Las convulsiones son una señal importante del cuerpo sobre trastornos graves. Acetilcolina: ¿es posible aumentar la inteligencia?

Nombre sistemático (IUPAC):

2-acetoxi- N,N,N-trimetiletanamina

Propiedades:

Fórmula química - C7H16NO + 2

Masa molar - 146.2074g mol-1

Farmacología:

Vida media - 2 minutos

La acetilcolina (ACC) es una molécula orgánica que actúa como neurotransmisor en la mayoría de los organismos, incluido el cuerpo humano. Es un éster de ácido acético y colina, la fórmula química de la acetilcolina es CH3COO(CH2)2N+(CH3)3, el nombre sistemático (IUPAC) es 2-acetoxi-N,N,N-trimetiletanamina. La acetilcolina es uno de los muchos neurotransmisores en el sistema nervioso autónomo (autonómico). Afecta tanto al sistema nervioso periférico (SNP) como al sistema nervioso central (SNC) y es el único neurotransmisor utilizado en la división motora del sistema nervioso somático. La acetilcolina es el principal neurotransmisor en los ganglios autónomos. En el tejido cardíaco, la neurotransmisión de acetilcolina tiene un efecto inhibitorio, lo que contribuye a una disminución de la frecuencia cardíaca. Por otro lado, la acetilcolina se comporta como un neurotransmisor excitador en las uniones neuromusculares del músculo esquelético.

historia de la creacion

La acetilcolina (ACC) fue descubierta por primera vez por Henry Hallet Dale en 1915, cuando se observó el efecto de este neurotransmisor en el tejido cardíaco. Otto Levi confirmó que la acetilcolina es un neurotransmisor y lo llamó Vagusstuff (algo vago) porque la muestra se obtuvo del nervio vago. En 1936, ambos recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por su trabajo. La acetilcolina fue el primer neurotransmisor descubierto.

Función

acetilcolina

Abreviatura: ACH

Fuentes: múltiple

Orientación: múltiple

Receptores: nicotínico, muscarínico

Predecesor: colina, acetil-CoA

Enzima sintetizadora: colina acetiltransferasa

Enzima metabolizadora: acetilcolinesterasa

La acetilcolina, como neurotransmisor, tiene efectos tanto en el SNP (sistema nervioso periférico) como en el SNC. Sus receptores tienen constantes de unión muy altas. En el SNP, la acetilcolina activa los músculos y es el principal neurotransmisor del sistema nervioso autónomo. En el SNC, la acetilcolina, junto con las neuronas, forma el sistema de neurotransmisores, el sistema colinérgico, que promueve la actividad inhibitoria.

en SNP

En el SNP, la acetilcolina activa el músculo esquelético y es el principal neurotransmisor del sistema nervioso autónomo. La acetilcolina se une a los receptores de acetilcolina en el tejido del músculo esquelético y abre canales de sodio activados por ligando en la membrana celular. Luego, los iones de sodio ingresan a la célula muscular, comienzan a actuar en ella y provocan la contracción muscular. Aunque la acetilcolina provoca la contracción del músculo esquelético, actúa a través de un tipo diferente de receptor (muscarina) para suprimir la contracción del tejido muscular cardíaco.

en el sistema nervioso autónomo

En el sistema nervioso autónomo, se libera acetilcolina:

En todas las neuronas parasimpáticas posganglionares

Todas las neuronas simpaticotrópicas preganglionares

El núcleo de la glándula suprarrenal es un ganglio simpaticotrópico alterado. Cuando es estimulada por la acetilcolina, la médula suprarrenal produce epinefrina y norepinefrina.

En algunos tejidos simpaticotrópicos posganglionares

En las neuronas estimuladoras de las glándulas sudoríparas y en las propias glándulas sudoríparas

En el sistema nervioso central

En el sistema nervioso central, la acetilcolina tiene algunas propiedades neuromoduladoras y afecta la flexibilidad, la activación y el sistema de recompensa. ACH juega un papel importante en la mejora de la percepción sensorial durante el despertar y también promueve el estado de alerta. El daño a los sistemas colinérgicos (productores de acetilcolina) en el cerebro contribuye al deterioro de la memoria. La acetilcolina está involucrada. También se ha revelado recientemente que una disminución de la acetilcolina puede ser una de las principales causas de la depresión.

Conductores de caminos

Hay tres tipos de vías de acetilcolina en el SNC

A través de la protuberancia hasta el tálamo y la corteza cerebral.

A través del núcleo macrocelular del nervio oculomotor a la corteza

vía septohipocampal

Estructura

La acetilcolina es un catión poliatómico. Junto con las neuronas cercanas, la acetilcolina forma un sistema de neurotransmisores, el sistema colinérgico, en el tronco encefálico y el prosencéfalo basal, que promueve la propagación axonal a diferentes partes del cerebro. En el tronco encefálico, este sistema se origina en el núcleo pedunculopontal y el núcleo tegmental laterodorsal, que juntos forman el área tegmental ventral. En el prosencéfalo basal, este sistema se origina en el núcleo óptico basal de Meinert y el núcleo septal:

Además, la acetilcolina actúa como un importante transmisor "interno" en el cuerpo estriado, que forma parte del núcleo basal. Se libera a través de la interneurona colinérgica.

