¿Qué es la acetilcolina?
La acetilcolina es un neurotransmisor encargado de enviar señales entre el sistema nervioso somático y en las sinapsis ganglionares del sistema nervioso autónomo. Es una sustancia química que permite el funcionamiento de las neuronas y, a la vez, permite la realización de diversas actividades cerebrales.
Fue el primer neurotransmisor aislado, conceptualizado y caracterizado, por lo que según muchos científicos es la sustancia más “vieja” del cerebro. Fue descrita farmacológicamente por Henry Hallet Delt en 1914 y, posteriormente, confirmada por Otto Loewi como un neurotransmisor.
La actividad principal de la acetilcolina recae en el sistema colinérgico, que se encarga de producir y sintetizar acetilcolina. Entre sus efectos más importantes, destacan la contracción muscular, el movimiento, procesos digestivos y neuroendocrinos, y la activación de procesos cognitivos, como la atención y la excitación.
¿Cómo funciona la acetilcolina?
En el cerebro de los mamíferos, la información entre las neuronas se transmite a través de sustancias químicas denominadas neurotransmisores. Esta sustancia se libera en la sinapsis como respuesta a un estímulo específico, y al liberarse transmite información determinada a la siguiente neurona.
El neurotransmisor que se segrega actúa en sitios receptores especializados y altamente selectivos, de este modo, al existir distintos tipos de neurotransmisores, cada uno de ellos actúa en unos sistemas determinados.
Una neurona colinérgica podrá producir acetilcolina (pero no otros tipos de neurotransmisores), asimismo, podrá producir receptores específicos para la acetilcolina pero no para otros neurotransmisores.
El intercambio de información que realiza la acetilcolina lo lleva a cabo en neuronas y sistemas determinados, denominados colinérgicos.
Para que la acetilcolina pueda actuar requiere una neurona emisora, que produzca esta sustancia, y una neurona receptora, que produzca un receptor colinérgico capaz de transportar la acetilcolina cuando esta es liberada de la primera neurona. En la siguiente imagen se puede apreciar cómo se libera acetilcolina a neurotransmisores musculares:
Síntesis de la acetilcolina
La acetilcolina se sintetiza a partir de la colina, un nutriente esencial que genera el organismo. La colina se acumula en las neuronas colinérgicas mediante una reacción con la actil CoA y bajo la influencia enzimática de la colina acetiltransferasa.
Estos tres elementos se encuentran en las regiones específicas del cerebro donde se producirá acetilcolina, por ello, confecciona un neurotransmisor perteneciente a un sistema específico, el sistema colinérgico.
Cuando en una neurona están estas tres sustancias, se sabe que consta de una neurona colinérgica y que esta producirá acetilcolina mediante la interacción de la colina y los elementos enzimáticos pertenecientes.
La síntesis de la acetilcolina se realiza dentro de la neurona, específicamente en el núcleo de la célula. Una vez sintetizada, la acetilcolina abandona el núcleo de la neurona y viaja por el axón y las dendritas, las partes de la neurona que se encargan de la comunicación y asociación con otras neuronas.
Liberación de la acetilcolina
La función de esta sustancia consiste en asociar y comunicar unas neuronas específicas (colinérgicas) con otras neuronas específicas (colinérgicas). Para realizar este proceso, la acetilcolina que se encuentra dentro de la neurona, debe ser liberada para viajar hasta la neurona receptora.
Para que la acetilcolina pueda ser liberada, se requiere la presencia de un estímulo que impulse su salida de la neurona. Si no se presencia un potencial de acción realizado por otra neurona, la acetilcolina no podrá salir.
Para que la acetilcolina sea liberada, un potencial de acción debe alcanzar la terminal nerviosa en la que se encuentra el neurotransmisor. Cuando esto sucede, el mismo potencial de acción genera un potencial de membrana, hecho que motiva la activación de los canales de calcio.
Debido al gradiente electroquímico, se genera un influjo de iones de calcio que permiten que las barreras de la membrana se abran y la acetilcolina pueda ser liberada.
Como se ve, la liberación de acetilcolina responde a mecanismos químicos del cerebro donde participan muchas sustancias y diferentes actuaciones moleculares.
Receptores de acetilcolina
Una vez liberada, la acetilcolina se queda en el espacio intersináptico. Para que la sinapsis se pueda realizar y la acetilcolina pueda cumplir con su misión de comunicarse con la neurona consecutiva, se requiere la presencia de unas sustancias conocidas como receptores.
