ACETILCOLINA: FUNZIONI, SINTESI, MECCANISMO D'AZIONE - NEUROPSICOLOGIA - 2024

L' acetilcolina è il neurotrasmettitore in sistemi specifici e la sinapsi gangliari del sistema nervoso somatico del sistema nervoso autonomo. È una sostanza chimica che consente il funzionamento di un gran numero di neuroni e, allo stesso tempo, lo svolgimento di varie attività cerebrali.

L'acetilcolina è stato il primo neurotrasmettitore isolato, concettualizzato e caratterizzato da quella che molti scienziati dicono sia la sostanza "più antica" nel cervello. È stato descritto farmacologicamente da Henry Hallet Delt nel 1914 e successivamente è stato confermato da Otto Loewi come neurotrasmettitore.

Struttura molecolare dell'acetilcolina

L'attività principale dell'acetilcolina ricade sul sistema colinergico, responsabile della produzione e della sintetizzazione dell'acetilcolina. Per quanto riguarda i suoi effetti più importanti, evidenzia la contrazione muscolare, il movimento, i processi digestivi e neuroendocrini e l'attivazione di processi cognitivi come l'attenzione e l'eccitazione.

Come funziona l'acetilcolina?

Nel cervello dei mammiferi, le informazioni tra i neuroni vengono trasmesse attraverso una sostanza chimica chiamata neurotrasmettitore. Questa sostanza viene rilasciata nella sinapsi in risposta a uno stimolo specifico e quando viene rilasciata trasmette determinate informazioni al neurone successivo.

Il neurotrasmettitore secreto agisce su recettori specializzati e altamente selettivi, quindi, poiché esistono diversi tipi di neurotrasmettitori, ciascuno di essi agisce in determinati sistemi.

Un neurone colinergico può produrre acetilcolina (ma non altri tipi di neurotrasmettitori), allo stesso modo può produrre recettori specifici per l'acetilcolina ma non per altri tipi di neurotrasmettitori.

Lo scambio di informazioni effettuato dall'acetilcolina viene effettuato in specifici neuroni e sistemi chiamati colinergici.

Perché l'acetilcolina agisca, è necessario un neurone trasmettitore per produrre questa sostanza e un neurone recettore per produrre un recettore colinergico in grado di trasportare l'acetilcolina quando viene rilasciata dal primo neurone. Nell'immagine seguente puoi vedere come l'acetilcolina viene rilasciata ai neurotrasmettitori muscolari:

Sintesi

Micrografia del nucleo basale di Meynert, che produce acetilcolina nel sistema nervoso centrale. Fonte: Nephron

L'acetilcolina è sintetizzata dalla colina, un nutriente essenziale generato dal corpo. La colina si accumula nei neuroni colinergici attraverso una reazione con actyl CoA e sotto l'influenza enzimatica della colina acetiltransferasi.

Questi tre elementi si trovano nelle regioni specifiche del cervello in cui verrà prodotta l'acetilcolina, motivo per cui l'acetilcolina fa un neurotrasmettitore appartenente a un sistema specifico, il sistema colinergico.

Quando troviamo queste tre sostanze in un neurone di cui abbiamo appena parlato, sappiamo che è costituito da un neurone colinergico e che questo neurone produrrà acetilcolina attraverso l'interazione della colina e dei corrispondenti elementi enzimatici.

La sintesi dell'acetilcolina avviene all'interno del neurone, in particolare nel nucleo della cellula. Una volta sintetizzata, l'acetilcolina lascia il nucleo del neurone e viaggia attraverso l'assone e i dendriti, cioè le parti del neurone responsabili della comunicazione e dell'associazione con altri neuroni.

pubblicazione

Molecole di acetilcolina. Fonte: creato con il set di dati e il programma gratuito Rasmol.

Sappiamo già che la funzione di questa sostanza consiste nell'associare e comunicare specifici neuroni (colinergici) con altri specifici neuroni (colinergici). Per eseguire questo processo, l'acetilcolina trovata all'interno del neurone deve essere rilasciata per viaggiare verso il neurone ricevente.

