Acetylocholina: funkcja i mechanizm działania
Acetylocholina jest swoistym neuroprzekaźnikiem w układach somatycznego układu nerwowego oraz w synapsach zwojowych autonomicznego układu nerwowego.
Jest to substancja chemiczna, która pozwala na działanie dużej liczby neuronów, a jednocześnie umożliwia wykonywanie różnych czynności mózgu.
Był to pierwszy izolowany, konceptualizowany i scharakteryzowany neuroprzekaźnik, ponieważ według wielu naukowców jest to najbardziej „stara” substancja mózgu.
Acetylocholina została opisana farmakologicznie przez Henry'ego Halleta Delta w 1914 r., A następnie potwierdzona przez Otto Loewi jako neuroprzekaźnik.
Główna aktywność acetylocholiny leży w układzie cholinergicznym, który jest odpowiedzialny za wytwarzanie i syntezę acetylocholiny.
Jeśli chodzi o najważniejsze efekty, podkreśla skurcz mięśni, ruch, procesy trawienne i neuroendokrynne oraz aktywację procesów poznawczych, takich jak uwaga i pobudzenie.
Jak działa acetylocholina?
Jak widzieliśmy, w mózgu ssaków informacja między neuronami jest przekazywana przez substancję chemiczną zwaną neuroprzekaźnikiem.
Substancja ta jest uwalniana w synapsie w odpowiedzi na określony bodziec i po uwolnieniu przekazuje określone informacje do następnego neuronu.
Neuroprzekaźnik, który wydziela działa w wyspecjalizowanych i wysoce selektywnych miejscach receptorowych, w ten sposób, ponieważ istnieją różne typy neuroprzekaźników, każdy z nich działa w pewnych systemach.
Zatem neuron cholinergiczny może wytwarzać acetylocholinę (ale nie inne typy neuroprzekaźników), podobnie neuron cholinergiczny może wytwarzać specyficzne receptory dla acetylocholiny, ale nie dla innych typów neuroprzekaźników.
Tak więc wymiana informacji, że acetylocholina działa, jest przeprowadzana w neuronach i niektórych układach i określana jako cholinergiczna.
Aby acetylocholina działała, potrzebny jest neuron transmisyjny, który wytwarza tę substancję i neuron receptorowy, który wytwarza receptor cholinergiczny zdolny do transportu acetylocholiny, gdy jest uwalniany z pierwszego neuronu.
Jak syntetyzuje się acetylocholinę?
Acetylocholina jest syntetyzowana z choliny, niezbędnego składnika odżywczego wytwarzanego przez organizm.
Cholina gromadzi się w neuronach cholinergicznych poprzez reakcję z aktynowym CoA i pod wpływem enzymatycznym acetylotransferazy choliny.
Te trzy pierwiastki znajdują się w określonych regionach mózgu, w których wytwarzana będzie acetylocholina, dlatego acetylocholina tworzy neuroprzekaźnik należący do określonego układu, układu cholinergicznego.
Kiedy w neuronie znajdujemy te trzy substancje, które właśnie skomentowaliśmy, wiemy, że składa się on z neuronu cholinergicznego i że będzie produkował acetylocholinę poprzez oddziaływanie choliny i należących do niej elementów enzymatycznych.
Synteza acetylocholiny zachodzi wewnątrz neuronu, a konkretnie w jądrze komórki.
Po syntezie acetylocholina opuszcza jądro neuronu i przemieszcza się przez akson i dendryty, czyli części neuronu odpowiedzialne za komunikację i łączenie się z innymi neuronami.
Uwalnianie acetylocholiny
Jak dotąd widzieliśmy, co to jest, jak działa i jak wytwarzana jest acetylocholina w ludzkim mózgu.
Wiemy więc już, że funkcją tej substancji jest kojarzenie i przekazywanie określonych neuronów (cholinergicznych) z innymi specyficznymi neuronami (cholinergicznymi).
Aby wykonać ten proces, acetylocholina znajdująca się w neuronie musi zostać uwolniona, aby podróżować do neuronu odbiorczego.
Aby uwolnić acetylocholinę, wymagana jest obecność bodźca, który motywuje jej wyjście z neuronu.
