Acetilcolina
Che cos'è l'acetilcolina?
L'acetilcolina è un neurotrasmettitore, una sostanza che ha il compito di propagare l'impulso nervoso tra due neuroni (pre-sinaptico e post-sinaptico) collegati tramite una sinapsi chimica.
Si tratta del primo neurotrasmettitore scoperto grazie agli studi del farmacologo tedesco, naturalizzato poi statunitense, Otto Loewi nell'anno 1924.
Otto Loewi, Premio Nobel per la medicina nel 1936 a seguito della scoperta dei neurotrasmettitori.
Le fibre che utilizzano come neurotrasmettitore l'Acetilcolina sono dette fibre colinergiche. Esse si trovano sia nel Sistema Nervoso Periferico che nel Sistema Nervoso Centrale.
Nel Periferico le fibre colinergiche sono le pre e post gangliari del Parasimpatico, pre gangliari del Simpatico e le fibre motorie somatiche. Nel SNC invece, le fibre colinergiche sono prettamente eccitatorie e sono distribuite nel Midollo Spinale, nel Talamo, nel Sistema Limbico e nella Corteccia.
Struttura Chimica, Produzione e Degradazione dell'Acetilcolina
Diversamente dagli altri neurotrasmettitori come i noradrenergici o dopaminergici che sono formati da un gruppo amminico ed un anello aromatico tenuti insieme da una catena di carbonio, l'Acetilcolina si compone di due elementi : AcetilCoA e Colina.
Il primo è un tioestere dell'acido acetico che è coinvolto in molte reazioni metaboliche importanti quali il Ciclo di Krebs o la sintesi dei Corpi Chetonici; la seconda è una ammina essenziale che è presente in rossi d'uovo, carne e soia indicata come Vitamina J (gruppo delle vitamine B) ed è anche un coenzima importante per la costituzione delle membrane cellulari.
Struttura chimica del neurotrasmettitore Acetilcolina (C7H16NO2). A destra l'AcetilCoA con le molecole di ossigeno in rosso; a sinistra la Colina con la molecola di azoto in blu.
La Colina dieta-derivata è recuperata dai neuroni colinergici (quelli che secernono Acetilcolina) attraverso i trasportatori di assorbimento della Colina (ChT). Una volta raggiunto il terminale sinaptico essa si combina con l'acetile del CoA grazie al contributo dell'enzima Colina Acetiltransferasi.
Una volta prodotta, l'Acetilcolina viene inglobata nelle vescicole che si fondono con la membrana sinaptica ed attraverso esocitosi viene liberata nello spazio sinaptico. Il neurotrasmettitore va successivamente a legarsi al recettore presente sulla membrana del neurone post-sinaptico ed esplica la sua funzione. L'Acetilcolina viene poi degradata con l'aiuto dell'enzima Acetilcolinesterasi (AChE) rompendo il legame tra acetato e Colina; quest'ultima viene riassorbita dal terminale pre-sinaptico per produrre nuova Acetilcolina. L'AChE ha una funzione molto importante in quanto permette di interrompere la trasmissione dell'impulso nervoso che altrimenti sarebbe continua.
Rappresentazione della produzione e della degradazione del neurotrasmettitore Acetilcolina.
Recettori post-sinaptici dell'Acetilcolina
I recettori colinergici che quindi riconoscono l'Acetilcolina a livello post-sinaptico legandosi a porzioni diverse del neurotrasmettitore sono due:
- Recettori Muscarinici : si tratta di strutture recettoriali metabotropiche poiché sono costituite da sette domini transmembrana la cui risposta è modulata dalla proteina G. All'arrivo del neurotrasmettitore, la proteina G si attiva cambiando conformazione e provocando una cascata di reazioni mediate da un secondo messaggero. Questi recettori possono essere stimolati anche dalla Muscarina presente nel fungo Amanita Muscaria.
- Recettori Nicotinici : si tratta di recettori-canale la cui apertura causa il flusso di ioni e per questo sono definiti ionotropi. Sono glicoproteine di membrana formate da cinque subunità. L'Acetilcolina può legarsi solo alle subunità α; inoltre se a queste subunità non si legano contemporaneamente due molecole di ACh, il canale non può aprirsi. Il recettore cambia quindi, conformazione determinando l'apertura di un poro che permette il passaggio di Na+ e K+ seguendo ciascuno il proprio gradiente elettrochimico. Questi recettori possono essere stimolati anche dalla Nicotina.