Sensibilidad e inhibición

La acetilcolina también tiene otros efectos sobre las neuronas: puede causar una despolarización lenta al bloquear la corriente de K + tónicamente activa, lo que aumenta la sensibilidad de las neuronas. Además, la acetilcolina puede activar los conductores de cationes y, por lo tanto, estimular directamente las neuronas. Los receptores de acetilcolina muscarínicos postsinápticos M4 abren la válvula interna del canal de iones de potasio (Kir) y dan como resultado la inhibición. El efecto de la acetilcolina en ciertos tipos de neuronas puede depender de la duración de la estimulación colinérgica. Por ejemplo, la irradiación a corto plazo de acetilcolina (varios segundos) puede contribuir a la inhibición de las neuronas piramidales corticales a través de los receptores muscarínicos asociados con el subgrupo de proteína G tipo alfa Gq. La activación del receptor M1 promueve la liberación de calcio de la reserva intracelular, lo que posteriormente promueve la activación de la conducción de potasio, que a su vez inhibe la activación de las neuronas piramidales. Por otro lado, la activación del receptor tónico M1 es altamente excitatoria. Así, la acción de la acetilcolina sobre el mismo tipo de receptor puede producir diferentes efectos en las mismas neuronas postsinápticas, dependiendo de la duración de la activación del receptor. Recientes experimentos con animales han revelado que las neuronas corticales en realidad experimentan cambios temporales y permanentes en los niveles locales de acetilcolina cuando buscan pareja. En la corteza cerebral, la acetilcolina tónica inhibe la capa 4 de las neuronas espinosas medias, y en las capas 2/3 y 5 excita las células piramidales. Esto permite filtrar impulsos aferentes débiles en la capa 4 y aumentar los impulsos que alcanzarán la capa 2/3 y la capa L5 del microcircuito excitador. Como resultado, este efecto de la acetilcolina en las capas sirve para mejorar la relación señal-ruido en el funcionamiento de la corteza cerebral. Al mismo tiempo, la acetilcolina actúa a través de los receptores nicotínicos y excita ciertos grupos de neuronas asociativas inhibitorias en la corteza, lo que contribuye a la atenuación de la actividad en la corteza.

Proceso de toma de decisiones

Una de las principales funciones de la acetilcolina en la corteza cerebral es aumentar la susceptibilidad a los estímulos sensoriales, que es una forma de atención. Los aumentos de fase en la acetilcolina durante la estimulación visual, auditiva y somatosensorial contribuyeron a un aumento en la frecuencia de emisión de neuronas en las áreas sensoriales principales correspondientes de la corteza. Cuando las neuronas colinérgicas en el prosencéfalo basal se ven afectadas, la capacidad de los animales para reconocer señales visuales se ve muy afectada. Al considerar los efectos de la acetilcolina en las conexiones talamocorticales, una vía de transmisión de datos sensoriales, se encontró que la administración in vitro del agonista colinérgico carbacolina a la corteza auditiva de los ratones mejoró la actividad talamocortical. En 1997, se utilizó otro agonista colinérgico y se encontró que mejoraba la actividad en las sinapsis talamocticas. Este descubrimiento demostró que la acetilcolina juega un papel importante en la transmisión de información desde el tálamo a varias partes de la corteza cerebral. Otra función de la acetilcolina en la corteza cerebral es la supresión de la transmisión de información intracortical. En 1997, el agonista colinérgico muscarina se aplicó a las capas neocorticales y se encontró que los potenciales postsinápticos excitatorios entre las sinapsis intracorticales estaban suprimidos. La aplicación in vitro del agonista colinérgico carbacolina a la corteza auditiva de los ratones también suprimió la actividad. El registro óptico con tinte sensible al estrés en los lóbulos corticales visuales reveló una supresión significativa del estado de excitación intracortical en presencia de acetilcolina. Algunas formas de aprendizaje y plasticidad en la corteza cerebral dependen de la presencia de acetilcolina. En 1986, se descubrió que la redistribución sináptica típica en la corteza visual primaria que ocurre durante la privación monocular disminuye con el agotamiento de las entradas colinérgicas en esta área de la corteza. En 1998, se descubrió que la estimulación repetida del prosencéfalo basal, la principal fuente de neuronas de acetilcolina, junto con la irradiación de sonido a una determinada frecuencia, conducía a una redistribución de la corteza auditiva para mejor. En 1996, se investigó el efecto de la acetilcolina sobre la plasticidad dependiente de la experiencia al reducir las señales colinérgicas en la corteza columnar de ratas. En animales con deficiencia colinérgica, la movilidad de los bigotes se reduce significativamente. En 2006, se descubrió que se requiere la activación de los receptores nicotínicos y muscarínicos en el núcleo accumbens del cerebro para realizar tareas para las cuales los animales recibieron alimento. La acetilcolina exhibió un comportamiento ambiguo en entornos de investigación, que se identificó en función de las funciones descritas anteriormente y los resultados obtenidos de las pruebas de comportamiento basadas en estímulos realizadas por los sujetos. La diferencia en el tiempo de reacción entre las pruebas realizadas correctamente y las pruebas realizadas incorrectamente en primates fue inversamente diferente entre los cambios farmacológicos en los niveles de acetilcolina y los cambios quirúrgicos en los niveles de acetilcolina. Se obtuvieron datos similares en el estudio, así como en el examen de los fumadores después de recibir una dosis de nicotina (agonista de la acetilcolina).

Síntesis y decadencia

La acetilcolina se sintetiza en ciertas neuronas por la enzima colinetiltransferasa a partir de los constituyentes de la colina y la acetil-CoA. Las neuronas colinérgicas son responsables de la producción de acetilcolina. Un ejemplo de una región colinérgica central es el núcleo basal de Meinert en el prosencéfalo basal. La enzima acetilcolinesterasa convierte la acetilcolina en los metabolitos inactivos colina y acetato. Esta enzima se encuentra en exceso en la hendidura sináptica y su tarea es eliminar rápidamente la acetilcolina libre de la sinapsis, que es extremadamente importante para una buena función muscular. Ciertas neurotoxinas son capaces de inhibir la acetilcolinesterasa, lo que conduce a un exceso de acetilcolina en la unión neuromuscular y provoca parálisis, paro respiratorio y cardíaco.

Receptores

Hay dos clases principales de receptores de acetilcolina, el receptor nicotínico de acetilcolina (receptor n-colinérgico) y el receptor muscarínico de acetilcolina (receptor m-colinérgico). Obtuvieron sus nombres de los ligandos que activan los receptores.

Receptores N-colinérgicos

Los receptores N-colinérgicos son receptores ionotrópicos permeables a los iones de sodio, potasio y calcio. Estimulado por la nicotina y la acetilcolina. Se dividen en dos tipos principales: musculares y neurales. El curare puede bloquear parcialmente el músculo y el hexonio la neurona. Las localizaciones principales del receptor colinérgico n son las placas terminales musculares, los ganglios autónomos (simpático y parasimpático) y el sistema nervioso central.

