ACETILCOLINA: FUNCIONS, SÍNTESI, MECANISME D'ACCIÓ - NEUROPSICOLOGIA - 2025

La acetilcolina és el neurotransmissor específic en els sistemes de el sistema nerviós somàtic i en les sinapsis ganglionars de el sistema nerviós autònom. Es tracta d'una substància química que permet el funcionament d'un gran nombre de neurones i, alhora, permet la realització de diverses activitats cerebrals.

L'acetilcolina va ser el primer neurotransmissor aïllat, conceptualitzat i caracteritzat per la qual cosa segons molts científics és la substància més «vella» de el cervell. Va ser descrita farmacològicament per Henry Hallet Delt el 1914 i, posteriorment, va ser confirmada per Otto Loewi com un neurotransmissor.

Estructura molecular de l'acetilcolina

L'activitat principal de l'acetilcolina recau en el sistema colinèrgic, el qual s'encarrega de produir i sintetitzar acetilcolina. Pel que fa als seus efectes més importants, destaca la contracció muscular, el moviment, processos digestius i neuroendocrins, i l'activació de processos cognitius com l'atenció i l'excitació.

Com funciona l'acetilcolina?

En el cervell dels mamífers la informació entre les neurones es transmet a través d'un substància química anomenada neurotransmissor. Aquesta substància s'allibera en la sinapsis com a resposta a un estímul específic i a l'alliberar-se transmet un informació determinada a la següent neurona.

El neurotransmissor que es segrega actua en llocs receptors especialitzats i altament selectius, d'aquesta manera, a l'existir diferents tipus de neurotransmissors, cadascun d'ells actua en uns sistemes determinats.

Una neurona colinèrgica podrà produir acetilcolina (però no altres tipus de neurotransmissors), així mateix, podrà produir receptors específics per a l'acetilcolina però no per a un altre tipus de neurotransmissors.

L'intercanvi d'informació que realitza l'acetilcolina el porta a terme en neurones i sistemes determinats i denominats com colinèrgics.

Perquè l'acetilcolina pugui actuar requereix una neurona emissora que produeixi aquesta substància i una neurona receptora que produeixi un receptor colinèrgic que sigui capaç de transportar l'acetilcolina quan aquesta és alliberada de la primera neurona. A la següent imatge es pot apreciar com s'allibera acetilcolina a neurotransmissors musculars:

síntesi

Micrografia de el nucli basal de Meynert, que produeix acetilcolina en el sistema nerviós central. Font: Nephron

L'acetilcolina se sintetitza a partir del turó, un nutrient essencial que genera l'organisme. El turó s'acumula a les neurones colinèrgiques mitjançant una reacció amb la actil CoA i sota la influència enzimàtica del turó acetiltransferasa.

Aquests tres elements es troben en les regions específiques de el cervell en què es produirà acetilcolina, motiu pel qual l'acetilcolina confecciona un neurotransmissor pertanyent a un sistema específic, el sistema colinèrgic.

Quan en una neurona trobem aquestes tres substàncies que acabem de comentar, sabem que consta d'una neurona colinèrgica i que aquesta produirà acetilcolina mitjançant la interacció del turó i els elements enzimàtics pertanyents.

La síntesi de l'acetilcolina es realitza dins de la neurona, específicament en el nucli de la cèl·lula. Un cop sintetitzada, l'acetilcolina abandona el nucli de la neurona i viatja per l'axó i les dendrites, és a dir, les parts de la neurona que s'encarreguen de la comunicació i associació amb altres neurones.

alliberament

Molècules d'acetilcolina. Font: Created with the data set and the free program Rasmol.

Ja sabem que la funció d'aquesta substància consisteix a associar i comunicar unes neurones específiques (colinèrgiques) amb altres neurones específiques (colinèrgiques). Per realitzar aquest procés, l'acetilcolina que es troba dins de la neurona, ha de ser alliberada per viatjar fins a la neurona receptora.

Perquè l'acetilcolina pugui ser alliberada, es requereix la presència d'un estímul que motivi la seva sortida de la neurona. Si no es presencia un potencial d'acció realitzat per una altra neurona, l'acetilcolina no podrà sortir.

Perquè l'acetilcolina sigui alliberada, un potencial d'acció ha d'assolir la terminal nerviosa en què es troba el neurotransmissor. Quan això succeeix, el mateix potencial d'acció genera un potencial de membrana, fet que motiva l'activació dels canals de calci.

A causa de el gradient electroquímic, es genera un influx d'ions de calci que permeten que les barreres de la membrana s'obrin i l'acetilcolina pugui ser alliberada.

Com veiem, l'alliberament d'acetilcolina respon a mecanismes químics de el cervell en el qual participen moltes substàncies i diferents actuacions moleculars.

receptors

Estructura de l'receptor nicotínic. Font: Opossum58

Un cop alliberada, l'acetilcolina es queda en terra de ningú, és a dir, està fora de les neurones i es troba en l'espai intersinàptic. Perquè la sinapsis es pugui realitzar i l'acetilcolina pugui complir amb la seva missió de comunicar-se amb la neurona consecutiva, es requereix la presència d'unes substàncies conegudes com a receptors.

Els receptors són unes substàncies químiques que tenen com a funció principal transducir els senyals emesos pel neurotransmissor. Aquest procés es realitza de forma selectiva, de manera que no tots els receptors responen a l'acetilcolina.

Per exemple, els receptors d'un altre neurotransmissor com la serotonina, no captaran els senyals de l'acetilcolina, per la qual cosa perquè aquesta pugui funcionar ha acoblar-se a una sèrie de receptors específics.