Zatem, jeśli żaden inny potencjał działania nie zostanie zrealizowany przez inny neuron, acetylocholina nie będzie mogła wyjść.
I że uwalnianie acetylocholiny, potencjał czynnościowy musi dotrzeć do zakończenia nerwowego, w którym znajduje się neuroprzekaźnik.
Kiedy to się dzieje, ten sam potencjał działania generuje potencjał błonowy, co motywuje aktywację kanałów wapniowych.
Ze względu na gradient elektrochemiczny generowany jest napływ jonów wapnia, który umożliwia otwarcie barier błonowych i uwolnienie acetylocholiny.
Jak widzimy, uwalnianie acetylocholiny reaguje na mechanizmy chemiczne mózgu, w których uczestniczy wiele substancji i różne działania molekularne.
Receptory acetylocholiny
Po uwolnieniu acetylocholina pozostaje w ziemi niczyjej, to znaczy znajduje się poza neuronami i znajduje się w przestrzeni międzysynaptycznej.
Tak więc, aby synapsę można było wykonać, a acetylocholina spełniła swoją misję komunikacji z kolejnym neuronem, wymagana jest obecność substancji znanych jako receptory.
Receptory są substancjami chemicznymi, których główną funkcją jest transdukcja sygnałów emitowanych przez neuroprzekaźnik.
Jak widzieliśmy wcześniej, proces ten jest przeprowadzany selektywnie, więc nie wszyscy odbiorcy reagują na acetylocholinę.
Na przykład, receptory innego neuroprzekaźnika, takiego jak serotonina, nie będą wychwytywać sygnałów acetylocholiny, tak że może działać, aby być sprzężonym z szeregiem specyficznych receptorów.
Ogólnie receptory reagujące na acetylocholinę nazywane są receptorami cholinergicznymi.
Możemy znaleźć 4 główne typy receptorów cholinergicznych: receptory agonisty muskarynowego, receptory agonisty nikotynowego, antagoniści receptora muskarynowego i antagoniści receptora nikotynowego.
Funkcje acetylocholiny
Acetylocholina pełni wiele funkcji zarówno fizycznie, jak i psychicznie lub mózgowo.
W ten sposób ten neuroprzekaźnik jest odpowiedzialny za wykonywanie podstawowych czynności, takich jak ruch lub trawienie, a jednocześnie uczestniczy w bardziej złożonych procesach mózgu, takich jak poznanie czy pamięć.
Następnie dokonujemy przeglądu głównych funkcji tego ważnego neuroprzekaźnika.
1- Funkcje silnika
Jest to prawdopodobnie najważniejsza aktywność acetylocholiny.
Ten neuroprzekaźnik jest odpowiedzialny za wytwarzanie skurczu mięśni, kontrolowanie potencjału spoczynkowego mięśnia jelitowego, zwiększanie produkcji skoków i modulowanie ciśnienia krwi.
Działa jako łagodny środek rozszerzający naczynia krwionośne i zawiera pewien czynnik relaksujący.
2- Funkcje neuroendokrynne
Inną podstawową funkcją acetylocholiny jest zwiększenie wydzielania wazopresyny poprzez stymulację tylnego płata przysadki mózgowej.
Wazopresyna jest hormonem peptydowym, który kontroluje reabsorpcję cząsteczek wody, dlatego jej wytwarzanie ma zasadnicze znaczenie dla funkcjonowania i rozwoju neuroendokrynnego.
Podobnie acetylocholina zmniejsza wydzielanie prolaktyny w tylnym przysadce mózgowej.
3- Funkcje przywspółczulne
Acetylocholina odgrywa istotną rolę w przyjmowaniu pokarmu i funkcjonowaniu układu pokarmowego.
Ten neuroprzekaźnik odpowiada za zwiększenie przepływu krwi w przewodzie pokarmowym, zwiększa napięcie mięśniowe przewodu pokarmowego, zwiększa wydzielanie hormonalne przewodu pokarmowego i zmniejsza częstość akcji serca.