Nicotina

Miastenia gravis

La enfermedad miastenia gravis, que se caracteriza por debilidad y fatiga muscular, se desarrolla cuando el organismo no segrega adecuadamente anticuerpos contra los receptores nicotínicos, inhibiendo así la correcta transmisión de la señal de la acetilcolina. Con el tiempo, las placas terminales del nervio motor en el músculo se destruyen. Para el tratamiento de esta enfermedad, se usan medicamentos que inhiben la acetilcolinesterasa: neostigmina, fisostigmina o piridostigmina. Estos fármacos hacen que la acetilcolina endógena interactúe durante más tiempo con sus receptores correspondientes antes de ser desactivada por la acetilcolinesterasa en la hendidura sináptica (el área entre el nervio y el músculo).

Receptores M-colinérgicos

Los receptores muscarínicos son metabotrópicos y actúan sobre las neuronas durante más tiempo. Estimulado por muscarina y acetilcolina. Los receptores muscarínicos se encuentran en el SNC y el SNP del corazón, los pulmones, el tracto gastrointestinal superior y las glándulas sudoríparas. La acetilcolina a veces se usa durante la cirugía de cataratas para contraer la pupila. La atropina, contenida en la belladona, tiene el efecto contrario (anticolinérgico) porque bloquea los receptores m-colinérgicos y por lo tanto dilata la pupila, de donde, de hecho, proviene el nombre de la planta (“bella donna” se traduce del español como “ mujer hermosa”): las mujeres usaban esta planta para la dilatación de las pupilas con fines cosméticos. Se usa dentro del ojo porque la colinesterasa corneal puede metabolizar la acetilcolina aplicada tópicamente antes de que llegue al ojo. El mismo principio se utiliza para la dilatación de la pupila, reanimación cardiopulmonar, etc.

Sustancias que afectan el sistema colinérgico

Bloquear, ralentizar o imitar la acción de la acetilcolina se usa ampliamente en medicina. Las sustancias que afectan el sistema de acetilcolina son agonistas de los receptores, que estimulan el sistema, o antagonistas, que lo suprimen.

Hay dos tipos de receptores nicotínicos: Nm y Nn. Nm se encuentra en la unión neuromuscular y promueve la contracción del músculo esquelético a través del potencial de la placa terminal. Nn provoca la despolarización en el ganglio autónomo, lo que da como resultado un impulso posganglionar. Los receptores nicotínicos promueven la liberación de catecolaminas de la médula suprarrenal y también son excitadores o inhibidores en el cerebro. Tanto Nm como Nn están conectados por canales de Na+ y k+, pero Nn está conectado por un canal adicional de Ca+++.

Agonistas/antagonistas de los receptores de acetilcolina

Los agonistas y antagonistas del receptor de acetilcolina pueden actuar sobre los receptores directa o indirectamente al influir en la enzima acetilcolinesterasa, lo que conduce a la destrucción del ligando del receptor. Los agonistas aumentan el nivel de activación del receptor, los antagonistas lo disminuyen.

Enfermedades

Los agonistas de los receptores de acetilcolina se usan para tratar la miastenia grave y la enfermedad de Alzheimer.

enfermedad de alzheimer

Dado que el número de receptores de acetilcolina α4β2 se reduce, durante el tratamiento se utilizan fármacos que inhiben la colinesterasa, como el bromhidrato de galantamina (un inhibidor competitivo y reversible).

Fármacos de acción directa Los fármacos que se describen a continuación imitan la acción de la acetilcolina sobre los receptores. En pequeñas dosis estimulan los receptores, en grandes dosis provocan entumecimiento.

acetil carnitina

acetilcolina

betanecol

carbacolina

cevimelina

muscarina

• pilocarpina

  suberilcolina

  suxametonio

Inhibidores de la colinesterasa

La mayoría de los agonistas de los receptores de acetilcolina de acción indirecta actúan inhibiendo la enzima acetilcolinesterasa. La acumulación resultante de acetilcolina provoca una estimulación prolongada de los músculos, las glándulas y el sistema nervioso central. Estos agonistas son ejemplos de inhibidores de enzimas, aumentan la potencia de la acetilcolina al ralentizar su descomposición; algunos se usan como agentes nerviosos (sarín, gas nervioso VX) o como pesticidas (organofosforados y carbamatos). Se utiliza clínicamente para revertir la acción de los relajantes musculares, para tratar la miastenia grave y los síntomas de la enfermedad de Alzheimer (rivastigmina, que aumenta la actividad colinérgica en el cerebro).

Principios activos reversibles

Las siguientes sustancias inhiben de forma reversible la enzima acetilcolinesterasa (que descompone la acetilcolina), aumentando así los niveles de acetilcolina.

La mayoría de los fármacos utilizados en el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer

donepezilo

rivastigmina

• Edrofonio (distingue entre crisis miasténica y colinérgica)

  Neostigmina (generalmente utilizada para revertir la acción de los bloqueadores neuromusculares utilizados en la anestesia, con menos frecuencia en la miastenia grave)

  Fisostigmina (utilizada para el glaucoma y sobredosis de fármacos anticolinérgicos)

  Piridostigmina (para el tratamiento de la miastenia gravis)

  Insecticidas carbamatos (aldicarb)

  Huperizina A

Sustancias activas irreversibles

Inhibe la enzima acetilcolinesterasa.

ecotiofato

isofluorofato

Insecticidas organofosforados (malatión, pparatión, azinfos metil, clorpirifos)

Agentes nerviosos que contienen organofosforados (sarín, gas nervioso VX)

Las víctimas de agentes nerviosos que contienen organofosforados generalmente mueren por asfixia porque no pueden relajar el diafragma.