En general, els receptors que responen a l'acetilcolina són els denominats com a receptors colinèrgics. Podem trobar 4 tipus principals de receptors colinèrgics: receptors agonistes muscarínics, receptors agonistes nicotínics, receptors antagonistes muscarínics i receptors antagonistes nicotínics.

Funcions de l'acetilcolina

Processament de l'acetilcolina en una sinapsis. Font: Smedlib, based on original work by Pancrat

L'acetilcolina té moltes funcions tant a nivell físic com a nivell psicològic o cerebral. Aquest neurotransmissor s'encarrega d'exercir activitats bàsiques com el moviment o la digestió i, alhora, participa en processos cerebrals més complexes com la cognició o la memòria.

A continuació revisem les principals funcions d'aquest important neurotransmissor.

funcions motores

És probablement l'activitat més important de l'acetilcolina. Aquest neurotransmissor s'encarrega de produir la contracció muscular, controlar el potencial de repòs de l'múscul intestinal, augmentar la producció d'espigues i modular la tensió arterial.

Actua de forma lleu com vasodilatador en els vasos sanguinis i conté un cert factor relaxant.

funcions neuroendocrines

Una altra funció fonamental de l'acetilcolina consisteix a incrementar la secreció de vasopresina per l'estimulació de l'lòbul posterior de la hipòfisi.

La vasopresina és una hormona peptídica que controla la reabsorció de molècules d'aigua, pel que la seva producció és vital per al funcionament i el desenvolupament neuroendocrí.

Així mateix, l'acetilcolina disminueix la secreció de prolactina a la hipòfisi posterior.

funcions parasimpàtiques

L'acetilcolina té un paper rellevant en la ingestió d'aliments i en el funcionament de l'aparell digestiu.

Aquest neurotransmissor s'encarrega d'incrementar el flux sanguini de l'tracte gastrointestinal, incrementa el to muscular gastrointestinal, augmenta les secrecions endocrines gastrointestinals i disminueix la freqüència cardíaca.

funcions sensorials

Les neurones colinèrgiques formen part del gran sistema ascendent, de manera que també participen en processos sensorials. Aquest sistema s'inicia en el tronc cerebral i innerva àmplies àrees de l'escorça cerebral on es troba l'acetilcolina.

Les funcions sensorials principals que s'han associat a aquest neurotransmissor radiquen en el manteniment de la consciència, la transmissió d'informació visual i la percepció de dolor.

funcions cognitives

S'ha demostrat com l'acetilcolina juga un paper crític en la formació de records, la capacitat de concentració, i el desenvolupament de l'atenció i el raonament lògic.

Aquest neurotransmissor aporta beneficis de protecció i podria limitar l'aparició de deteriorament cognitiu. De fet, s'ha demostrat com la principal substància damnificada en la malaltia d'Alzheimer és l'acetilcolina.

malalties relacionades

Recorregut de la Acetilcolina en el sistema nerviós central. Font: BruceBlaus

L'acetilcolina participa en diverses funcions cerebrals, de manera que el dèficit d'aquestes substàncies pot veure reflectit en el deteriorament d'alguna de les activitats comentades anteriorment.

Clínicament, l'acetilcolina s'ha associat amb dues malalties principals, la malaltia d'Alzheimer i la malaltia de Parkinson.

Alzheimer

Pel que fa a l'Alzheimer, el 1976 es va trobar com en diferents regions de cervell de pacients amb aquesta malaltia, es presentaven nivells de l'enzim turó acetiltransferasa de fins a un 90% més baixos del normal.

Aquest enzim és vital per a la producció d'acetilcolina, per la qual cosa es va postular que la malaltia d'Alzheimer podria estar originada per la deficiència d'aquesta substància cerebral.

En l'actualitat, aquest factor constitueix la principal pista que apunta a la causa de l'Alzheimer i abasta gran part de l'atenció científica i la investigació que es porta a terme tant sobre la malaltia com sobre la confecció de possibles tractaments.

Parkinson

Pel que fa a l'Parkinson, l'associació entre causa de la malaltia i acetilcolina es presenta d'una forma menys clara. El Parkinson és una malaltia que afecta principalment a el moviment, motiu pel qual l'acetilcolina podria jugar un paper important en la seva gènesi.

La causa de la malaltia es desconeix avui en dia i, a més, un altre neurotransmissor com la dopamina sembla jugar un paper més important i la majoria de medicaments per a aquesta patologia es centren en la funció d'aquest neurotransmissor.

No obstant això, l'estreta relació entre la dopamina i l'acetilcolina fa pensar que aquest últim sigui també un neurotransmissor important en la malaltia.

referències

1. Perry E, Walker M, Grace J, Perry R. Acetylcholine in mind: a neurotransmitter Correlate of consciousness? Tins 1999; 22-6, 273-80.
2. McMahan UJ. The structure and regulation of agrin. In: Koelle GB. Symposium on the cholinergic Synapse. Life Science, Vol. 50. New York: Pergamon Press; 1992, pàg. 93-4.
3. Changeux JP, Devillers-Thiery A. Chemouilli P. The acetylcholine receptor: an "allosteric" protein engaged in intracellular communication. Science 1984; 225: 1335-1345.
4. Duclert A, Chengeux JP. Acetylcholine receptor gene expression at the developing neuromuscular junction. Physiol Rev 1995; 75: 339-68.
5. Bosboom JL, Stoffers D, Wolters ech. El rol dels acetylcholine and Dopamine in dementia and Psychosis in Parkinson 's disease. J Neural Transm 2003; 65 (Suppl): 185- 95.
6. Montgomery, SA and Corn, TH (Eds) Psychopharmacology of Depression Oxford University Press, British Association for Psychopharmacology, Monographs Nº 13, 1994.