4- Funkcje sensoryczne
Neurony cholinergiczne są częścią dużego systemu wstępującego, więc uczestniczą także w procesach zmysłowych.
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 leżą w utrzymaniu świadomości, przekazywaniu informacji wzrokowej i odczuwaniu bólu.
5- Funkcje poznawcze
Pokazano, jak acetylocholina odgrywa kluczową rolę w tworzeniu wspomnień, zdolności koncentracji oraz rozwoju uwagi i logicznego rozumowania.
Ten neuroprzekaźnik zapewnia korzyści w zakresie ochrony i może ograniczyć początek upośledzenia funkcji poznawczych.
W rzeczywistości wykazano, że acetylocholina jest główną substancją dotkniętą chorobą Alzheimera.
Powiązane choroby
Jak widzieliśmy, acetylocholina uczestniczy w różnych funkcjach mózgu, tak że niedobór tych substancji może być odzwierciedlony w pogorszeniu niektórych działań omówionych powyżej.
Klinicznie acetylocholina jest związana z dwoma głównymi chorobami, chorobą Alzheimera i chorobą Parkinsona.
Alzheimer
W odniesieniu do choroby Alzheimera w 1976 r. Stwierdzono, że w różnych regionach mózgu pacjentów z tą chorobą poziomy enzymu acetylotransferazy choliny były do 90% niższe niż normalnie.
Jak widzieliśmy, enzym ten jest niezbędny do produkcji acetylocholiny, więc postulowano, że choroba Alzheimera może być spowodowana niedoborem tej substancji mózgowej.
Obecnie czynnik ten stanowi główną wskazówkę wskazującą na przyczynę choroby Alzheimera i obejmuje znaczną część uwagi naukowej i badań prowadzonych zarówno na temat choroby, jak i przygotowania ewentualnych metod leczenia.
Parkinson
Jeśli chodzi o chorobę Parkinsona, związek między przyczyną choroby a acetylocholiną jest mniej wyraźny.
Choroba Parkinsona jest chorobą, która głównie wpływa na ruch, dlatego acetylocholina może odgrywać ważną rolę w jej powstawaniu.
Jednak przyczyna choroby jest dziś nieznana, a ponadto inny neuroprzekaźnik, taki jak dopamina, odgrywa większą rolę, a większość leków na ten stan skupia się na funkcji tego neuroprzekaźnika.
Jednak ścisły związek między dopaminą i acetylocholiną sugeruje, że ten ostatni jest również ważnym neuroprzekaźnikiem w chorobie.
Co to jest neuroprzekaźnik?
Neuroprzekaźniki są biomolekułami, które przekazują informacje z jednego neuronu do kolejnego kolejnego neuronu.
Mózg jest pełen neuronów, które umożliwiają aktywność mózgu, jednak muszą być w stanie komunikować się ze sobą, aby wykonywać swoje funkcje.
W ten sposób neuroprzekaźniki są kluczowymi substancjami mózgu, które umożliwiają ich aktywność i funkcjonalność.
Transmisja informacji między jednym neuronem a innym odbywa się poprzez synapsę, to znaczy poprzez transport informacji między neuronem nadawczym a neuronem odbiorczym (lub komórką).
Dlatego synapsę tworzą neuroprzekaźniki, ponieważ to właśnie te substancje umożliwiają wymianę informacji.
Jak działa neuroprzekaźnik?
Gdy synapsa występuje, neuroprzekaźnik jest uwalniany przez pęcherzyki na końcu neuronu presynaptycznego (tego, który emituje informacje).
W ten sposób neuroprzekaźniki znajdują się wewnątrz neuronu i kiedy chcą się komunikować z innym, zostają uwolnione.
Po uwolnieniu neuroprzekaźnik przechodzi przez przestrzeń synaptyczną i działa poprzez zmianę potencjału działania w następnym neuronie, to znaczy modyfikuje fale porażenia elektrycznego neuronu, z którym chce się komunikować.
Dlatego za pomocą fali, która uwalnia neuroprzekaźnik, gdy znajduje się poza neuronem, możliwe jest wzbudzenie lub zahamowanie (w zależności od rodzaju neuroprzekaźnika) następującego neuronu.
