Spis treści

1. Co to jest?
2. Synteza
3. Działanie
4. Funkcje
   4.1. Pamięć
   4.2. Sen
   4.3. Relacje interpersonalne
   4.4. Układ pokarmowy
   4.5. Układ ruchu
5. Przyczyny zaburzeń
   5.1. Niedobór acetylocholiny
   5.2. Nadmiar acetylocholiny
6. Wpływ suplementów na aktywność acetylocholiny

 

1. Co to jest acetylocholina?

Acetylocholina (Ach) – jeden z głównych neuroprzekaźników. Acetylocholina została opisana już na początku XX wieku, a jej odkrywcą był Henry Hallett Dale. W roku 1921 natomiast Otto Loewi (austriacki farmakolog), nadał jej nazwę i wskazał na istnienie przewodnictwa chemicznego. Tezę swoją potwierdził przeprowadzonym doświadczeniem, polegającym na umieszczeniu dwóch serc żab w pojemnikach, połączonych w taki sposób, aby możliwy był przepływ płynu fizjologicznego. Przy drażnieniu jednego z serc zaobserwował spowolnienie jego skurczów, które po jakimś czasie można było zaobserwować także w pracy drugiego serca. Obserwując te zmiany doszedł do wniosku, że podczas drażnienia nerwu błędnego znajdującego się w sercu, zostaje uwolniona substancja, niosąca informację o tym i dyfundując w płynie fizjologicznym, wywołuje taki sam efekt w drugim sercu. Obaj uczeni w roku 1936 za swoje odkrycia zostali uhonorowani nagrodą Nobla.

 

2. Synteza acetylocholiny

Acetylocholina powstaje w zakończeniu nerwowym, czyli na końcu aksonu. W momencie dotarcia impulsu nerwowego do neuronu następuje jej wydzielenie z zakończenia komórki presynaptycznej do przestrzeni międzysynaptycznej. Część niewydzielonej acetylocholiny może zostać także zmagazynowana w ziarnistościach komórki nerwowej. Synteza tego neurotransmitera polega na reakcji pomiędzy acetylokoenzymem A (CoA) oraz choliną, katalizowanej za pomocą transferazy acetylocholinowej. Potrzebny w tej reakcji substrat jakim jest CoA powstaje w mitochondriach, skupionych w zakończeniach synaptycznych. W wyniku działania enzymu następuje przeniesienie grupy acetylowej z acetylokoenzymu i połączenie jej z choliną. Neuroprzekaźnik ten nie jest więc niczym innym jak estrem kwasu octowego z choliną.

Szybkość syntezy acetylocholiny w komórce zależy przede wszystkim od jej poziomu oraz od poziomu choliny w komórce. W metabolizmie tego transmitera bierze udział jeszcze jeden enzym, mianowicie esteraza acetylocholinowa, która należy do grupy hydrolaz. Jej zadanie polega na rozkładzie acetylocholiny do składników prostych. Działanie acetylocholiny jako neuroprzekaźnika w różnych częściach organizmu jest określane mianem układu cholinergicznego, w którym komórki kontaktują się między sobą przy jej użyciu.

 

3. Działanie acetylocholiny

Gdy acetylocholina zostaje uwolniona do przestrzeni międzysynaptycznej, dociera ona do błony komórkowej komórki postsynaptycznej, w której są umieszczone specjalne receptory, odpowiedzialne za rozpoznanie danego neuroprzekaźnika. W tym przypadku mamy do czynienia z dwoma podtypami receptorów, a są to:

  • receptor nikotynowy, należący do grupy receptorów jonotropowych oraz
  • receptor muskarynowy, zaliczany do grupy receptorów metabotropowych.

Pierwszy z nich jest kanałem jonowym dla jonów Na+ i K+, a przekaźnictwo przy jego użyciu jest bardzo szybkie. Ten rodzaj receptorów spotykany jest głównie w synapsach nerwowo-mięśniowych.

Drugi typ, czyli receptor muskarynowy, działa przy udziale różnych białek G (białka adaptorowe, białka pełniące swoje funkcje poprzez współdziałanie z innymi białkami). Aktywacja tego białka powoduje uruchomienie mechanizmów, które w końcowym efekcie mogą doprowadzić do utworzenia wtórnych przekaźników. Receptory muskarynowe można spotkać głównie w neuronach przedzwojowych i przywspółczulnych neuronach pozazwojowych części autonomicznej obwodowego układu nerwowego.

