Acetilcolina: funzione e meccanismo d'azione
L'acetilcolina è il neurotrasmettitore specifico nei sistemi del sistema nervoso somatico e nelle sinapsi gangliari del sistema nervoso autonomo.
È una sostanza chimica che consente il funzionamento di un gran numero di neuroni e, allo stesso tempo, consente l'esecuzione di varie attività cerebrali.
Fu il primo neurotrasmettitore isolato, concettualizzato e caratterizzato, per quello che secondo molti scienziati è la sostanza più "vecchia" del cervello.
L'acetilcolina è stata descritta farmacologicamente da Henry Hallet Delt nel 1914 e successivamente confermata da Otto Loewi come neurotrasmettitore.
L'attività principale dell'acetilcolina sta nel sistema colinergico, quel sistema che è responsabile della produzione e della sintesi dell'acetilcolina.
Per quanto riguarda i suoi effetti più importanti, evidenzia la contrazione muscolare, i movimenti, i processi digestivi e neuroendocrini e l'attivazione di processi cognitivi come l'attenzione e l'eccitazione.
Come funziona l'acetilcolina?
Come abbiamo visto, nel cervello dei mammiferi l'informazione tra i neuroni viene trasmessa attraverso una sostanza chimica chiamata neurotrasmettitore.
Questa sostanza viene rilasciata alla sinapsi in risposta a uno stimolo specifico e, al rilascio, trasmette determinate informazioni al neurone successivo.
Il neurotrasmettitore che secerne agisce in siti di recettori specializzati e altamente selettivi, in questo modo, poiché esistono diversi tipi di neurotrasmettitori, ciascuno dei quali agisce in determinati sistemi.
Quindi, un neurone colinergico può produrre acetilcolina (ma non altri tipi di neurotrasmettitori), allo stesso modo, un neurone colinergico può produrre recettori specifici per l'acetilcolina ma non per altri tipi di neurotrasmettitori.
Pertanto, lo scambio di informazioni che l'acetilcolina svolge è effettuato nei neuroni e in alcuni sistemi e denominato colinergico.
Perché l'acetilcolina agisca richiede un neurone trasmittente che produce questa sostanza e un neurone recettore che produce un recettore colinergico in grado di trasportare l'acetilcolina quando viene rilasciato dal primo neurone.
Come viene sintetizzata l'acetilcolina?
L'acetilcolina è sintetizzata dalla colina, un nutriente essenziale che il corpo genera.
La colina si accumula nei neuroni colinergici attraverso una reazione con actil CoA e sotto l'influenza enzimatica della colina acetiltransferasi.
Questi tre elementi si trovano in specifiche regioni del cervello in cui verrà prodotta acetilcolina, motivo per cui l'acetilcolina rende un neurotrasmettitore appartenente a un sistema specifico, il sistema colinergico.
Quando in un neurone troviamo queste tre sostanze che abbiamo appena commentato, sappiamo che consiste in un neurone colinergico e che produrrà acetilcolina attraverso l'interazione di colina e gli elementi enzimatici ad esso appartenenti.
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.
Rilascio di acetilcolina
Finora abbiamo visto cos'è, come funziona e come viene prodotta l'acetilcolina nel cervello umano.
Quindi, sappiamo già che la funzione di questa sostanza è quella di associare e comunicare specifici neuroni (colinergici) con altri neuroni specifici (colinergici).
Per eseguire questo processo, l'acetilcolina presente 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 motiva la sua uscita dal neurone.
Quindi, se nessun potenziale d'azione è realizzato da un altro neurone, l'acetilcolina non sarà in grado di uscire.
Ed è che per l'acetilcolina da rilasciare, un potenziale d'azione deve raggiungere il terminale nervoso in cui si trova il neurotrasmettitore.
Quando ciò accade, lo stesso potenziale di azione genera un potenziale di membrana, un fatto che motiva l'attivazione dei canali del calcio.
A causa del gradiente elettrochimico, viene generato un afflusso di ioni di calcio che consente di aprire le barriere a membrana e di rilasciare acetilcolina.
Come si vede, il rilascio di acetilcolina risponde ai meccanismi chimici del cervello in cui partecipano molte sostanze e diverse azioni molecolari.
Recettori di acetilcolina
Una volta rilasciato, l'acetilcolina rimane nella terra di nessuno, cioè è fuori dai neuroni e si trova nello spazio intersinaptico.
Pertanto, affinché la sinapsi possa essere eseguita e l'acetilcolina soddisfi la sua missione di comunicazione con il neurone consecutivo, è richiesta 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.
Come abbiamo visto in precedenza, questo processo viene eseguito in modo selettivo, quindi non tutti i destinatari rispondono all'acetilcolina.
Ad esempio, i recettori di un altro neurotrasmettitore come la serotonina, non cattureranno i segnali di acetilcolina, in modo che possa funzionare per essere accoppiati 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, antagonisti del recettore muscarinico e antagonisti del recettore nicotinico.
Funzioni di acetilcolina
L'acetilcolina ha molte funzioni sia fisicamente che psicologicamente o cerebralmente.
In questo modo, questo neurotrasmettitore è responsabile per l'esecuzione 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.
Successivamente esaminiamo le funzioni principali di questo importante neurotrasmettitore.
1- Funzioni del motore
È probabilmente l'attività più importante dell'acetilcolina.