Reactivación de la acetilcolina esterasa

pralidoxima

antagonistas de los receptores de acetilcoína

Agentes antimuscarínicos

bloqueadores de ganglios

mecamilamina

hexametonio

trimetafano

bloqueadores neuromusculares

atracurio

cisatracurio

doxacurio

metocurina

mivacurio

pancuronio

rocuronio

sucinilcolina

tubocuranina

vecuronio

Inhibidores de la síntesis

Las sustancias orgánicas que contienen mercurio, como el metilmercurio, tienen un fuerte vínculo con los grupos sulihidrilo, lo que provoca una disfunción de la enzima colina acetiltransferasa. Esta inhibición puede conducir a una deficiencia de acetilcolina, que puede afectar la función motora.

Inhibidores de la recaptación de colina

gemicolina

Inhibidores de sobretensiones

La botulínica suprime la liberación de acetilcolina y el veneno de la viuda negra (alfa-latrotoxina) tiene el efecto contrario. La inhibición de la acetilcolina provoca parálisis. Cuando es mordido por una viuda negra, el contenido de acetilcolina cae bruscamente y los músculos comienzan a contraerse. Con el agotamiento completo, se produce la parálisis.

Otro/no identificado/desconocido

Surugatoxina

Síntesis química

La acetilcolina, cloruro de 2-acetoxi-N,N,N-trimetiletilamonio, se sintetiza fácilmente mediante varios métodos. Por ejemplo, el 2-cloroetanol reacciona con la trimetilamina y el clorhidrato de N,N,N-trimetiletil-2-etanolamina resultante, también llamado colina, se acetila con ácido acético y se endurece con cloruro de acetilo para dar acetilcolina. El segundo método de síntesis es el siguiente: la trimetilamina reacciona con el óxido de etileno, que, al reaccionar con el cloruro de hidrógeno, se convierte en clorhidrato, que, a su vez, se acetila como ya se describió anteriormente. La acetilcolina también se puede obtener haciendo reaccionar acetato de 2-cloroetanol y trimetilamina.

La acetilcolina lleva a cabo la transmisión de los impulsos nerviosos en las sinapsis colinérgicas. El descubrimiento del papel mediador de la acetilcolina pertenece al farmacólogo austriaco O. Levi (Loewi). Las sinapsis colinérgicas están presentes tanto en el sistema nervioso somático como en el autónomo. Las fibras motoras del sistema nervioso somático inervan los músculos esqueléticos y sus terminaciones liberan acetilcolina. Las vías eferentes del sistema nervioso autónomo constan de dos neuronas: la primera está ubicada en el sistema nervioso central (en el tronco encefálico y la médula espinal), la segunda está en el ganglio autónomo, que pertenece al sistema nervioso periférico (Fig. 5 ). En consecuencia, los procesos de las primeras neuronas forman fibras preganglionares, las segundas, posganglionares. En las neuronas preganglionares de las divisiones simpática y parasimpática del sistema nervioso autónomo, la acetilcolina es el principal mediador. Las divisiones simpática y parasimpática difieren en el mediador liberado en las sinapsis de la fibra posganglionar: en el sistema nervioso simpático es la noradrenalina, en el sistema nervioso parasimpático es la acetilcolina.
Así, la acetilcolina sirve como transmisor de impulsos desde las terminaciones de todas las fibras posganglionares parasimpáticas, desde las terminaciones de las fibras simpáticas posganglionares que inervan las glándulas sudoríparas, desde las terminaciones de todas las fibras preganglionares (tanto simpáticas como parasimpáticas), desde las terminaciones de las fibras motoras nervios de los músculos estriados, así como en muchas sinapsis centrales.

Químicamente, la acetilcolina es un éster de colina y ácido acético. Su síntesis tiene lugar en las terminaciones de las fibras nerviosas a partir de colina alcohol y acetil-CoA bajo la influencia de la enzima colina acetiltransferasa. La velocidad de la reacción de síntesis está limitada por la concentración de colina en las terminaciones sinápticas. El mediador sintetizado se deposita en vesículas como resultado del transporte activo con la participación de la enzima ATPasa dependiente de Mg^. El mecanismo principal para la liberación de acetilcolina en la hendidura sináptica, lo que resulta en la formación de un potencial postsináptico, es la exocitosis dependiente de Ca2+. La despolarización de la terminación nerviosa, que aumenta la permeabilidad de la membrana presináptica para Ca2+, es una condición necesaria para la liberación de acetilcolina.
La acetilcolina es químicamente inestable, en un ambiente alcalino se descompone rápidamente en colina y ácido acético. Su destrucción en la sinapsis colinérgica está catalizada por la enzima acetilcolinesterasa, descubierta por O. Levy. La acetilcolinesterasa se encuentra en la membrana postsináptica junto al receptor colinérgico y es una de las enzimas de acción más rápida. La rápida destrucción del mediador asegura la labilidad de la transmisión nerviosa colinérgica. La colina resultante es capturada por las proteínas transportadoras de la membrana presináptica y además sirve para reducir la acetilcolina en la terminal (Fig. 6).

/>Fig. 6. Esquema de la estructura de la sinapsis colinérgica (citado de: Markova I.N., Nezhentseva M.N., 1997):
AH - acetilcolina; XP - receptor colinérgico; M - receptor colinérgico muscarínico; H - receptor colinérgico nicotínico; AChE - acetilcolinesterasa; TM - mecanismo de transporte; CA - colina acetiltransferasa; (+) - activación; (-) - frenado

La acción de la acetilcolina sobre la membrana consiste en su reacción con los receptores colinérgicos que forman parte de la estructura de la membrana celular (fig. 7). Así, la reacción de la acetilcolina con el receptor colinérgico H provoca un cambio en la disposición espacial de los átomos de la molécula de proteína del receptor. Como resultado, el tamaño de los poros intermoleculares de la membrana aumenta, formando un paso libre para los iones Na+ y luego para los K+, y la membrana celular se despolariza, seguida de repolarización. Los cambios en la molécula del receptor causados ​​por la acetilcolina son fácilmente reversibles. Después de la transmisión del impulso, después de aproximadamente 1 ms, finaliza la despolarización y se restablece la permeabilidad normal de la membrana. En ese momento, el receptor colinérgico ya no está asociado con la acetilcolina.
Se cree que la deformación de la molécula del receptor causada por la acetilcolina conduce no solo a un aumento de los poros intermoleculares de la membrana, sino que también contribuye al rechazo de la acetilcolina del receptor. Este rechazo es necesario para la interacción de la liberación de acetilcolina con la acetilcolinesterasa y su posterior destrucción (ver Fig. 7).
Las sustancias que afectan a los receptores colinérgicos pueden causar un efecto estimulante (colinomimético) o depresor (colinérgico).