W związku z powyższym acetylocholina pełni w tym przypadku rolę przenośnika neuronowego. Oprócz obecności acetylocholiny w obwodowym układzie nerwowym można zaobserwować także efekty jej działania w układzie ośrodkowym. Zasięgiem swoim obejmuje przede wszystkim takie struktury jak hipokamp, który odpowiada głównie za pamięć oraz neurony jąder nakrywki i jader międzykonarowych w mózgu, regulujących czynności wegetatywne np. sen.

Działalność układu cholinergicznego związana jest wiec przede wszystkim z praca motoryczną mięśni, z nauką i pamięcią,a także z większą organizacją ludzkiej świadomości. Dlatego pojawiający się wraz z wiekiem spadek poziomu acetylocholiny w organizmie może doprowadzić do poważnych zmian. Przede wszystkim wraz z wiekiem pogarsza się pamięć. Jedną z poważnych chorób, związaną z niedoborem acetylocholiny, jest choroba Alzheimera.

 

4. Funkcje acetylocholiny

4.1. Pamięć

Wykazano, że niski poziom acetylocholiny w hipokampie jest ściśle związany z chorobą Alzheimera, która jest jedną z najpowszechniej występujących form demencji. Na podstawie przeprowadzonych badań uważa się, że w przypadku osób cierpiących na to schorzenie stężenie i aktywność acetylocholiny w ośrodkowym układzie nerwowym spada o ok. 90%, co jest związane z obumieraniem produkujących ją neuronów.

Acetylocholina może wzmacniać pamięć poprzez pomoc w kodowaniu nowych wspomnień oraz wzrost zmienności siły połączeń synaptycznych. Wyniki badań klinicznych pokazują jednoznacznie, że zarówno receptory muskarynowe jak i nikotynowe odgrywają kluczową rolę w przyswajaniu i zapamiętywaniu nowych informacji.

Niedobór acetylocholiny jest przyczyną rozwoju problemów z pamięcią.

 

4.2. Sen

Wykazano, że acetylocholina zaangażowana jest w procesy snu i czuwania. Neuroprzekaźnik ten odgrywa kluczową rolę w promocji fazy snu REM (Rapid Eye Movement). Jest to okres, kiedy występuje wysoka aktywność mózgu, pojawia się nieregularny oddech oraz zwiększona zostaje częstość skurczów serca. Na tym etapie tworzone są również marzenia senne.

Badania pokazały, że w przypadku fazy REM największe znaczenie ma właśnie uwalnianie acetylocholiny. Pomimo tego, że funkcja tego etapu snu nie została do końca wyjaśniona, to uważa się, że jest on niezwykle istotny. W jednej z prób na zwierzętach okazało się bowiem, że deprywacja fazy REM prowadziła w krótkim czasie do śmierci osobników. Podobne badania przeprowadzono u ludzi. Na ich podstawie odnotowano, że deprywacja fazy REM skutkuje pogorszeniem pamięci, koncentracji oraz samopoczucia.

Niedobór acetylocholiny objawia się upośledzeniem fazy snu REM bądź jej całkowitą eliminacją. W efekcie skutkuje to pogorszeniem pamięci oraz zdolności koncentracji.

Nadmiar acetylocholiny może z kolei zwiększyć udział fazy REM w nocnym odpoczynku, a tym samym osłabiać jakość odpoczynku nocnego.

 

4.3. Relacje interpersonalne

Acetylocholina zaangażowana jest w kojarzenie faktów i łączenie ze sobą różnych informacji. Dlatego też jej wysoki poziom w ośrodkowym układzie nerwowym wiąże się z dobrze rozwiniętą empatią. U osób z tendencjami do utrzymywania się wysokiego stężenia tego neuromediatora zdolność odczytywania emocji innych wiąże się często ze skłonnościami do altruizmu.

Nadmiar acetylocholiny może wiązać się ze skłonnościami masochistycznymi z powodu nadmiernego skupiania się na potrzebach innych osób i ignorowania własnych.

