Dzisiejszy wpis będzie dotyczył acetylocholiny, czyli neuroprzekaźnika o funkcjach m.in. związanych z kontrolą ruchu naszego ciała, snu i czuwania, a także uczenia się. Dowiesz się, jak powstaje acetylocholina, jakie ma dokładniejsze funkcje oraz co się dzieje, gdy jest zaburzona jej równowaga. Dowiesz się też, co robi botoks i jad czarnej wdowy.
1. Z czego zbudowana jest acetylocholina
Acetylocholina to neuroprzekaźnik (o neuroprzekaźnikach możesz przeczytać więcej w tym i tym poście) i składa się z kombinacji siedmiu atomów węgla, szesnastu atomów wodoru, jednego atomu azotu oraz dwóch atomów tlenu. Jak widać, acetylocholina zbudowana jest m.in. z węgla, zatem należy do organicznych związków chemicznych. Na grafice powyżej możesz zobaczyć, jak acetylocholina wygląda w trzech reprezentacjach: pierwsza to struktura 2D, a dwie pozostałe to struktury 3D. Acetylocholina jest estrem kwasu octowego i choliny.
Ważną informacją jest to, że jeśli acetylocholina wywołuje jakąś reakcję w danym neuronie, to mówimy, że jest to neuron cholinergiczny. Zatem będziemy używać słowa „cholinergiczny” jako „taki, na który wpływa acetylocholina”. Tak jak „dopaminergiczny” w kontekście dopaminy.
2. Gdzie w mózgu rozprzestrzeniana jest acetylocholina?
Na początku chciałabym podkreślić, że acetylocholina jest neuroprzekaźnikiem odgrywającym ważną rolę nie tylko w mózgu, ale też unerwia narządy wewnętrzne oraz mięśnie.
Na poniższej ilustracji możesz zobaczyć najistotniejsze szlaki cholinergiczne, czyli kierunki, w których acetylocholina jest rozprzestrzeniana w mózgu.
Ważnymi punktami na „mapie” mózgu w kontekście acetylocholiny są: jądra konarowo-mostowe i międzykonarowe, jądro podstawne Meynerta oraz obszar przyśrodkowej przegrody i pasma przekątnego Broki.
Z jąder konarowo-mostowego i międzykonarowego aksony neuronów cholinergicznych biegną do wielu struktur podkorowych (np. do wzgórza, czy jąder podstawnych), rdzenia kręgowego i móżdżku. Badania wykazały, że neurony z tych obszarów mogą być zaangażowane w zaburzenia chodu i postawy w chorobie Parkinsona.
Z jądra podstawnego Meynerta biegnie cholinergiczne unerwienie przede wszystkim do kory mózgowej (w szczególności do płata czołowego). Jądro to jest zgrupowaniem neuronów, które należy do istoty bezimiennej* (łac. substantia innominata). Co ciekawe, degeneracja tego szlaku cholinergicznego jest uważana za jedną ze zmian potencjalnie związanych z chorobą Alzheimera.
Neurony cholinergiczne biegnące z obszaru przyśrodkowej przegrody i pasma przekątnego Broki unerwiają struktury limbiczne – np. formację hipokampa. Ten szlak cholinergiczny zaangażowany jest podczas procesów pamięciowych, szczególnie podczas utrwalania pamięci krótkotrwałej.
Dodatkowo, warto wspomnieć, że acetylocholina pełni funkcje w wewnętrznej komunikacji w prążkowiu.
3. Kiedy acetylocholina jest produkowana?
Jako że acetylocholina umożliwia procesy pamięciowe, komunikację między neuronami a mięśniami i zaangażowana jest w nerwową regulację pracy serca, czy gruczołów potowych, ten neuroprzekaźnik musi być produkowany w naszym organizmie w sposób ciągły. Co ciekawe, acetylocholina jest związkiem mało trwałym – bardzo szybko ulega rozkładowi do choliny i kwasu octowego. Proces ten katalizowany jest (czyli przyspieszany) przez charakterystyczny enzym – acetylocholinoesterazę.
Proces odwrotny, czyli faktyczna produkcja acetylocholiny odbywa się w wyniku estryfikacji choliny i kwasu octowego. Dokładniej, polega to na przyłączeniu reszty kwasu octowego do grupy hydroksylowej choliny. W tym procesie pomaga enzym acetylotransferaza cholinowa. Gdy już mamy powstałą acetylocholinę, to powinniśmy zastanowić – co dalej? Dalej, w momencie, gdy cholinergiczny neuron dostaje impuls, acetylocholina wydzielana jest do szczeliny synaptycznej, przez którą dociera do receptorów postsynaptycznych. Ta pozostała acetylocholina, która nie przyłączy się do receptorów, tak jak już pisałam, w bardzo krótkim czasie ulega rozkładowi.
