywne miejsca receptorów, dlatego, ponieważ istnieją różne typy neuroprzekaźników, każdy z nich działa w określonych układach.

Neuron cholinergiczny może wytwarzać acetylocholinę (ale nie inne typy neuroprzekaźników), podobnie może wytwarzać specyficzne receptory dla acetylocholiny, ale nie dla innych typów neuroprzekaźników.

Wymiana informacji prowadzona przez acetylocholinę odbywa się w określonych neuronach i układach zwanych cholinergicznymi.

Aby acetylocholina działała, potrzebny jest neuron-przekaźnik do wytworzenia tej substancji oraz neuron receptorowy do wytworzenia receptora cholinergicznego, który jest w stanie transportować acetylocholinę, gdy jest uwalniana z pierwszego neuronu. Na poniższym obrazie widać, jak acetylocholina jest uwalniana do neuroprzekaźników mięśni:

Synteza

Zdjęcie mikroskopowe jądra podstawnego Meynerta produkującego acetylocholinę w ośrodkowym układzie nerwowym. Źródło: Nephron

Acetylocholina jest syntetyzowana z choliny, niezbędnego składnika odżywczego wytwarzanego przez organizm. Cholina gromadzi się w neuronach cholinergicznych poprzez reakcję z actylo-CoA oraz pod enzymatycznym wpływem acetylotransferazy cholinowej.

Te trzy pierwiastki znajdują się w określonych obszarach mózgu, w których wytwarzana będzie acetylocholina, dlatego acetylocholina tworzy neuroprzekaźnik należący do określonego układu, układu cholinergicznego.

Kiedy znajdziemy te trzy substancje w neuronie, o którym właśnie rozmawialiśmy, wiemy, że składa się on z neuronu cholinergicznego i że ten neuron będzie wytwarzał acetylocholinę poprzez oddziaływanie choliny i odpowiednich elementów enzymatycznych.

Synteza acetylocholiny zachodzi w neuronie, a konkretnie w jądrze komórki. Po zsyntetyzowaniu acetylocholina opuszcza jądro neuronu i przemieszcza się przez akson i dendryty, czyli części neuronu odpowiedzialne za komunikację i łączenie się z innymi neuronami.

Wydanie

Cząsteczki acetylocholiny. Źródło: utworzone za pomocą zestawu danych i bezpłatnego programu Rasmol.

Wiemy już, że funkcja tej substancji polega na kojarzeniu i komunikowaniu się określonych neuronów (cholinergicznych) z innymi określonymi neuronami (cholinergicznymi). Aby wykonać ten proces, acetylocholina znajdująca się w neuronie musi zostać uwolniona, aby dotrzeć do neuronu biorcy.

Do uwolnienia acetylocholiny potrzebna jest obecność bodźca, który motywuje jej wyjście z neuronu. Jeśli nie ma potencjału czynnościowego wykonywanego przez inny neuron, acetylocholina nie będzie mogła wyjść.

Aby acetylocholina została uwolniona, potencjał czynnościowy musi dotrzeć do zakończenia nerwowego, w którym znajduje się neuroprzekaźnik. Kiedy tak się dzieje, ten sam potencjał czynnościowy generuje potencjał błonowy, co motywuje do aktywacji kanałów wapniowych.

Ze względu na gradient elektrochemiczny generowany jest napływ jonów wapnia, który umożliwia otwarcie barier membranowych i uwolnienie acetylocholiny.

Jak widać, uwalnianie acetylocholiny jest odpowiedzią na mechanizmy chemiczne w mózgu, w których uczestniczy wiele substancji i różne działania molekularne.

Odbiorcy

Struktura receptora nikotynowego. Źródło: Opossum58

Po uwolnieniu acetylocholina pozostaje na ziemi niczyjej, to znaczy poza neuronami i znajduje się w przestrzeni międzysynaptycznej. Aby synapsa mogła zostać zrealizowana i acetylocholina wypełniła swoją misję komunikowania się z kolejnym neuronem, wymagana jest obecność substancji zwanych receptorami.

Receptory to substancje chemiczne, których główną funkcją jest przekazywanie sygnałów emitowanych przez neuroprzekaźnik. Proces ten odbywa się selektywnie, więc nie wszystkie receptory reagują na acetylocholinę.

Na przykład receptory innego neuroprzekaźnika, takiego jak serotonina, nie będą odbierać sygnałów acetylocholiny, więc aby działały, muszą być sprzężone z szeregiem określonych receptorów.

Ogólnie receptory reagujące na acetylocholinę nazywane są receptorami cholinergicznymi. Możemy znaleźć 4 główne typy receptorów cholinergicznych: receptory agonistów muskarynowych, receptory agonistów receptorów nikotynowych, receptory antagonistów muskarynowych i receptory antagonistów receptorów nikotynowych.

Funkcje acetylocholiny

Przetwarzanie acetylocholiny w synapsie. Źródło: Smedlib, na podstawie oryginalnej pracy Pancrata

Acetylocholina pełni wiele funkcji zarówno na poziomie fizycznym, jak i psychologicznym czy mózgowym. Ten neuroprzekaźnik jest odpowiedzialny za wykonywanie podstawowych czynności, takich jak ruch czy trawienie, a jednocześnie uczestniczy w bardziej złożonych procesach mózgowych, takich jak poznanie czy pamięć.