 

4.4. Układ pokarmowy

Jonotropowe receptory cholinergiczne (nikotynowe) obecne są na błonie śluzowej wewnętrznej ściany jelita. Obecność treści pokarmowej w jego świetle stymuluje sekrecję acetylocholiny. Neuroprzekaźnik ten kontroluje skurcze mięśni, a tym samym pobudza perystaltykę jelit. Ponadto acetylocholina reguluje ilość uwalnianego kwasu solnego, który pełni wiele ważnych funkcji. Wśród nich wyróżnić można: aktywowanie nieczynnego pepsynogenu, zapewnianie kwaśnego środowiska niezbędnego do trawienia białek, ułatwienie wchłaniania żelaza i wapnia, powodowanie pęcznienia tkanki łącznej w mięsie.

Wykazano również, że neurony produkujące acetylocholinę zlokalizowane są na zakończeniach włókien nerwowych, sąsiadujących z komórkami G błony śluzowej żołądka. Sekrecja neuroprzekaźnika pobudza więc komórki G, w następstwie czego dochodzi do uwalniania gastryny. Jest to hormon kontrolujący prawidłowy stan śluzówki żołądka.

Acetylocholina jest więc bardzo ważna w przypadku pracy układu trawiennego i pozwala na prawidłowy metabolizm spożywanych pokarmów. Zaburzenia pracy systemu cholinergicznego prowadzą do wystąpienia wielu negatywnych objawów gastrycznych.

 

4.5. Układ ruchu

Acetylocholina jest neuroprzekaźnikiem przekazującym impulsy nerwowe z neuronów do włókien mięśniowych. Jej właściwy poziom umożliwia prawidłowe przekazywanie informacji z ośrodkowego układu nerwowego do układu ruchu i warunkuje odpowiednią czynność skurczową mięśni.

Niedobór acetylocholiny: W przebiegu miastenii obserwuje się znaczne obniżenie stężenia receptorów acetylocholiny na powierzchni włókien mięśniowych. Z tego powodu impulsy nerwowe nie są wydajnie przekazywane, co zmniejsza siłę skurczu mięśni.

Nadmiar acetylocholiny może być przyczyną zbyt silnego napięcia mięśniowego, mogącego skutkować przykurczami.

 

5. Przyczyny zaburzeń

5.1. Niedobór acetylocholiny

  • dieta uboga w cholinę – substancja ta jest głównym substratem wykorzystywanym przez organizm do syntezy acetylocholiny. Jej niska podaż jest więc przyczyną deficytów acetylocholiny. Do produktów bogatych w cholinę należą: ryby morskie, w tym głównie łosoś, dorsz i tilapia, żółtka jaj, mięso (wątroba wołowa bądź drobiowa, a a także wieprzowina), jogurt naturalny, pszenne pieczywo, soja, orzeszki ziemne, ryż;
  • niedobór witamin z grupy B (B3, B5, B7) oraz kwasów omega-3 – związki te pełnią rolę kofaktorów w syntezie acetylocholiny. Ich deficyty prowadzą więc do upośledzenia przebiegu tego procesu, a tym samym do niedoboru neuroprzekaźnika;
  • nadmierny kontakt z aluminium – metal ten jest silną neurotoksyną i w ośrodkowym układzie nerwowym powoduje liczne uszkodzenia neuronów, w tym głównie cholinergicznych, zaburzając tym samym pracę systemu cholinergicznego;
  • palenie tytoniu – nikotyna jest silnym agonistą jonotropowych receptorów cholinergicznych. Nadmierna stymulacja tych receptorów czynnikiem z zewnętrz hamuje ich fizjologiczną rolę, a tym samym prowadzi do powstawania deficytów acetylocholiny;
  • autoimmunologiczny atak własnych komórek organizmu przeciwko receptorom acetylocholiny – jest to wada w funkcjonowaniu układu odpornościowego, prowadząca ostatecznie do rozwoju miastenii rzekomoporaźnej, charakteryzującej się nużliwością mięśni;

 

5.2. Nadmiar acetylocholiny:

  • zatrucie substancjami powodującymi zwiększenie poziomu acetylocholiny – konsekwencją może być ostry zespół cholinergiczny, którego objawami są: zaczerwienienie skóry, zwężenie źrenic,
  • zaburzenia widzenia, łzawienie, ślinienie, skurcz oskrzeli, duszność, kaszel, obrzęk płuc, dolegliwości bólowe ze strony przewodu pokarmowego, biegunka, drżenie i osłabienie mięśni lub ich całkowite porażenie, wzrost ciśnienia tętniczego, spowolnienie lub przyspieszenie akcji serca