o
C-0-CH2CH2-N(CH3)3


/ C-0-CH2CH2-N(CH3)3
ch3
Arroz. 7. Esquema de la interacción de la acetilcolina con el receptor colinérgico
y acetilcolinesterasa (citado de: Zakusov V.V., 1973):
XP - receptor colinérgico; AChE - acetilcolinesterasa; A - centro del ánodo de XP y AChE; E - Centro esterasa AChE y centro esterofílico ChR
Las sustancias farmacológicas pueden afectar las siguientes etapas de la transmisión sináptica de las sinapsis colinérgicas: la síntesis de acetilcolina; 2) proceso de liberación del mediador; 3) interacción de la acetilcolina con los receptores colinérgicos; 4) destrucción de acetilcolina; 5) captura por la terminación presináptica de la colina, que se forma durante la destrucción de la acetilcolina. Por ejemplo, a nivel de las terminaciones presinápticas actúa la toxina botulínica, que impide la liberación del neurotransmisor. La hemicolina inhibe el transporte de colina a través de la membrana presináptica (captación neuronal). Los colinomiméticos (pilocarpina, citisina) y los anticolinérgicos (m-bloqueadores colinérgicos, bloqueadores ganglionares y relajantes musculares periféricos) tienen un efecto directo sobre los receptores colinérgicos. Para inhibir la enzima acetilcolinesterasa, se pueden utilizar agentes anticolinesterásicos (prozerina).

acetilcolina- uno de los neurotransmisores más importantes, realiza transmisión neuromuscular, es el principal en el sistema nervioso parasimpático. Destruido por una enzima. acetilcolinesterasa.

Se utiliza como sustancia medicinal y en la investigación farmacológica.

Medicamento

Acción periférica similar a la muscarina (la muscarina es la del agárico de mosca):

- frecuencia cardíaca lenta

- espasmo de acomodación

degradar presión arterial

- expansión de los vasos sanguíneos periféricos

- contracción de los músculos de los bronquios, la vesícula biliar y el útero

- aumento del peristaltismo del estómago, intestinos,

- aumento de la secreción de glándulas digestivas, sudoríparas, bronquiales, lagrimales, miosis.

La constricción de la pupila se asocia con una disminución de la presión intraocular.

acetilcolina juega un papel importante como mediador del sistema nervioso central (transmisión de impulsos en el cerebro, las pequeñas concentraciones facilitan y las grandes inhiben la transmisión sináptica).

Los cambios en el metabolismo de la acetilcolina pueden provocar un deterioro de la función cerebral. La deficiencia determina en gran medida la imagen de la enfermedad: la enfermedad de Alzheimer.

Algunos antagonistas de acción central son fármacos psicotrópicos. Una sobredosis de antagonistas puede tener un efecto alucinógeno.

Por qué lo necesitas

Formado en el cuerpo participa en la transmisión de excitación nerviosa en el sistema nervioso central, nódulos vegetativos, terminaciones de nervios parasimpáticos, motores.

acetilcolina asociado con las funciones de la memoria. Una disminución en la enfermedad de Alzheimer conduce a un debilitamiento de la memoria.

acetilcolina juega un papel importante en el despertar y conciliar el sueño. El despertar ocurre cuando aumenta la actividad de las neuronas colinérgicas.

Propiedades fisiológicas

En pequeñas dosis, es un transmisor fisiológico de la excitación nerviosa, y en grandes dosis puede bloquear la transmisión de la excitación.

Este neurotransmisor se ve afectado por fumar y comer agáricos de mosca.

La acetilcolina no es la sustancia más famosa, pero juega un papel importante en procesos como la memoria y el aprendizaje. Levantemos el velo del secreto sobre uno de los neurotransmisores más subestimados de nuestro sistema nervioso.

Primero entre iguales

Figura 1. Experimento clásico de Otto Loewy para identificar los mediadores químicos de la transmisión del impulso nervioso (1921). Objetos - corazones aislados e inmersos en solución salina de dos ranas (donante y receptora). La descripción se da en el texto. Figura de en.wikipedia.org, adaptada.

En la literatura científica popular de orientación médica y neurofisiológica, la mayoría de las veces se trata de tres neurotransmisores: dopamina, serotonina y norepinefrina. Esto se debe en gran parte al hecho de que los estados normales y de enfermedad asociados con los cambios en el nivel de estos neurotransmisores son más accesibles a la comprensión y despiertan más interés entre los lectores. Ya he escrito sobre estas sustancias, ahora es el momento de prestar atención a un mediador más.

será sobre acetilcolina, y será simbólico, dado que fue primero neurotransmisor abierto. A principios del siglo XX, hubo una disputa entre científicos sobre cómo se transmite una señal de una célula nerviosa a otra. Algunos creían que una carga eléctrica, después de atravesar una fibra nerviosa, se transmite a otra a través de unos "cables" más delgados. Sus oponentes argumentaron que hay sustancias que llevan una señal de una célula nerviosa a otra. Básicamente, ambos lados tenían razón: hay sinapsis químicas y eléctricas. Sin embargo, los partidarios de la segunda hipótesis resultaron estar "a la derecha": Las sinapsis químicas predominan en el cuerpo humano..