4. Co robi acetylocholina i na co wpływa?
Już powyżej wspominałam, jak acetylocholina działa na nasz organizm, ale uporządkujmy najważniejsze informacje.
Mięśnie
Acetylocholina jest neuroprzekaźnikiem, który pomaga skomunikować neurony, wysyłające informację do mięśni szkieletowych, czyli tych, nad którymi możemy mieć świadomą kontrolę. Czyli jak neuron mówi „do boju”, to bezpośrednim chemicznym nośnikiem tej informacji między neuronem a komórką mięśniową jest właśnie acetylocholina! Jeśli chcesz sobie przypomnieć, jak działa synapsa, to zajrzyj do tego posta.
Pamięć
Jednym z punktów przemawiających za tym, że acetylocholina wspiera procesy pamięciowe jest to, o czym wspominałam wyżej. Zanik niektórych szlaków cholinergicznych powiązano z objawami choroby Alzheimera. Dodatkowo, badania wykazały, że podanie niektórych antagonistów acetylocholiny (czyli substancji, które działają na jej wydzielanie hamująco) sprawiło, że osłabiła się konsolidacja pamięci, uwaga oraz możliwość pozyskiwania nowych informacji.
Sen
Aktywność cholinergicznych neuronów obszaru konarowo-mostowego połączono z aktywnością rytmiczną podczas snu REM. Już w latach 90. XX w. zasugerowano, że jedno z jąder tego obszaru jest odpowiedzialne za generację tej fazy snu. Stężenie acetylocholiny podczas snu REM (ale też jak już się obudzimy) jest wyższe, niż podczas snu głębokiego (non-REM). Leki o działaniu agonistycznym do acetylocholiny (zwiększające jej stężenie) zwiększają ilość snu REM, a leki o działaniu antagonistycznym zmniejszają.
Przywspółczulny Układ Nerwowy
W układzie przywspółczulnym to acetylocholina jest najważniejszym neuroprzekaźnikiem, który komunikuje to, co neuron „chce powiedzieć” innym organom np. sercu, żołądkowi, jelitom, czy gruczołom potowym. Dodatkowo, powoduje zwężanie źrenic.
Serce
W układzie przywspółczulnym acetylocholina jest odpowiedzialna m.in. za komunikację między neuronami a sercem. Wydzielana jest na zakończeniach nerwu błędnego (na obrazku to cranial nerve X) i ogólnie mówiąc – spowalnia pracę serca. Może mieć różne efekty: spowolnienie rytmu pracy serca, zwolnienie przewodzenia impulsów między przedsionkami a komorami, zmniejszenie kurczliwości komórek roboczych serca albo ogólne obniżenie siły skurczu.
Mięśnie gładkie
Acetylocholina odpowiada za skurcze mięśni gładkich – np. żołądka, jelit, czy pęcherza moczowego. Dzięki niej możliwa jest perystaltyka jelit, czyli proces, który sprawia, że treść pokarmowa przesuwana jest dalej.
Gruczoły
Gdy acetylocholina pojawia się w synapsie między neuronem a gruczołem, pobudza aktywność wydzielniczą gruczołu, np. potowego.
5. Co się dzieje, gdy jest jej zbyt mało?
Jednym z czynników, które mogą powodować hamowanie produkcji acetylocholiny jest jad kiełbasiany, zwany też toksyną botulinową. Takie hamowanie (inhibicja) acetylocholiny skutkuje paraliżem mięśni. Tak, dobrze Ci się wydaje – botoks to preparat używany w zabiegach medycyny estetycznej, oparty na jadzie kiełbasianym. I tak, jego cudowność polega na paraliżowaniu mięśni twarzy 😉
6. Co się dzieje, gdy jest jej zbyt dużo?
Substancjami, które pośrednio powodują nadmierne stężenie acetylocholiny w organizmie są np. inhibitory acetylocholinoesterazy (czyli tego enzymu, który odpowiada za rozkład acetylocholiny). Dodatkowo, substancją powodującą zwiększenie ilości wydzielanej acetylocholiny jest też latrotoksyna, czyli trucizna, którą może wydzielać czarna wdowa (łac. Latrodectus mactans).
Najbardziej widocznym skutkiem takiego znacznie podwyższonego stężenia tego neuroprzekaźnika jest nadmierny skurcz mięśni. Co więcej, nie zapominajmy, że oprócz mięśni szkieletowych mamy też mięśnie gładkie, z których zbudowane są organy wewnętrzne – np. przepona, jelita, mięśnie międzyżebrowe. Zatem jeśli nie zareaguje się odpowiednio szybko (np. poprzez podanie atropiny), człowiek może się udusić.
* Dziwna nazwa, jak na nazwaną strukturę, no nie?
No Comments