 

6. Wpływ suplementów na aktywność acetylocholiny

 

SUPLEMENT Synteza i uwalnianie Oddziaływanie na receptory Usuwanie z synapsy Uwagi
ALCAR (Acetylo-L-karnityna) + donor grup acetylowych
Alpha-GPC (Alfosceran choliny) + prekursor
Aniracetam  + zwiększanie przekazywania sygnału przez receptory nikotynowe
Ashwagandha (Withania somnifera) + inhibitor ACHE
Brahmi (Bacopa monnieri) + inhibitor ACHE
CDP-cholina (Cytykolina) + prekursor
Coluracetam + stymulacja wychwytu choliny
DMAE (Dimetyloaminoetanol) + stymulacja syntezy
Fasoracetam +  + nasilenie wychwytu choliny, stymulacja receptorów
Fenylopiracetam  + zwiększenie stężenia receptorów
Forskolina (Coleus forskohlii)  – zmniejszenie czułości receptorów nikotynowych
Fosfatydylocholina + prekursor
Fosfatydyloseryna + stymulacja uwalniania
Miłorząb (Ginkgo biloba) + inhibitor ACHE
Gotu Kola (Centella asiatica) + stymulacja syntezy
Horny Goat Weed (Epimedium sp.) + inhibitor ACHE
Hupercyna A (Huperzia serrata) + inhibitor ACHE
Goji (Lycium barbarum) + źródło kofaktorów do syntezy
Kofeina  + + stymulacja uwalniania, zwiększenie stężenia receptorów
Magnolia (Magnolia officinale)  + + stymulacja uwalniania, zwiększenie powinowactwa do receptorów muskarynowych
Noopept + stymulacja syntezy
Oksyracetam + stymulacja syntezy i uwalniania
PRL-8-53  + stymulacja receptorów
Royal Jelly  + źródło acetylocholiny
SAM-e  + wzrost poziomu choliny w mózgu
Cytryniec (Schisandra chinensis) + zwiększenie aktywności receptorów muskarynowych
Shilajit (Asphaltum punjabicum) + zwiększenie aktywności receptorów muskarynowych
Sulbutiamina  + kofaktor do syntezy
Sunifiram  + stymulacja uwalniania
Urydyna (wolna urydyna, UMP, TAU)  + stymulacja syntezy
Winpocetyna  + stymulacja uwalniania

(+) – zwiększenie aktywności acetylocholiny

(-) – zmniejszenie aktywności acetylocholiny

Bibliografia:
1. Longstaff, A., Neurobiologia. Krótkie wykłady, PWN, 2012
2. Red. Górska, T. i in., Mózg a zachowanie, PWN, 1997
4.1. Pamięć
Francis PT, Palmer AM, Snape M, Wilcock GK., The cholinergic hypothesis of Alzheimer's disease: a review of progress, J Neurol Neurosurg Psychiatry, 1999
Himmelheber A.M., Sarter M., Bruno J.P., Increases in cortical acetylcholine release during sustained attention performance in rats., Brain Res Cogn Brain Res, 2000
4.2. Sen
Watson Ch.J., Baghdoyan H.A., Lydic R., Neuropharmacology of Sleep and Wakefulness, Sleep Med Clin., 2011
4.3. Relacje interpersonalne
Braverman. E.R. The Edge Effect
4.4. Układ pokarmowy
Mandl P., Kiss J.P., Role of presynaptic nicotinic acetylcholine receptors in the regulation of gastrointestinal motility. Brain Res Bull. 2007
4.5. Układ ruchu
Juel VC, Massey JM. Myasthenia gravis. Orphanet J Rare Dis. 2008
Lavoie P.A., Collier. B., Tenenhouse A. Role of skeletal muscle activity in the control of muscle acetylcholine sensitivity. Experimental Neurology 1977
Tivari P., Dwivedi S. et al. Basic and modern concepts on cholinergic receptor: A review. Asian Pac J Trop Dis. 2013
5.2. Nadmiar acetylocholiny
Szczeklik A. Choroby wewnętrzne. Wyd. Medycyna Praktyczna, Kraków

Dodaj komentarz