Affinché l'acetilcolina possa essere rilasciata, è necessaria la presenza di uno stimolo che ne motiva l'uscita dal neurone. Se non è presente un potenziale d'azione svolto da un altro neurone, l'acetilcolina non potrà partire.

Affinché l'acetilcolina possa essere rilasciata, un potenziale d'azione deve raggiungere il terminale nervoso dove si trova il neurotrasmettitore. Quando ciò accade, lo stesso potenziale d'azione genera un potenziale di membrana, fatto che motiva l'attivazione dei canali del calcio.

A causa del gradiente elettrochimico, viene generato un afflusso di ioni calcio che consente alle barriere della membrana di aprirsi e di rilasciare acetilcolina.

Come possiamo vedere, il rilascio di acetilcolina risponde a meccanismi chimici nel cervello a cui partecipano molte sostanze e diverse azioni molecolari.

ricevitori

Struttura del recettore nicotinico. Fonte: Opossum58

Una volta rilasciata, l'acetilcolina rimane nella terra di nessuno, cioè si trova all'esterno dei neuroni e si trova nello spazio intersinaptico. Affinché la sinapsi possa essere realizzata e che l'acetilcolina adempia alla sua missione di comunicare con il neurone successivo, è necessaria la presenza di sostanze note come recettori.

I recettori sono sostanze chimiche la cui funzione principale è quella di trasdurre i segnali emessi dal neurotrasmettitore. Questo processo viene eseguito in modo selettivo, quindi non tutti i recettori rispondono all'acetilcolina.

Ad esempio, i recettori di un altro neurotrasmettitore come la serotonina, non captano i segnali dell'acetilcolina, quindi per funzionare deve essere accoppiata a una serie di recettori specifici.

In generale, i recettori che rispondono all'acetilcolina sono chiamati recettori colinergici. Possiamo trovare 4 tipi principali di recettori colinergici: recettori agonisti muscarinici, recettori agonisti nicotinici, recettori antagonisti muscarinici e recettori antagonisti nicotinici.

Funzioni dell'acetilcolina

Elaborazione dell'acetilcolina in una sinapsi. Fonte: Smedlib, basato sul lavoro originale di Pancrat

L'acetilcolina ha molte funzioni sia a livello fisico che a livello psicologico o cerebrale. Questo neurotrasmettitore è responsabile dello svolgimento di attività di base come il movimento o la digestione e, allo stesso tempo, partecipa a processi cerebrali più complessi come la cognizione o la memoria.

Di seguito esaminiamo le principali funzioni di questo importante neurotrasmettitore.

Funzioni motorie

È probabilmente l'attività più importante dell'acetilcolina. Questo neurotrasmettitore è responsabile della produzione della contrazione muscolare, del controllo del potenziale di riposo del muscolo intestinale, dell'aumento della produzione di picchi e della modulazione della pressione sanguigna.

Agisce in modo blando come vasodilatatore nei vasi sanguigni e contiene un certo fattore rilassante.

Funzioni neuroendocrine

Un altro ruolo chiave dell'acetilcolina è aumentare la secrezione di vasopressina stimolando il lobo posteriore dell'ipofisi.

La vasopressina è un ormone peptidico che controlla il riassorbimento delle molecole d'acqua, quindi la sua produzione è vitale per lo sviluppo e la funzione neuroendocrina.

Allo stesso modo, l'acetilcolina riduce la secrezione di prolattina nell'ipofisi posteriore.

Funzioni parasimpatiche

L'acetilcolina svolge un ruolo importante nell'assunzione di cibo e nel funzionamento del sistema digerente.

Questo neurotrasmettitore è responsabile dell'aumento del flusso sanguigno nel tratto gastrointestinale, aumenta il tono muscolare gastrointestinale, aumenta le secrezioni endocrine gastrointestinali e diminuisce la frequenza cardiaca.

