miniatura|dereita|Modelo da acetilcolina. Nome IUPAC: 2-Acetoxi-N,N,N-trimetiletanaminio ChemSpider Acetylcholine.
A acetilcolina PubChem compound Acetylcholine (ás veces abreviada como ACh) é un ión poliatómico orgánico formado por unha molécula de colina unida a un grupo acetilo por enlace éster CHEBI Acetylcholine, que actúa como neurotransmisor dos sistemas nerviosos central e periférico do home e moitos organismos. A acetilcolina é un dos moitos neurotransmisores do sistema nervioso autónomo e o único neurotransmisor que se usa na división motora do sistema nervioso somático (as neuronas sensoriais utilizan o glutamato e varios péptidos nas súas sinapses). A acetilcolina é tamén o principal neurotransmisor en todos os ganglios autónomos.
No tecido cardíaco a neurotransmisión con acetilcolina ten efecto inhibitorio, polo que baixa a frecuencia cardíaca. Porén, a acetilcolina tamén se comporta como un neurotransmisor excitativo nas unións neuromusculares do músculo esquelético.
Historia A acetilcolina foi identificada en 1914 por Henry Hallett Dale polas súas accións sobre o tecido cardíaco. Foi confirmada como neurotransmisor por Otto Loewi, que inicialmente lle dera a esta substancia o nome de Vagusstoff porque a liberaba o nervio vago. Ambos os dous recibiron o premio Nobel de Medicina de 1936 polo seu traballo. A acetilcolina foi o primeiro neurotransmisor que foi identificado.
Química A acetilcolina pode describirse quimicamente como un éster do ácido acético e a colina coa fórmula CH3COOCH2CH2N+(CH3)3. Esta estrutura reflíctese no seu nome sistemático, 2-acetoxi-N,N,N-trimetiletanaminio. Os seus receptores teñen unhas constantes elevadas de unión.
Función A acetilcolina ten funcións como neuromodulador tanto no sistema nervioso periférico coma no central.
No sistema nervioso periférico, a acetilocolina activa os músculos, e é un neurotransmisor importante no sistema nervioso autónomo.
No sistema nervioso central, a acetilcolina e as neuronas asociadas forman o sistema neurotransmisor, chamado sistema colinérxico, que tende a causar accións antiexcitativas.
No sistema nervioso periférico No sistema nervioso periférico, a acetilcolina activa os músculos, e é un neurotransmisor importante do sistema nervioso autónomo. Cando a acetilcolina se une aos receptores de acetilcolina nas fibras do músculo esquelético, abre as canles de sodio reguladas por ligando na membrana celular. Os ións sodio entran despois na célula muscular, iniciando unha secuencia de pasos que finalmente producen a contracción muscular. Aínda que a acetilcolina induce a contracción do músculo esquelético, actúa por medio de varios tipos de receptores (muscarínicos) para inhibir a contracción das fibras do músculo cardíaco.
No sistema nervioso autónomo, a acetilcolina libérase nos seguintes lugares: en todas as neuronas pre- e postganglionares do sistema nervioso parasimpático, en todas as neuronas preganglionares do sistema nervioso simpático, fibras simpáticas preganglionares da medula suprarrenal, que se considera un ganglio simpático modificado; coa estimulación da acetilcolina, a medula suprarrenal libera adrenalina (epinefrina) e noradrenalina (norepinefrina), nalgunhas fibras simpáticas postganglionares, neuronas pseudomotoras das glándulas sudoríparas.
No sistema nervioso central miniatura|dereita|Micrografía do núcleo basal (de Meynert), que produce acetilcolina no sistema nerviosos central. Tinguidura LFB-HE (luxol azul rápido-hematoxilina-eosina). No sistema nervioso central, a acetilcolina ten varios efectos como neuromodulador sobre a plasticidade, excitación e sistema de recompensa. A acetilocolina ten un importante papel no reforzamento das percepcións sensoriais cando se desperta e para manter a atención.
