ACETYLCHOLINE: FUNCTIES, SYNTHESE, WERKINGSMECHANISME - NEUROPSYCHOLOGIE - 2024

De acetylcholine is de neurotransmitter in specifieke systemen en de ganglionsynaps van het somatische zenuwstelsel van het autonome zenuwstelsel. Het is een chemische stof die ervoor zorgt dat een groot aantal neuronen kan functioneren en tegelijkertijd verschillende hersenactiviteiten kan uitvoeren.

Acetylcholine was de eerste neurotransmitter die werd geïsoleerd, geconceptualiseerd en gekarakteriseerd door wat volgens veel wetenschappers de "oudste" stof in de hersenen is. Het werd farmacologisch beschreven door Henry Hallet Delt in 1914 en werd later bevestigd door Otto Loewi als een neurotransmitter.

Moleculaire structuur van acetylcholine

De hoofdactiviteit van acetylcholine valt op het cholinerge systeem, dat verantwoordelijk is voor de productie en synthese van acetylcholine. Met betrekking tot de belangrijkste effecten, benadrukt het spiercontractie, beweging, spijsverterings- en neuro-endocriene processen en de activering van cognitieve processen zoals aandacht en opwinding.

Hoe werkt acetylcholine?

In de hersenen van zoogdieren wordt informatie tussen neuronen overgedragen via een chemische stof die een neurotransmitter wordt genoemd. Deze stof komt vrij bij de synaps als reactie op een specifieke stimulus en geeft bij afgifte bepaalde informatie door aan het volgende neuron.

De neurotransmitter die wordt uitgescheiden, werkt in op gespecialiseerde en zeer selectieve receptorplaatsen, dus aangezien er verschillende soorten neurotransmitters zijn, werkt elk van hen in bepaalde systemen.

Een cholinerge neuron kan acetylcholine produceren (maar geen andere typen neurotransmitters), evenzo kan het specifieke receptoren voor acetylcholine produceren, maar niet voor andere typen neurotransmitters.

De uitwisseling van informatie door acetylcholine wordt uitgevoerd in specifieke neuronen en systemen die cholinerge worden genoemd.

Om acetylcholine te laten werken, heeft het een zenderneuron nodig om deze stof te produceren en een receptorneuron om een ​​cholinerge receptor te produceren die acetylcholine kan transporteren wanneer het wordt vrijgegeven uit het eerste neuron. In de volgende afbeelding kun je zien hoe acetylcholine wordt afgegeven aan spierneurotransmitters:

Synthese

Deze coupe van de nucleus basalis van Meynert, die acetylcholine produceert in het centrale zenuwstelsel. Bron: Nephron

Acetylcholine wordt gesynthetiseerd uit choline, een essentiële voedingsstof die door het lichaam wordt aangemaakt. Choline hoopt zich op in cholinerge neuronen door een reactie met actyl CoA en onder de enzymatische invloed van choline-acetyltransferase.

Deze drie elementen worden gevonden in de specifieke gebieden van de hersenen waar acetylcholine zal worden geproduceerd. Daarom maakt acetylcholine een neurotransmitter die tot een specifiek systeem behoort, het cholinerge systeem.

Als we deze drie stoffen vinden in een neuron dat we zojuist hebben besproken, weten we dat het bestaat uit een cholinerge neuron en dat dit neuron acetylcholine zal produceren door de interactie van choline en de bijbehorende enzymatische elementen.

De synthese van acetylcholine vindt plaats in het neuron, met name in de kern van de cel. Eenmaal gesynthetiseerd verlaat acetylcholine de kern van het neuron en reist het door het axon en de dendrieten, dat wil zeggen de delen van het neuron die verantwoordelijk zijn voor communicatie en associatie met andere neuronen.

Vrijlating

Acetylcholine-moleculen. Bron: gemaakt met de dataset en het gratis programma Rasmol.

We weten al dat de functie van deze stof bestaat uit het associëren en communiceren van specifieke neuronen (cholinerge) met andere specifieke neuronen (cholinerge). Om dit proces uit te voeren, moet de acetylcholine die in het neuron wordt aangetroffen, worden vrijgegeven om naar het ontvangende neuron te reizen.