Funzioni sensoriali

I neuroni colinergici fanno parte del grande sistema ascendente, quindi partecipano anche ai processi sensoriali. Questo sistema inizia nel tronco cerebrale e innerva ampie aree della corteccia cerebrale dove si trova l'acetilcolina.

Le principali funzioni sensoriali che sono state associate a questo neurotrasmettitore risiedono nel mantenimento della coscienza, nella trasmissione delle informazioni visive e nella percezione del dolore.

Funzioni cognitive

È stato dimostrato che l'acetilcolina gioca un ruolo fondamentale nella formazione della memoria, nella capacità di concentrazione e nello sviluppo dell'attenzione e del ragionamento logico.

Questo neurotrasmettitore fornisce benefici protettivi e potrebbe limitare il verificarsi del declino cognitivo. In effetti, è stato dimostrato che l'acetilcolina è la principale sostanza colpita nella malattia di Alzheimer.

Malattie correlate

Via dell'acetilcolina nel sistema nervoso centrale. Fonte: BruceBlaus

L'acetilcolina partecipa a varie funzioni cerebrali, quindi il deficit di queste sostanze può riflettersi nel deterioramento di alcune delle attività discusse sopra.

Clinicamente, l'acetilcolina è stata associata a due malattie principali, il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson.

Alzheimer

Per quanto riguarda l'Alzheimer, nel 1976 si è riscontrato che in diverse regioni del cervello di pazienti affetti da questa patologia, c'erano livelli dell'enzima colina acetiltransferasi fino al 90% inferiori al normale.

Questo enzima è vitale per la produzione di acetilcolina, motivo per cui è stato ipotizzato che il morbo di Alzheimer potesse essere causato dalla carenza di questa sostanza cerebrale.

Attualmente, questo fattore è l'indizio principale della causa dell'Alzheimer e racchiude gran parte dell'attenzione scientifica e della ricerca che viene svolta sia sulla malattia che sullo sviluppo di possibili cure.

Parkinson

Per quanto riguarda il Parkinson, l'associazione tra la causa della malattia e l'acetilcolina è meno chiara. Il Parkinson è una malattia che colpisce principalmente il movimento, motivo per cui l'acetilcolina potrebbe svolgere un ruolo importante nella sua genesi.

La causa della malattia è sconosciuta oggi e, inoltre, un altro neurotrasmettitore come la dopamina sembra svolgere un ruolo più importante e la maggior parte dei farmaci per questa patologia si concentra sulla funzione di questo neurotrasmettitore.

Tuttavia, la stretta relazione tra dopamina e acetilcolina suggerisce che quest'ultima sia anche un importante neurotrasmettitore nella malattia.

Riferimenti

1. Perry E, Walker M, Grace J, Perry R. Acetilcolina in mente: un neurotrasmettitore correlato alla coscienza? TINS 1999; 22-6, 273-80.
2. McMahan UJ. La struttura e la regolazione di agrin. In: Koelle GB. Simposio sulla sinapsi colinergica. Life Science, Vol. 50. New York: Pergamon Press; 1992, p. 93-4.
3. Changeux JP, Devillers-Thiéry A. Chemouilli P. Il recettore dell'acetilcolina: una proteina "allosterica" ​​impegnata nella comunicazione intracellulare. Science 1984; 225: 1335-45.
4. Duclert A, Chengeux JP. Espressione genica del recettore dell'acetilcolina nella giunzione neuromuscolare in via di sviluppo. Physiol Rev 1995; 75: 339-68.
5. Bosboom JL, Stoffers D, Wolters ECh. Il ruolo dell'acetilcolina e della dopamina nella demenza e nella psicosi nella malattia di Parkinson. J Neural Transm 2003; 65 (Suppl): 185-95.
6. Montgomery, SA e mais, TH (a cura di) Psychopharmacology of Depression Oxford University Press, British Association for Psychopharmacology, monografie n. 13, 1994.