Danos no sistema colinérxico (produtor de acetilcolina) do cerebro foron asociados con déficits de memoria asociados coa enfermidade de Alzheimer.http://www.biopsychiatry.com/alzheim.htm A acetilcolina promove os movementos oculares rápidos no sono.
Estrutura A acetilcolina e as neuronas asociadas forman un sistema neurotransmisor, o sistema colinérxico do tronco cerebral e prosencéfalo basal que proxecta axóns a moitas áreas do cerebro. No tronco cerebral orixínase no núcleo pedunculopontino e núcleos tegmentais dorsolaterais coñecidos conxuntamente como a área do tegmento mesopontino ou complexo pontomesencefalotegmental. No prosencéfalo basal, orixínase no núcleo óptico basal de Meynert e núcleo septal medial: O complexo pontomesencefalotegmental actúa principalmente sobre os receptoreds M1 do tronco cerebral, núcleos cerebelares profundos, núcleos pontinos, locus ceruleus, núcleo do rafe, núcleo reticular lateral e oliva inferior. Tamén envía proxeccións ao tálamo, tectum, ganglios basais e prosencéfalo basal. Núcleo óptico basal de Meynert actúa principalmente sobre os receptores M1 no neocórtex. Núcleo septal medial actúa principalmente sobre os receptores M1 do hipocampo e neocórtex.
Además, a acetilcolina actúa como un importante transmisor "interno" no corpo estriado, que é parte dos ganglios basais. Está relacionado por un gran conxunto de interneuronas con dendritas lisas coñecidas como neuronas activas tónicas ou TANs.
Plasticidade A acetilcolina está implicada na plasticidade sináptica, especificamente na aprendizaxe e memoria a curto prazo.
A acetilcolina potencia a amplitude dos potenciais sinápticos seguindo a potenciación a longo prazo en moitas rexións, como a circunvolución dentada, CA1, córtex piriforme, e neocórtex. Este efecto ocorre moi probablemente por correntes potenciadores a través dos receptores de NMDA ou indirectamente suprimindo a adaptación neural.
Excitabilidade e inhibición A acetilcolina tamén ten o efecto sobre as neuronas de causar unha lenta despolarización ao bloquear as correntes tonicamente activas de K+, que incrementan a excitabilidade neuronal. Alternativamente, a acetilcolina pode activar condutancias non específicas de catións para excitar directamente ás neuronas. Un efecto sobre os receptores muscarínicos de acetilcolina M4 postsinápticos é abrir unha canle de potasio rectificante entrante (inward-rectifier potassium ion channel ou Kir) e causar inhibición. A influencia da acetilcolina sobre tipos específicos de neuronas pode depender da duración da estimulación colinérxica. Por exemplo, a exposición transitoria á acetilcolina (ata de varios segundos) pode inhibir as neuronas piramidais corticais por medio dos receptores muscarínicos M1 que están ligados ás subunidades alfa da proteína G do tipo Gq. A activación do receptor M1 pode inducir a liberación de calcio dos seus depósitos intracelulares, o cal despois activa unha condutancia de potasio activada por calcio, que inhibe o disparo de impulsos nerviosos nas neuronas piramidais. Por outra parte, a activación dos receptores M1 tónicos é fortemente excitativa. Así, a acetilcolina que actúa nun tipo de receptor pode ter múltiples efectos sobre a mesma neurona postsináptica, dependendo da duración da activación do receptor. Experimentos recentes en comportamento animal demostraron que as neuronas corticais experimentan cambios tanto transitorios coma permanentes nos niveis locais de acetilcolina durante o comportamento por detección de sinal (cue-detection).
No córtex cerebral, a cetilcolina tónica inhibe a capa 4 de neuronas espiñosas medias, as principais dianas dos impulsos talamocorticais mentres se excitan as células piramidais nas capas 2/3 e 5. Isto elimina os impulsos sensoriais febles na capa 4 e amplifica os impulsos que chegan ás capas 2/3 e L5 dos microcircuítos excitativos. Como resultado, estes efectos específicos de capa da acetilcolina poderían funcionar mellorando a proporción de sinal de ruído do procesamento cortical. Ao mesmo tempo, a acetilcolina actúa a través dos receptores nicotínicos excitando certos grupos de interneuronas inhibitorias no córtex, que posteriormente moderan a actividade cortical.