Para comprender las peculiaridades de la transmisión de señales de una célula a otra, el fisiólogo Otto Loewy realizó experimentos simples pero elegantes (Fig. 1). Estimuló el nervio vago de la rana con una corriente eléctrica, lo que provocó una disminución del ritmo cardíaco*. Luego, Loewy recogió el líquido alrededor de este corazón y lo aplicó al corazón de otra rana, y también disminuyó la velocidad. Esto probó la existencia de cierta sustancia que transmite una señal de una célula nerviosa a otra. Loewy nombró la sustancia misteriosa vagusstoff("sustancia del nervio vago"). Ahora lo conocemos bajo el nombre de acetilcolina. El tema de la transmisión sináptica química también fue tratado por el británico Henry Dale, quien descubrió la acetilcolina incluso antes que Loewy. En 1936, ambos científicos recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina “por sus descubrimientos relacionados con la transmisión química de los impulsos nerviosos”.

* - Sobre cómo se contrae nuestro corazón - sobre el automatismo, la conducción de marcapasos e incluso canales divertidos - lea en la revisión " » . - ed.

La acetilcolina (Figura 2) se produce en las células nerviosas a partir de la colina y la acetilcoenzima-A (acetil-CoA). La enzima acetilcolinesterasa, ubicada en la hendidura sináptica, es responsable de la destrucción de la acetilcolina; esta enzima se discutirá en detalle más adelante. El plan estructural del sistema acetilcolinérgico del cerebro es similar a la estructura de otros sistemas de neurotransmisores (Fig. 3). Hay una serie de estructuras en el tronco encefálico que secretan acetilcolina, que viaja a lo largo de los axones hasta los ganglios basales del cerebro. Tiene sus propias neuronas de acetilcolina, cuyos procesos divergen ampliamente en la corteza y penetran en el hipocampo.

Figura 3. Sistema de acetilcolina del cerebro. Vemos que en las partes profundas del cerebro hay grupos de células nerviosas (en el cerebro anterior y el tronco encefálico), que envían sus procesos a varias partes de la corteza y las regiones subcorticales. En los puntos finales, se libera acetilcolina de las terminaciones neuronales. Los efectos locales de un neurotransmisor difieren según el tipo de receptor y su ubicación. MS - núcleo septal medial, DB - ligamento diagonal de Broca, nBM - núcleo magnocelular basal (núcleo de Meitner); PPT - núcleo tegmental pedunculopontino, LDT - núcleo tegmental dorsal lateral (ambos núcleos están en la formación reticular del tronco encefálico). Dibujo de , adaptado.

Los receptores de acetilcolina se dividen en dos grupos: muscarínico Y nicotina. La estimulación de los receptores muscarínicos conduce a un cambio en el metabolismo de la célula a través del sistema de proteínas G* ( receptores metabotrópicos), y el efecto sobre la nicotina - a un cambio en el potencial de membrana ( receptores ionotrópicos). Esto se debe al hecho de que los receptores nicotínicos están asociados con los canales de sodio en la superficie de las células. La expresión de los receptores difiere en diferentes partes del sistema nervioso (Fig. 4).

* - Sobre las estructuras espaciales de varios representantes de la gran familia de receptores GPCR - receptores de membrana que actúan a través de la activación de la proteína G - están disponibles en los artículos: " Receptores en forma activa"(sobre la forma activa de la rodopsina)", Estructuras de los receptores GPCR "en la alcancía""(sobre los receptores de dopamina y quimiocinas)" Receptor del transmisor del estado de ánimo(alrededor de dos receptores de serotonina). - ed.

Figura 4. Distribución de los receptores muscarínicos y nicotínicos en el cerebro humano. Dibujo del sitio, adaptado.

Mediador de la memoria y el aprendizaje

El sistema de acetilcolina del cerebro está directamente relacionado con un fenómeno como plasticidad sinaptica- la capacidad de una sinapsis para aumentar o disminuir la liberación de un neurotransmisor en respuesta a un aumento o disminución de su actividad. La plasticidad sináptica es un proceso importante para Memoria y Aprendizaje, por lo que los científicos buscaron encontrarlo en la parte del cerebro responsable de estas funciones, en el hipocampo. Un gran número de neuronas de acetilcolina dirigen sus procesos al hipocampo, y allí influyen en la liberación de neurotransmisores de otras células nerviosas. El método para llevar a cabo este proceso es bastante simple: varios receptores nicotínicos (principalmente de tipo α 7 y β 2) están ubicados en el cuerpo de la neurona y su parte presináptica. Su activación hará que el paso de la señal a través de la célula inervada se simplifique y sea más probable que pase a la siguiente neurona. La mayor influencia de este tipo la experimentan las neuronas GABAérgicas, células nerviosas cuyo neurotransmisor es el ácido γ-aminobutírico.

Las neuronas GABAérgicas son una parte importante del sistema que genera los ritmos eléctricos de nuestro cerebro. Estos ritmos se pueden registrar y estudiar mediante un electroencefalograma, un método de investigación ampliamente disponible en neurofisiología. Los ritmos de diferentes frecuencias se indican con letras griegas: 8–14 Hz - ritmo alfa, 14–30 Hz - ritmo beta, etc. El uso de estimulantes del receptor de acetilcolina hace que se produzcan ritmos theta (0,4 a 14 Hz) y gamma (30 a 80 Hz) en el cerebro. Estos ritmos, por regla general, acompañan la actividad cognitiva activa. La estimulación de los receptores de acetilcolina muscarínicos postsinápticos ubicados en las neuronas del hipocampo (centro de la memoria) y la corteza prefrontal (centro de conductas complejas) conduce a la excitación de estas células y la generación de los ritmos mencionados anteriormente. Acompañan diversas actividades cognitivas, por ejemplo, construir una secuencia temporal de eventos.

El hipocampo y la corteza prefrontal juegan un papel importante en el aprendizaje. Desde el punto de vista de los reflejos, todo aprendizaje se produce de dos formas. Digamos que eres un experimentador y el objeto de tu experimento es un ratón. En el primer caso, se enciende una luz en su jaula (el estímulo condicionado), y el roedor recibe un trozo de queso (el estímulo incondicionado) antes de que se apague la luz. El reflejo emergente se puede llamar detenidos. En el segundo caso, la luz también se enciende, pero el ratón recibe un premio un tiempo después de que se apaga la luz. Este tipo de reflejo se llama rastro. Los reflejos del segundo tipo dependen de la conciencia de los estímulos más que los reflejos del primer tipo. La inhibición de la actividad del sistema acetilcolinérgico conduce al hecho de que los reflejos traza no se desarrollan en los animales, aunque no hay problemas con los retardados.