Om acetylcholine vrij te maken, is de aanwezigheid van een stimulus vereist die de uitgang van het neuron motiveert. Als een actiepotentiaal uitgevoerd door een ander neuron niet aanwezig is, kan acetylcholine niet weggaan.

Om acetylcholine te laten vrijkomen, moet een actiepotentiaal het zenuwuiteinde bereiken waar de neurotransmitter zich bevindt. Wanneer dit gebeurt, genereert hetzelfde actiepotentiaal een membraanpotentiaal, een feit dat de activering van calciumkanalen motiveert.

Door de elektrochemische gradiënt wordt een instroom van calciumionen gegenereerd waardoor de membraanbarrières kunnen openen en acetylcholine kan worden vrijgegeven.

Zoals we kunnen zien, reageert de afgifte van acetylcholine op chemische mechanismen in de hersenen waaraan veel stoffen en verschillende moleculaire acties deelnemen.

Ontvangers

Structuur van de nicotinereceptor. Bron: Opossum58

Eenmaal vrijgegeven, blijft acetylcholine in niemandsland, dat wil zeggen, het bevindt zich buiten de neuronen en bevindt zich in de intersynaptische ruimte. Om de synaps te realiseren en om ervoor te zorgen dat acetylcholine zijn missie van communicatie met het opeenvolgende neuron vervult, is de aanwezigheid van stoffen die bekend staan ​​als receptoren vereist.

Receptoren zijn chemische stoffen waarvan de belangrijkste functie is om de signalen die door de neurotransmitter worden uitgezonden, over te dragen. Dit proces wordt selectief uitgevoerd, dus niet alle receptoren reageren op acetylcholine.

De receptoren van een andere neurotransmitter, zoals serotonine, zullen bijvoorbeeld de signalen van acetylcholine niet oppikken, dus om het te laten werken, moet het worden gekoppeld aan een reeks specifieke receptoren.

Over het algemeen worden de receptoren die op acetylcholine reageren, cholinerge receptoren genoemd. We kunnen 4 hoofdtypen cholinerge receptoren vinden: muscarine-agonistreceptoren, nicotine-agonistreceptoren, muscarine-antagonistreceptoren en nicotine-antagonistreceptoren.

Acetylcholine-functies

Acetylcholine-verwerking bij een synaps. Bron: Smedlib, gebaseerd op origineel werk van Pancrat

Acetylcholine heeft vele functies, zowel op fysiek niveau als op psychologisch of hersenniveau. Deze neurotransmitter is verantwoordelijk voor het uitvoeren van basisactiviteiten zoals beweging of spijsvertering en neemt tegelijkertijd deel aan complexere hersenprocessen zoals cognitie of geheugen.

Hieronder bespreken we de belangrijkste functies van deze belangrijke neurotransmitter.

Motorische functies

Het is waarschijnlijk de belangrijkste activiteit van acetylcholine. Deze neurotransmitter is verantwoordelijk voor het produceren van spiercontractie, het regelen van het rustpotentieel van de darmspier, het verhogen van de productie van spikes en het reguleren van de bloeddruk.

Het werkt op milde wijze als vasodilatator in de bloedvaten en bevat een bepaalde ontspannende factor.

Neuro-endocriene functies

Een andere belangrijke rol van acetylcholine is het verhogen van de vasopressinesecretie door de achterste kwab van de hypofyse te stimuleren.

Vasopressine is een peptidehormoon dat de reabsorptie van watermoleculen regelt, dus de productie ervan is essentieel voor de neuro-endocriene ontwikkeling en functie.

Evenzo vermindert acetylcholine de prolactinesecretie in de posterieure hypofyse.

Parasympathische functies

Acetylcholine speelt een belangrijke rol bij de voedselopname en bij het functioneren van het spijsverteringsstelsel.

Deze neurotransmitter is verantwoordelijk voor het verhogen van de bloedstroom in het maagdarmkanaal, verhoogt de gastro-intestinale spierspanning, verhoogt de gastro-intestinale endocriene secretie en verlaagt de hartslag.