Papel na toma de decisións Unha función ben coñecida da acetilcolina no córtex é incrementar a sensibilidade aos estímulos sensoriais, unha forma de aumentar a atención. Os incrementos fásicos de acetilcolina durante a estimulación visual, auditivos e somatosensoriais incrementan a frecuencia de "disparo" das neuronas nos correspondentes córtex sensoriais primarios. Cando as neuronas colinérxicas no prosencéfalo basal se lesionan, a capacidade dos animais de detectaren os sinais visuais vese afectada de forma intensa e persistente. Nese mesmo estudo, a capacidade dos animais de rexeitaren correctamente ensaios sen obxectivo (non-target) non era afectada, o que apoia a interpretación de que a acetilcolina fásica facilita a sensibilidade aos estímulos. Observando os efectos da acetilcoina nas conexións talamocorticais, que son unha vía coñecida de información sensorial, comprobouse que a aplicación in vitro do agonista colinérxico carbacol no córtex auditivo dos ratos aumentaba a actividade talamocortical. Ademais, Gil et al. (1997) aplicaron un agonista colinérxico diferente, a nicotina, e encontraron que a actividade aumentaba nas sinapses talamocorticais. Este descubrimento proporciona máis evidencias do papel facilitador da acetilcolina na transmisión de información sensorial desde o tálamo a rexións selectivas do córtex.
Unha función adicional suxerida para a acetilcolina no córtex é a supresión da transmisión da información intracortical. Gil et al. (1997) aplicaron o agonista colinérxico muscarina a capas neocorticais e encontraron que se deprimían os potenciais possinápticos excitativos entre as sinapses intracorticais. A aplicación in vitro do agonista colinérxico carbacol ao córtex auditivo do rato suprimía tamén a actividade intracortical. O rexistro óptico cunha tinguidura sensible á voltaxe en preparacións de córtex visual de ratas demostraron unha supresión significativa na extensión intracortical da excitación en presenza de acetilcolina.
Algunhas formas de aprendizaxe e plasticidade no córtex parecen depender da presenza da acetilcolina. Bear et al. (1986) encontraron que o típico remapeo sináptico no córtex estriado (visual) que ocorre durante a deprivación monocular reducíase cando hai unha diminución das proxeccións colinérxicas a esa rexión do córtex. Kilgard et al. (1998) encontraron que a estimulación repetida do prosencéfalo basal, que é unha fonte primaria de neuronas de acetilcolina, acompañado coa presentación dun ton a unha frecuencia específica, orixinaba o remapeo do córtex auditivo para axeitarse mellor ao procesamento dese ton. Baskerville et al. (1996) investigaron o papel da acetilcolina na plasticidade dependente da experiencia ao deprimir os impulsos colinérxicos en certas zonas da capa catro do córtex somatosensorial das ratas. Os animais con diminución colinérxica tiñan unha cantidade significativamente reducida de plasticidade de emparellar as sensacións dos seus bigotes. Ademais das áreas corticais, Crespo et al. (2006) encontraron que a activación de receptores nicotínicos e muscarínicos no núcleo accumbens é necesario para a adquisición de determinadas tarefas.
A acetilcolina tamén inflúe nos resultados de ensaios sobre inseguridade esperada no ambiente (expected uncertainty in the environment) realizados en primates con niveis alterados farmacoloxicamente (por exemplo en Witte et al., 1997) e cirurxicamente (por exemplo en Voytko et al., 1994) de acetilcolina.Yu, AJ; Dayan, P (May 2005). "Uncertainty, neuromodulation, and attention". Neuron 46 (4): 681–92. doi:10.1016/j.neuron.2005.04.026. PMID 15944135. http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0896-6273(05)00362-4. as PDF O resultado foi atopado tamén na enfermidade de Alzheimer (Parasuraman et al., 1992) e en fumadores despois do consumo de nicotina (un agonista da acetilcolina)..
Síntese e degradación