Rappresentazione grafica del funzionamento dei recettori ionotropici (Nicotinici) e metabotropici (Muscarinici).
Funzioni dell'Acetilcolina
L'Acetilcolina produce diversi effetti a seconda del recettore coinvolto nel legame con essa.
Gli effetti a seguito del legame con i recettori colinergici muscarinici si hanno su:
- Sistema Cardiovascolare: provoca vasodilatazione generalizzata e diminuzione di frequenza e forza di contrazione cardiaca;
- Apparato Respiratorio: provoca broncocostrizione;
- Apparato Digerente: provoca un aumento della attività peristaltica intestinale e aumento della attività gastrica di secrezione;
- Ghiandole Esocrine: provoca l'aumento della secrezione delle ghiandole salivari, lacrimali, bronchiali e sudoripare;
- Occhio: provoca contrazione della pupilla e miosi;
- Apparato Riproduttore Maschile: provoca la stimolazione della erezione.
Invece, gli effetti a seguito del legame con i recettori colinergici nicotinici si hanno su:
- Muscoli: induce la contrazione rilasciando l'impulso a livello della placca neuro muscolare;
- Ghiandole Surrenali: favorisce la liberazione di Adrenalina e Noradrenalina, altri neurotrasmettitori;
- Gangli simpatici periferici: attiva il sistema simpatico liberando Adrenalina.
Nel Sistema Nervoso Centrale inoltre, l'Acetilcolina sembra avere un ruolo nella attivazione delle funzioni cognitive (memoria, attenzione, apprendimento) tanto che è stata riscontrata una diminuzione di questo neurotrasmettitore nelle persone affette da Malattia di Alzheimer. L'Acetilcolina risulta essere anche importante nella regolazione dell'umore e nella percezione del dolore.
Riassumendo
- L'Acetilcolina è un neurotrasmettitore, ovvero una sostanza che ha il compito di propagare l'impulso nervoso tra due neuroni collegati tramite una sinapsi chimica.
- Le fibre che utilizzano come neurotrasmettitore l'Acetilcolina sono dette fibre colinergiche. Esse si trovano sia nel Sistema Nervoso Periferico che in quello Centrale.
- l'Acetilcolina si compone di due elementi : AcetilCoA e Colina. Il primo è un tioestere dell'acido acetico che è coinvolto in molte reazioni metaboliche importanti quali il Ciclo di Krebs o la sintesi dei Corpi Chetonici; la seconda è una ammina essenziale che è presente in rossi d'uovo, carne e soia indicata come Vitamina J.
- La Colina dieta-derivata è recuperata dai neuroni colinergici attraverso i trasportatori di assorbimento della Colina (ChT). Una volta raggiunto il terminale sinaptico essa si combina con l'acetile del CoA grazie al contributo dell'enzima Colina Acetiltransferasi.
- l'Acetilcolina viene inglobata nelle vescicole che si fondono con la membrana sinaptica ed attraverso esocitosi viene liberata nello spazio sinaptico
- L'Acetilcolina viene poi degradata con l'aiuto dell'enzima Acetilcolinesterasi (AChE) rompendo il legame tra acetato e Colina; quest'ultima viene riassorbita dal terminale pre-sinaptico.
- I recettori colinergici che quindi riconoscono l'Acetilcolina a livello post-sinaptico legandosi a porzioni diverse del neurotrasmettitore sono due: Recettori Muscarinici (strutture recettoriali metabotropiche la cui risposta è modulata dalla proteina G) e Recettori Nicotinici (recettori-canale la cui apertura causa il flusso di ioni e per questo sono definiti ionotropi).
- L'Acetilcolina produce diversi effetti a seconda del recettore coinvolto nel legame con essa.
- Gli effetti a seguito del legame con i recettori colinergici muscarinici si hanno su : Sistema Cardiovascolare; Apparato Respiratorio e Digerente; Ghiandole Esocrine ed Occhio.
- Gli effetti a seguito del legame con i recettori colinergici nicotinici si hanno su: Muscoli; Ghiandole Surrenali e Gangli Simpatici Periferici.
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