Questo neurotrasmettitore è responsabile della contrazione muscolare, del controllo del potenziale di riposo del muscolo intestinale, dell'aumento della produzione di spike e della modulazione della pressione sanguigna.
Agisce come un lieve vasodilatatore nei vasi sanguigni e contiene un certo fattore di rilassamento.
2- Funzioni neuroendocrine
Un'altra funzione fondamentale dell'acetilcolina è aumentare la secrezione di vasopressina stimolando il lobo posteriore della ghiandola pituitaria.
La vasopressina è un ormone peptidico che controlla il riassorbimento delle molecole d'acqua, quindi la sua produzione è vitale per il funzionamento e lo sviluppo neuroendocrino.
Allo stesso modo, l'acetilcolina diminuisce la secrezione di prolattina nella ghiandola pituitaria posteriore.
3- Funzioni parasimpatiche
L'acetilcolina ha un ruolo rilevante nell'ingestione del cibo e nel funzionamento del sistema digestivo.
Questo neurotrasmettitore è responsabile per aumentare il flusso sanguigno del tratto gastrointestinale, aumenta il tono muscolare gastrointestinale, aumenta le secrezioni endocrine gastrointestinali e diminuisce la frequenza cardiaca.
4- Funzioni sensoriali
I neuroni colinergici fanno parte del grande sistema ascendente, quindi partecipano anche ai processi sensoriali.
Questo sistema inizia nel tronco encefalico e innerva ampie aree della corteccia cerebrale in cui si trova l'acetilcolina.
Le principali funzioni sensoriali associate a questo neurotrasmettitore consistono nel mantenimento della coscienza, nella trasmissione delle informazioni visive e nella percezione del dolore.
5- Funzioni cognitive
È stato dimostrato come l'acetilcolina svolga un ruolo fondamentale nella formazione dei ricordi, nella capacità di concentrazione e nello sviluppo dell'attenzione e del ragionamento logico.
Questo neurotrasmettitore fornisce benefici di protezione e potrebbe limitare l'insorgere di disturbi cognitivi.
In effetti, l'acetilcolina ha dimostrato di essere la sostanza principale colpita nella malattia di Alzheimer.
Malattie correlate
Come abbiamo visto, l'acetilcolina partecipa a varie funzioni cerebrali, in modo che il deficit di queste sostanze possa riflettersi nel deterioramento di alcune delle attività discusse sopra.
Clinicamente, l'acetilcolina è stata associata a due principali malattie, il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson.
Alzheimer
Per quanto riguarda il morbo di Alzheimer, nel 1976 si è riscontrato che in diverse regioni del cervello dei pazienti affetti da questa malattia, i livelli dell'enzima colina acetiltransferasi erano inferiori del 90% rispetto al normale.
Come abbiamo visto, questo enzima è vitale per la produzione di acetilcolina, quindi è stato postulato che il morbo di Alzheimer potrebbe essere causato dalla carenza di questa sostanza cerebrale.
Al momento, questo fattore costituisce il principale indizio che punta alla causa del morbo di Alzheimer e copre gran parte dell'attenzione scientifica e della ricerca che viene condotta sia sulla malattia che sulla preparazione di possibili trattamenti.
Parkinson
Per quanto riguarda il morbo di Parkinson, l'associazione tra la causa della malattia e l'acetilcolina è meno chiara.
Il morbo di Parkinson è una malattia che colpisce principalmente il movimento, motivo per cui l'acetilcolina potrebbe svolgere un ruolo importante nella sua genesi.
Tuttavia, 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 condizione si concentra sulla funzione di questo neurotrasmettitore.
Tuttavia, la stretta relazione tra dopamina e acetilcolina suggerisce che quest'ultimo è anche un importante neurotrasmettitore nella malattia.
Cos'è un neurotrasmettitore?
I neurotrasmettitori sono biomolecole che trasmettono informazioni da un neurone a un altro neurone consecutivo.
Il cervello è pieno di neuroni che consentono l'attività cerebrale, tuttavia, devono essere in grado di comunicare tra loro per svolgere le loro funzioni.
In questo modo, i neurotrasmettitori sono le sostanze chiave del cervello che consentono la loro attività e funzionalità.
La trasmissione di informazioni tra un neurone e l'altro viene effettuata attraverso la sinapsi, cioè attraverso il trasporto di informazioni tra un neurone trasmittente e un neurone ricevente (o una cellula).
Pertanto, la sinapsi è fatta da neurotrasmettitori, dal momento che sono queste sostanze che consentono lo scambio di informazioni.
Come funziona un neurotrasmettitore?
Quando si verifica la sinapsi, un neurotrasmettitore viene rilasciato dalle vescicole alla fine del neurone presinaptico (quello che emette l'informazione).
In questo modo, i neurotrasmettitori sono all'interno del neurone e quando vogliono comunicare con un altro vengono rilasciati.
Una volta rilasciato, il neurotrasmettitore attraversa lo spazio sinaptico e agisce modificando il potenziale d'azione nel prossimo neurone, cioè, modifica le onde di shock elettrico del neurone con il quale vuole comunicare.
Pertanto, mediante l'onda che rilascia il neurotrasmettitore quando è fuori dal neurone, è possibile eccitare o inibire (a seconda del tipo di neurotrasmettitore) il seguente neurone.