Al comparar la secreción de acetilcolina en el cerebro de ratas en las que se desarrollaron ambos tipos de reflejos, se obtuvieron datos interesantes. Las ratas que dominaron con éxito la relación temporal entre el estímulo condicionado y el no condicionado mostraron un aumento significativo en los niveles de acetilcolina en la corteza prefrontal medial (Fig. 5) en comparación con el hipocampo. Especialmente significativa fue la diferencia en los niveles de acetilcolina en ratas que desarrollaron un rastro de reflejo. Aquellos roedores que no hicieron frente a ambas tareas encontraron niveles aproximadamente iguales del neurotransmisor en las regiones del cerebro estudiadas (Fig. 6). Con base en esto, se puede concluir que la corteza prefrontal juega un papel más importante directamente en el aprendizaje, y el hipocampo almacena el conocimiento adquirido.

Figura 5 Liberación de acetilcolina en el hipocampo (HPC) y la corteza prefrontal (PFC) de ratas tras un entrenamiento reflejo exitoso. El nivel máximo de acetilcolina se observa en la corteza prefrontal durante el desarrollo del reflejo de huella. Dibujo de .

Figura 6. Liberación de acetilcolina en el hipocampo (HPC) y la corteza prefrontal (PFC) de ratas en caso de “fracaso” en el aprendizaje. Se registra casi el mismo contenido de acetilcolina en las dos zonas, independientemente del reflejo. Dibujo de.

Receptores de atención

Figura 7. Variedad de receptores de acetilcolina (nAChR) en las capas de la corteza prefrontal. Dibujo de .

Para el aprendizaje no solo es importante la inteligencia o la capacidad de memoria, sino también la atención. Sin atención, incluso el estudiante más exitoso será un perdedor. La acetilcolina también está involucrada en los procesos que regulan la atención.

La atención (percepción enfocada o pensar en un problema) se acompaña de una mayor actividad en la corteza prefrontal. Las fibras de acetilcolina se envían a la corteza frontal desde las partes profundas del cerebro. Debido a que a menudo necesitamos un cambio rápido de atención, es bastante lógico que los receptores de acetilcolina nicotínicos (ionotrópicos), y no los muscarínicos, que causan cambios más lentos y predominantemente estructurales en las neuronas, estén involucrados en la regulación de la atención. El daño a las estructuras de acetilcolina en el cerebro profundo reduce la actividad de la corteza prefrontal medial y afecta la atención. Además, la interacción de las estructuras profundas de acetilcolina con la corteza prefrontal no se limita a las señales aguas arriba. Las neuronas de la corteza frontal también envían sus señales a las regiones subyacentes, lo que te permite crear un sistema de mantenimiento de la atención autorregulado. La atención se mantiene por la acción de la acetilcolina sobre los receptores presinápticos y postsinápticos (fig. 7).

Cuando se habla de receptores nicotínicos y atención, surge la cuestión de mejorar las funciones cognitivas a través del tabaquismo, es decir, introduciendo una dosis adicional de nicotina, aunque sea en forma de humo de cigarrillo. La situación aquí es bastante clara y los resultados no dan a los fumadores un argumento adicional a favor de su adicción. La nicotina, que proviene del exterior, altera el desarrollo normal del cerebro, lo que puede provocar trastornos de atención.(durante muchos años). Si comparamos fumadores y no fumadores, los primeros indicadores de atención son peores que los de sus oponentes. La mejora de la atención en los fumadores se produce cuando fuman un cigarrillo tras una larga abstinencia, cuando su mal humor y problemas cognitivos desaparecen con el humo.

medicina para la memoria

Si normalmente el sistema acetilcolinérgico de nuestro cerebro es el responsable de la memoria, la atención y el aprendizaje, entonces las enfermedades en las que se altera este tipo de transmisión en nuestro cerebro deberían manifestarse con los síntomas correspondientes: pérdida de memoria, disminución de la atención y capacidad de aprender cosas nuevas. . Aquí debemos hacer una reserva inmediata de que en el curso del envejecimiento normal, la gran mayoría de las personas tienen una capacidad reducida para memorizar cosas nuevas y agudeza mental en general. Si estos trastornos son lo suficientemente graves como para interferir con las actividades y necesidades diarias de una persona mayor (autocuidado), entonces los médicos pueden sospechar demencia. Si quieres aprender más sobre la demencia, te recomiendo empezar con Boletín de la OMS dedicada a esta patología.

Estrictamente hablando, la demencia no es una sola enfermedad, sino un síndrome que ocurre en varias enfermedades. Una de las enfermedades más comunes que conduce a la demencia es la enfermedad de Alzheimer. Se cree que en la enfermedad de Alzheimer, la proteína patológica β-amiloide se acumula en las células nerviosas, lo que interrumpe la actividad de las células nerviosas, lo que finalmente conduce a su muerte. Además de esta teoría, hay una serie de otras que tienen su propia evidencia. Es probable que en la enfermedad de Alzheimer ocurran diferentes procesos en las células cerebrales de diferentes pacientes, pero conducen a síntomas similares. Sin embargo, el β-amiloide es interesante porque puede suprimir el efecto que tiene la acetilcolina en la célula a través de los receptores nicotínicos. Si logramos intensificar la transmisión acetilcolinérgica, entonces podemos reducir las manifestaciones de la enfermedad y prolongar la vida independiente de una persona con demencia.