Poniżej omówimy główne funkcje tego ważnego neuroprzekaźnika.

Funkcje motoryczne

Jest to prawdopodobnie najważniejsze działanie acetylocholiny. Ten neuroprzekaźnik jest odpowiedzialny za wywoływanie skurczu mięśni, kontrolowanie potencjału spoczynkowego mięśni jelit, zwiększanie produkcji kolców i modulowanie ciśnienia krwi.

Działa łagodnie jako środek rozszerzający naczynia krwionośne i zawiera pewien czynnik rozluźniający.

Funkcje neuroendokrynne

Inną kluczową rolą acetylocholiny jest zwiększenie wydzielania wazopresyny poprzez stymulację tylnego płata przysadki.

Wazopresyna jest hormonem peptydowym, który kontroluje reabsorpcję cząsteczek wody, dlatego jej produkcja jest niezbędna dla rozwoju i funkcji neuroendokrynnej.

Podobnie acetylocholina zmniejsza wydzielanie prolaktyny w tylnej części przysadki mózgowej.

Funkcje przywspółczulne

Acetylocholina odgrywa ważną rolę w przyjmowaniu pokarmu i funkcjonowaniu układu pokarmowego.

Ten neuroprzekaźnik odpowiada za zwiększenie przepływu krwi w przewodzie pokarmowym, zwiększenie napięcia mięśni żołądkowo-jelitowych, zwiększenie wydzielania endokrynologicznego przewodu pokarmowego i spowolnienie akcji serca.

Funkcje sensoryczne

Neurony cholinergiczne są częścią wielkiego układu wstępującego, więc uczestniczą również w procesach czuciowych. System ten zaczyna się w pniu mózgu i unerwia duże obszary kory mózgowej, w których znajduje się acetylocholina.

Główne funkcje sensoryczne związane z tym neuroprzekaźnikiem to utrzymanie świadomości, przekazywanie informacji wzrokowych i postrzeganie bólu.

Funkcje poznawcze

Wykazano, że acetylocholina odgrywa kluczową rolę w tworzeniu wspomnień, zdolności do koncentracji oraz rozwoju uwagi i logicznego rozumowania.

Ten neuroprzekaźnik zapewnia korzyści ochronne i może ograniczyć występowanie zaburzeń poznawczych. W rzeczywistości wykazano, że acetylocholina jest główną substancją dotkniętą chorobą Alzheimera.

Powiązane choroby

Szlak acetylocholiny w ośrodkowym układzie nerwowym. Źródło: BruceBlaus

Acetylocholina uczestniczy w różnych funkcjach mózgu, dlatego niedobór tych substancji może przekładać się na pogorszenie niektórych z omówionych powyżej czynności.

Klinicznie acetylocholina została powiązana z dwiema głównymi chorobami, chorobą Alzheimera i chorobą Parkinsona.

Alzheimera

Jeśli chodzi o chorobę Alzheimera, w 1976 r. Stwierdzono, że w różnych regionach mózgu pacjentów z tą chorobą poziom enzymu acetylotransferazy choliny był do 90% niższy niż normalnie.

Enzym ten jest niezbędny do produkcji acetylocholiny, dlatego postulowano, że choroba Alzheimera może być spowodowana niedoborem tej substancji mózgowej.

Obecnie czynnik ten jest główną wskazówką co do przyczyny choroby Alzheimera i obejmuje wiele uwagi naukowej i badań prowadzonych zarówno nad chorobą, jak i nad opracowaniem możliwych metod leczenia.

Parkinsona

W przypadku choroby Parkinsona związek między przyczyną choroby a acetylocholiną jest mniej jasny. Parkinsona to choroba, która wpływa głównie na ruch, dlatego acetylocholina może odgrywać ważną rolę w jej genezie.

Przyczyna choroby jest dziś nieznana, a dodatkowo inny neuroprzekaźnik, taki jak dopamina, wydaje się odgrywać ważniejszą rolę, a większość leków na tę patologię koncentruje się na funkcji tego neuroprzekaźnika.

Jednak bliski związek między dopaminą a acetylocholiną sugeruje, że ta ostatnia jest również ważnym neuroprzekaźnikiem w chorobie.

Bibliografia

1. Perry E, Walker M, Grace J, Perry R. Myślisz o acetylocholinie: neurotransmitter korelat świadomości? TINS 1999; 22-6, 273-80.
2. McMahan UJ. Struktura i regulacja agryny. W: Koelle GB. Sympozjum dotyczące synapsy cholinergicznej. Life Science, Vol. 50. Nowy Jork: Pergamon Press; 1992, s. 93-4.
3. Changeux JP, Devillers-Thiéry A. Chemouilli P. Receptor acetylocholiny: białko „allosteryczne” zaangażowane w komunikację wewnątrzkomórkową. Science 1984; 225: 1335–45.
4. Duclert A, Chengeux JP. Ekspresja genu receptora acetylocholiny w rozwijającym się połączeniu nerwowo-mięśniowym. Physiol Rev 1995; 75: 339–68.
5. Bosboom JL, Stoffers D, Wolters ECh. Rola acetylocholiny i dopaminy w otępieniu i psychozach w chorobie Parkinsona. J Neural Transm 2003; 65 (Suppl): 185–95.
6. Montgomery, SA i Corn, TH (red.) Psychopharmacology of Depression Oxford University Press, British Association for Psychopharmacology, Monographs No. 13, 1994.