Los receptores son sustancias químicas, cuya función principal es transducir las señales emitidas por el neurotransmisor. Este proceso se realiza de forma selectiva, por lo que no todos los receptores responden a la acetilcolina.
Por ejemplo, los receptores de otro neurotransmisor, como la serotonina, no captarán las señales de la acetilcolina, por lo que para que esta pueda funcionar debe acoplarse a una serie de receptores específicos.
Por lo general, los receptores que responden a la acetilcolina son los receptores colinérgicos. Hay 4 tipos principales de receptores colinérgicos: agonistas muscarínicos, agonistas nicotínicos, antagonistas muscarínicos y antagonistas nicotínicos.
Funciones de la acetilcolina
- Motoras. Probablemente la más importante. Se encarga de producir la contracción muscular, controlar el potencial de reposo del músculo intestinal, aumentar la producción de espigas y modular la tensión arterial. Actúa de forma leve como vasodilatador en los vasos sanguíneos y contiene un cierto factor relajante.
- Neuroendocrinas. Incrementa la secreción de vasopresina por la estimulación del lóbulo posterior de la hipófisis. La vasopresina es una hormona peptídica que controla la reabsorción de moléculas de agua, por lo que su producción es vital para el funcionamiento y el desarrollo neuroendocrino. Asimismo, la acetilcolina disminuye la secreción de prolactina en la hipófisis posterior.
- Parasimpáticas. Tiene un papel relevante en la ingestión de alimentos y en el funcionamiento del aparato digestivo. Se encarga de incrementar el flujo sanguíneo del tracto gastrointestinal, aumenta el tono muscular gastrointestinal y las secreciones endocrinas gastrointestinales, y disminuye la frecuencia cardíaca.
- Sensoriales. Las neuronas colinérgicas forman parte del gran sistema ascendente, por lo que también participan en procesos sensoriales. Este sistema se inicia en el tronco cerebral e inerva amplias áreas de la corteza cerebral donde se encuentra la acetilcolina. Las funciones sensoriales principales son el mantenimiento de la conciencia, la transmisión de información visual y la percepción del dolor.
- Cognitivas. Se ha demostrado cómo la acetilcolina juega un papel crítico en la formación de recuerdos, la capacidad de concentración, y el desarrollo de la atención y el razonamiento lógico. Este neurotransmisor aporta beneficios de protección y podría limitar la aparición de deterioro cognitivo. De hecho, se ha demostrado como la principal sustancia dañada en el alzhéimer es la acetilcolina.
Enfermedades relacionadas con la acetilcolina
Clínicamente, la acetilcolina se ha asociado con dos enfermedades principales, el alzhéimer y el párkinson.
- Alzhéimer. En 1976 se encontró que en distintas regiones del cerebro de pacientes con esta enfermedad, se presentaban niveles de la enzima colina acetiltransferasa de hasta un 90% más bajos de lo normal. Esta enzima es vital para la producción de acetilcolina, por lo que se postuló que el alzhéimer podría originarse por la deficiencia de esta sustancia. En la actualidad, este factor constituye la principal pista que apunta a la causa del alzhéimer y abarca gran parte de la atención científica y la investigación que se lleva a cabo tanto sobre la enfermedad como sobre la confección de posibles tratamientos.
- Párkinson. El párkinson es una enfermedad que afecta principalmente al movimiento, motivo por el cual la acetilcolina podría jugar un papel importante en su génesis. La causa de la enfermedad se desconoce hoy en día y, además, otro neurotransmisor, como la dopamina, parece jugar un papel más relevante y la mayoría de medicamentos para esta patología se centran en la función de este neurotransmisor. No obstante, la estrecha relación entre la dopamina y la acetilcolina hace pensar que este último sea también un neurotransmisor importante en la enfermedad.
Referencias
- Perry, E., Walker, M., Grace, J., Perry, R. Acetylcholine in mind: a neurotransmitter correlate of consciousness?
- McMahan, U.J. The structure and regulation of agrin. Life Science.
- Changeux, J.P., Devillers-Thiéry, A., Chemouilli, P. The acetylcholine receptor: an “allosteric” protein engaged in intracellular communication. Science.
- Duclert, A., Chengeux, J.P. Acetylcholine receptor gene expression at the developing neuromuscular junction. Physiol. Rev,
- Bosboom, J.L., Stoffers, D., Wolters, E.Ch. The role of acetylcholine and dopamine in dementia and psychosis in Parkinson’s disease. J. Neural Transm.