Los medicamentos utilizados en la demencia incluyen inhibidores de la acetilcolinesterasa (AChE), una enzima que descompone la acetilcolina en la hendidura sináptica. El uso de inhibidores de AChE conduce a un aumento del contenido de acetilcolina en el espacio interneuronal ya una mejora en la transmisión de señales. Un estudio sobre la eficacia de los inhibidores de la AChE en la enfermedad de Alzheimer ha determinado que son capaces de reducir los síntomas de la enfermedad y retrasar su progresión. Los tres fármacos más utilizados de este grupo son rivastigmina, galantamina y donepezilo- son comparables en términos de eficiencia y seguridad. También existe una pequeña pero exitosa experiencia con inhibidores de AChE en el tratamiento de alucinaciones musicales en ancianos.

Con la ayuda de la acetilcolina, nuestro cerebro aprende, enfoca la atención en varios objetos y fenómenos del mundo circundante. Nuestra memoria "funciona" con acetilcolina, y su deficiencia puede compensarse con la ayuda de medicamentos. Espero que haya disfrutado su introducción a la acetilcolina.

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Sabemos muy poco sobre el cerebro y las capacidades intelectuales. Sin embargo, es seguro decir que un neurotransmisor, la acetilcolina, puede aumentar las capacidades cognitivas humanas. Según la teoría de Darwin, este neurotransmisor debería sintetizarse más activamente con cada nueva generación. Por supuesto, esta afirmación es cierta si una persona no se degrada.

Sin embargo, hoy no hablaremos sobre la evolución, pero hablaremos sobre este mediador con más detalle, sin olvidar mencionar formas de aumentar su concentración. Cabe decir que aumentar el nivel de acetilcolina no te hará feliz, pero puede acelerar el proceso de asimilación de nueva información. En pocas palabras, aprenderás mejor.

Acetilcolina: ¿qué es?

El neurotransmisor es responsable no solo de las habilidades intelectuales de una persona, sino también de las conexiones neuromusculares, incluidas las autonómicas. Tenga en cuenta que esta es una de las primeras sustancias de este grupo, que fue descubierta por científicos, y esto sucedió a principios del siglo pasado. Es importante recordar que las dosis altas de acetilcolina provocan una desaceleración en el cuerpo y las pequeñas contribuyen a su aceleración. El proceso de síntesis de neurotransmisores se activa durante la recepción de nueva información o la reproducción de la antigua.

La sustancia es producida por las terminales nerviosas de los axones, que son la unión de dos neuronas. La síntesis de acetilcolina requiere dos sustancias:

La acetil coenzima (CoA) está hecha de glucosa.

Colina: se encuentra en algunos alimentos.

Después de eso, el neurotransmisor se coloca en una especie de recipientes de forma redonda llamados vesículas y se envía a la terminación presináptica de la neurona. Después de que la vesícula se fusiona con la membrana celular, se libera acetilcolina en la hendidura sináptica.

La acetilcolina puede retenerse en la hendidura sináptica, penetrar en la siguiente neurona o regresar. En este último caso, el neurotransmisor se vuelve a colocar en las vesículas. Cualquier neurotransmisor tiende a conectarse con sus receptores ubicados en la segunda neurona. Hablando en sentido figurado, el receptor es la puerta y el neurotransmisor es la llave para abrirla.

En este caso, hay dos tipos de llaves, cada una de las cuales puede abrir un cierto tipo de "puerta": muscarínico y nicotínico. Para una descripción completa del proceso, es necesario agregar que una enzima especial, la acetilcolinesterasa, controla el equilibrio de la sustancia en la hendidura sináptica. Si usa nootrópicos en grandes cantidades, luego de aumentar la concentración de acetilcolina a un cierto nivel, esta enzima comenzará a funcionar y destruirá el exceso del neurotransmisor en sus elementos constituyentes.

La enfermedad de Alzheimer deteriora drásticamente la memoria, lo que se debe precisamente a la actividad excesiva de la acetilesterasa. Ahora bien, en el tratamiento de esta enfermedad, los fármacos que pueden inhibir la enzima muestran resultados bastante buenos. Sin embargo, los inhibidores de la acetilesterasa tienen un inconveniente: una alta concentración de acetilcolina puede dañar el cuerpo.

Además, los efectos secundarios pueden ser bastante graves, hasta la muerte. Algunos gases nerviosos pueden clasificarse como inhibidores de la acetilenosterasa. Bajo su influencia, la concentración del neurotransmisor supera los límites permisibles, lo que conduce a la contracción muscular.

Efectos positivos de la acetilcolina y sus desventajas.

Comencemos con los efectos positivos que tiene el neurotransmisor que estamos considerando hoy:

La capacidad cognitiva del cerebro aumenta y la persona se vuelve más inteligente.

Mejora la memoria.

Mejora el trabajo de las conexiones neuromusculares, esto es extremadamente útil en los deportes. Ya que el cuerpo se adapta rápidamente al estrés.

Ninguna sustancia narcótica puede aumentar el nivel del neurotransmisor, pero provocará exactamente el efecto contrario: los alucinógenos suprimen al máximo la producción de acetilcolina.

Ayuda a hacer planes inteligentes y cometerá menos errores estúpidos debido a decisiones impulsivas.

Solo hay dos desventajas de este neurotransmisor:

Nocivo en una situación estresante, ya que ralentiza la capacidad de tomar decisiones rápidas.

En altas concentraciones, ralentiza el trabajo de todo el organismo.

Sin embargo, aquí es necesario hacer una pequeña corrección: todas las personas son individuales, si tiene una combinación de altas concentraciones de acetilcolina y glutamato, será más rápido y más decidido. Al mismo tiempo, el potencial intelectual no sufrirá cambios serios.

También notamos que el neurotransmisor comienza a producirse de manera más activa no solo cuando llega nueva información, sino también debido al entrenamiento del cerebro y el cuerpo.

Para aumentar la concentración del neurotransmisor, se pueden usar los siguientes suplementos: acetil l-carnitina, DMAE, lecitina, hiperzina, medicamentos para el Alzheimer, hiperzina. La escopolamina, la atropina y la difenhidramina ayudarán a reducir el nivel de la sustancia. También recomendamos comer bien para que la concentración de acetilcolina sea alta y, ante todo, prestar atención a los huevos con frutos secos.

Si practica deportes, la acetilcolina lo ayudará a lograr mejores resultados.