Acetilcolina este un neurotransmițător, o substanță produsă de corpul nostru pentru a transfera impulsurile nervoase către mai multe puncte din sistemul nervos central și periferic. Neuronii care secretă acetilcolina sunt definiți ca fiind colinergici; analog pentru receptorii săi, care se disting în receptorii nicotinici și muscarinici. Diferita concentrație și conformația chimică a acestor receptori și a izoformelor conexe în țesuturi determină diferitele medicamente care interferează cu acțiunea acetilcolinei, pot produce efecte circumscrise în principal la un sector și nu la altul. În ciuda acestei diversități structurale, acetilcolina este capabilă să se lege la ambii receptori, deoarece partea unei molecule care interacționează cu receptorii muscarinici este diferită de cea a nicotinicului. Acesta este unul dintre motivele pentru care acetilcolina nu este utilizată direct în scopuri terapeutice: deoarece acționează asupra tuturor receptorilor colinergici ai organismului (atât muscarinici cât și nicotinici), acțiunea sa este prea răspândită și nu foarte specifică.
Acetilcolina a fost primul neurotransmițător care a fost descoperit, datorită studiilor lui Otto Loewi încoronate în 1924. Din punct de vedere chimic, acetilcolina se formează prin unirea unei molecule de colină cu o acetil-coenzima A (acetilcolină -CoA); prima este o moleculă mică concentrată în membranele fosfolipide, în timp ce Acetyl-CoA reprezintă intermediarul metabolic dintre glicoliză și ciclul Krebs. Sinteza acetilcolinei pornind de la aceste două substanțe are loc de-a lungul terminalului axonal; imediat după ce a fost sintetizat, acesta este apoi stocat în vezicule, care, atunci când are loc un impuls nervos, se leagă de membrana presinaptică, topind și eliberând conținutul prin exocitoză. În acest moment, acetilcolina eliberată în fisura sinaptică este liberă să ajungă la receptorii postsynaptici și să interacționeze cu ei, depolarizând celula și dând naștere la formarea unui potențial de acțiune în fibrele nervoase sau în fibrele musculare care au stimulat; imediat după această interacțiune, o bună parte din acetilcolină este imediat degradată de acetilcolinesterază (ACHE). Este o enzimă plasată lângă receptorii colinergici, unde acționează prin ruperea legăturii dintre acetat și colină; ultima substanță este ușor reabsorbită de terminalul presinaptic și utilizată pentru sinteza unei noi acetilcoline (datorită enzimei colină-acetiltransferază). Acțiunea acestei enzime este foarte importantă, deoarece permite întreruperea transmiterii impulsului nervos.
Acetilcolina este transmițătorul tuturor nervilor care controlează musculatura voluntară (vezi placa neuromusculară); totuși, deși la acest nivel produce un efect excitator, în cadrul sistemului parasimpatic efectuează în principal acțiuni inhibitoare (majoritatea neuronilor simpatic secreta epinefrina, în timp ce majoritatea neuronilor parasimpatici secretă acetilcolina). Această moleculă determină o încetinire a ritmului cardiac, în timp ce stimulează secreția glandelor bronhiale, salivare, gastrice și pancreatice, crescând peristaltismul intestinal și, în general, toate funcțiile digestive. În plus față de plachetele motor-scheletice și la sfârșitul post-ganglionar al sistemului nervos parasimpatic, acetilcolina poate fi găsită la nivelul sinapselor dintre pre-ganglioni și neuronii post-ganglionici ai sistemului nervos simpatic și parasympatic și a meduliei suprarenale, precum și în unele sinapse ale sistemului nervos central.
Acțiunile muscarinice corespund celor induse de acetilcolina eliberată de terminațiile nervoase postgangiale parasimpatice, cu două excepții semnificative:
Acetilcolina determină o vasodilatație generalizată, deși majoritatea vaselor nu sunt inervate de sistemul parasimpatic.
Acetilcolina determină secreția prin glandele sudoripare, care sunt inervate de fibrele colinergice ale sistemului nervos simpatic.
Acțiunile nicotinice corespund cu cele ale acetilcolinei eliberate la nivelul sinapsei ganglionare a sistemelor simpatic și parasimpatic, a plăcii neuromusculare a mușchilor voluntari și a terminațiilor nervoase ale nervilor splanici care înconjoară celulele secretorii ale medulei suprarenale.
Așa cum a fost anticipat, efectele similare cu acetilcolina pot fi produse de substanțe capabile să stimuleze receptorii colinergici (parasympatomimetici) sau să blocheze acțiunea acetilcolinesterazei (anticholinesteraze). În același timp, efectele acetilcolinei pot fi blocate de substanțe capabile să se lege de receptorii colinergici, făcându-i indisponibili pentru a ridica semnalul transmis de acetilcolină (anticolinergice). Să vedem câteva exemple.
Curare provoacă moartea prin paralizie musculară, blocând acțiunea acetilcolinei pe membranele musculare (unde se găsesc receptorii nicotinici); fizostigmina, pe de altă parte, prelungește acțiunea acetilcolinei prin blocarea colinesterazei, în timp ce veninul văduvei negre stimulează un exces de eliberare. Gazele nervoase blochează de asemenea această enzimă, determinând acetilcolina să rămână ancorată receptorilor săi; efectul letal al acestor gaze este util pentru investigarea efectelor interacțiunii dintre acetilcolină și receptorii muscarinici: tuse, suprimarea toracică, hipersecreție bronșică până la edem pulmonar, greață, vărsături, diaree, salivare crescută, mioză și dificultăți de vedere, reducerea ritmului cardiac până la arest și incontinența urinară. Datorită acumulării acetilcolinei în receptorii nicotinici, apar simptome ca: paloare de piele, tahicardie, hipertensiune arterială, hiperglicemie și modificări ale sistemului musculo-scheletic, în special astenia și epuizarea ușoară a mușchilor, tremor și crampe. Datorită acumulării acetilcolinei, mușchii scheletici pot fi paralizați și moartea poate apărea din cauza paraliziei musculare contractante. În cele din urmă, efectele asupra sistemului nervos central includ contracții tonico-clonice de tip epileptiform, până la depresia respiratorie și deces. Aceasta se întâmplă de obicei datorită asfixiei cauzate de paralizia diafragmei și a mușchilor intercostali. Chiar și botulina, o toxină foarte toxică utilizată în concentrațiile infinitezimale în medicina estetică, are de-a face cu acetilcolina; cu acțiunea sa, de fapt, împiedică eliberarea din vezicule. În acest fel, botulina provoacă o paralizie flască a mușchilor, devenind fatală atunci când implică în mod semnificativ cele respiratorii; în acest sens, se opune acțiunii tetanosului, caracterizată prin paralizie spastică, care este totuși independentă de acetilcolină. Pilocarpina, un medicament utilizat în principal în oftalmologie pentru a limita pupilele și a stimula lacrimarea ochiului (util în tratamentul glaucomului) este un agonist muscarinic; aceasta este, de fapt, legată de receptorii muscarinici de acetilcolină. În acest sens, pilocarpina contrastează cu acțiunea atropinei, care este în schimb un antagonist muscarinic și ca atare inhibă activitatea parasympatică (parasympatică). Medicamentul de atropină blochează receptorii muscarinici, în timp ce curaro blochează receptorii nicotinici.
