Neurotransmisión Colinérgica y Fisiología de la Acetilcolina

La neurotransmisión colinérgica emplea la acetilcolina como su mensajero químico y es fundamental para el sistema nervioso autónomo. La acetilcolina actúa como neurotransmisor en todos los ganglios autónomos (desde las neuronas preganglionares hasta las postganglionares, en ambas divisiones), en las uniones neuroefectoras parasimpáticas y en la inervación simpática de las glándulas sudoríparas. Ejerce su acción sobre dos grandes clases de receptores, nicotínicos y muscarínicos, lo que le permite generar una amplia variedad de efectos rápidos y lentos en las vísceras.

Definition

La neurotransmisión colinérgica es el proceso por el cual la acetilcolina se sintetiza, se libera y actúa sobre los receptores nicotínicos y muscarínicos para mediar la transmisión ganglionar autónoma y las respuestas efectoras parasimpáticas (y simpáticas seleccionadas), finalizando la transmisión mediante hidrólisis a través de la acetilcolinesterasa.

Scope

Este tema aborda la síntesis, liberación, acción receptora y terminación rápida de la acetilcolina en el sistema nervioso autónomo: dónde se produce la transmisión colinérgica, la distinción entre receptores nicotínicos (ionotrópicos) y muscarínicos (metabotrópicos), las vías de señalización que activan y el papel de la acetilcolinesterasa en la finalización de la transmisión. Constituye fisiología de referencia, no una guía clínica.

Core questions

• ¿En qué partes del sistema nervioso autónomo actúa la acetilcolina como neurotransmisor?
• ¿Cómo difieren los receptores nicotínicos y muscarínicos en su mecanismo y velocidad de acción?
• ¿Cómo se sintetiza y libera la acetilcolina, y cómo se inactiva?
• ¿Cómo produce la señalización muscarínica sus diversos efectos en el corazón, las glándulas y el músculo liso?

Key concepts

• Síntesis de acetilcolina (colina acetiltransferasa) y recaptación de colina
• Receptores nicotínicos de acetilcolina (canales iónicos regulados por ligando)
• Receptores muscarínicos de acetilcolina (acoplados a proteínas G)
• Transmisión ganglionar (nicotínica) en ambas divisiones
• Transmisión neuroefectora parasimpática (muscarínica)
• Inervación simpática colinérgica de las glándulas sudoríparas
• Acetilcolinesterasa e hidrólisis rápida
• Control vagal del corazón y las vísceras

Key theories

Transmisión química (humoral)

El experimento clásico de Loewi demostró que la estimulación del nervio vago liberaba una sustancia difusible ('Vagusstoff', posteriormente identificada como acetilcolina) que podía ralentizar un segundo corazón, proporcionando una evidencia decisiva de que los nervios se comunican con los efectores a través de mensajeros químicos en lugar de por medios puramente eléctricos.

Mechanisms

La acetilcolina se sintetiza en la terminal nerviosa a partir de colina y acetil-CoA mediante la colina acetiltransferasa, se almacena en vesículas y se libera tras la despolarización. Actúa sobre dos familias de receptores. Los receptores nicotínicos son canales catiónicos regulados por ligando que median la transmisión excitatoria rápida, incluyendo la transmisión a través de los ganglios autónomos en las divisiones simpática y parasimpática. Los receptores muscarínicos están acoplados a proteínas G y median los efectos parasimpáticos más lentos sobre el corazón, las glándulas y el músculo liso; por ejemplo, los receptores M2 en el corazón se acoplan a Gi para ralentizar la frecuencia cardíaca, mientras que otros subtipos muscarínicos se acoplan a Gq para estimular la secreción o la contracción del músculo liso. La demostración clásica de que la estimulación vagal libera un neurotransmisor químico que ralentiza el corazón estableció este mecanismo humoral (Loewi, 1921). La transmisión se termina muy rápidamente por la acetilcolinesterasa, que hidroliza la acetilcolina en la hendidura sináptica, y la colina resultante es recaptada para su resíntesis (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017). El nervio vago, la principal eferencia parasimpática del organismo, también participa en la señalización neuroinmune (Bonaz et al., 2016).

Clinical relevance

La fisiología colinérgica subyace al control vagal de la frecuencia cardíaca, la secreción glandular y la motilidad gastrointestinal y vesical, y proporciona la base conceptual para la comprensión de numerosos fármacos autónomos y toxinas que actúan sobre la transmisión colinérgica. Esta entrada es de fisiología descriptiva y no debe considerarse una base para decisiones de tratamiento individuales.

Evidence & guidelines

Los mecanismos aquí descritos se fundamentan en la demostración seminal de Loewi sobre la transmisión química (Loewi, 1921) y en textos estándar de fisiología y neurociencia (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017), con los roles neuroinmunes vagales revisados por Bonaz et al. (2016). Constituye fisiología de referencia y no el objeto de guías clínicas.

History

El experimento de Otto Loewi de 1921 con el corazón de rana proporcionó la primera evidencia directa de neurotransmisión química, demostrando que la estimulación vagal liberaba una sustancia que ralentizaba un segundo corazón; esta sustancia fue posteriormente identificada como acetilcolina (Loewi, 1921). El trabajo de Henry Dale distinguió las acciones nicotínicas y muscarínicas de la acetilcolina y clarificó su papel como neurotransmisor en los ganglios autónomos y las terminaciones parasimpáticas, estableciendo el marco químico que aún se utiliza en la actualidad.

Key figures

• Otto Loewi
• Henry Hallett Dale
• John Newport Langley

Seminal works

• loewi-1921

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre los receptores nicotínicos y muscarínicos?

Los receptores nicotínicos son canales iónicos regulados por ligando que median la transmisión rápida, incluyendo la que se produce a través de los ganglios autónomos, mientras que los receptores muscarínicos son receptores acoplados a proteínas G que median efectos parasimpáticos más lentos en el corazón, las glándulas y el músculo liso.

¿Por qué la acetilcolina actúa de forma tan breve?

Debido a que la enzima acetilcolinesterasa hidroliza la acetilcolina en la hendidura sináptica de forma muy rápida, terminando su acción casi tan pronto como es liberada y reciclando la colina para su resíntesis.