Sensorische functies

Cholinerge neuronen maken deel uit van het grote stijgende systeem, dus nemen ze ook deel aan sensorische processen. Dit systeem begint in de hersenstam en innerveren grote delen van de hersenschors waar acetylcholine wordt aangetroffen.

De belangrijkste sensorische functies die met deze neurotransmitter zijn geassocieerd, liggen in het behoud van het bewustzijn, de overdracht van visuele informatie en de perceptie van pijn.

Cognitieve functies

Acetylcholine blijkt een cruciale rol te spelen bij de vorming van geheugen, het concentratievermogen en de ontwikkeling van aandacht en logisch redeneren.

Deze neurotransmitter biedt beschermende voordelen en kan het optreden van cognitieve achteruitgang beperken. In feite is aangetoond dat acetylcholine de belangrijkste aangetaste stof is bij de ziekte van Alzheimer.

Gerelateerde ziekten

Acetylcholine-route in het centrale zenuwstelsel. Bron: BruceBlaus

Acetylcholine neemt deel aan verschillende hersenfuncties, dus het tekort aan deze stoffen kan worden weerspiegeld in de verslechtering van sommige van de hierboven besproken activiteiten.

Klinisch is acetylcholine in verband gebracht met twee hoofdziekten, de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson.

Alzheimer

Met betrekking tot de ziekte van Alzheimer werd in 1976 vastgesteld dat er in verschillende hersengebieden van patiënten met deze ziekte niveaus van het enzym choline-acetyltransferase tot 90% lager waren dan normaal.

Dit enzym is essentieel voor de aanmaak van acetylcholine, en daarom werd aangenomen dat de ziekte van Alzheimer veroorzaakt zou kunnen worden door een tekort aan deze hersensubstantie.

Momenteel is deze factor de belangrijkste aanwijzing voor de oorzaak van de ziekte van Alzheimer en omvat veel van de wetenschappelijke aandacht en het onderzoek dat zowel naar de ziekte als naar de ontwikkeling van mogelijke behandelingen wordt gedaan.

Parkinson

Met betrekking tot Parkinson is het verband tussen de oorzaak van de ziekte en acetylcholine minder duidelijk. Parkinson is een ziekte die vooral beweging beïnvloedt, daarom kan acetylcholine een belangrijke rol spelen bij het ontstaan ​​ervan.

De oorzaak van de ziekte is vandaag onbekend en bovendien lijkt een andere neurotransmitter zoals dopamine een belangrijkere rol te spelen en richten de meeste geneesmiddelen voor deze pathologie zich op de functie van deze neurotransmitter.

De nauwe relatie tussen dopamine en acetylcholine suggereert echter dat de laatste ook een belangrijke neurotransmitter is bij de ziekte.

Referenties

1. Perry E, Walker M, Grace J, Perry R. Acetylcholine in gedachten: een neurotransmitter die verband houdt met bewustzijn? TINS 1999; 22-6, 273-80.
2. McMahan UJ. De structuur en regulering van agrin. In: Koelle GB. Symposium over de cholinerge synaps. Life Science, deel 50. New York: Pergamon Press; 1992, p. 93-4.
3. Changeux JP, Devillers-Thiéry A. Chemouilli P. De acetylcholinereceptor: een "allosterisch" eiwit dat zich bezighoudt met intracellulaire communicatie. Science 1984; 225: 1335-45.
4. Duclert A, Chengeux JP. Acetylcholinereceptorgenexpressie op de zich ontwikkelende neuromusculaire junctie. Physiol Rev 1995; 75: 339-68.
5. Bosboom JL, Stoffers D, Wolters ECh. De rol van acetylcholine en dopamine bij dementie en psychose bij de ziekte van Parkinson. J Neural Transm 2003; 65 (suppl): 185-95.
6. Montgomery, SA en Corn, TH (Eds) Psychopharmacology of Depression Oxford University Press, British Association for Psychopharmacology, monografieën nr. 13, 1994.