Neurotransmisi Kolinergik dan Fisiologi Asetilkolin

Neurotransmisi kolinergik menggunakan asetilkolin sebagai pembawa pesan kimiawinya dan merupakan pusat dalam sistem saraf otonom. Asetilkolin adalah pemancar pada semua ganglia otonom (preganglionik ke postganglionik, kedua divisi), pada sambungan neuroefektor parasimpatis, dan pada suplai simpatis ke kelenjar keringat. Ia bekerja pada dua kelas reseptor luas, nikotinik dan muskarinik, yang memberikannya berbagai efek cepat dan lambat di seluruh visera.

Definition

Neurotransmisi kolinergik adalah proses di mana asetilkolin disintesis, dilepaskan, dan bekerja pada reseptor nikotinik dan muskarinik untuk memediasi transmisi ganglionik otonom dan respons efektor parasimpatis (dan simpatis terpilih), dengan transmisi diakhiri oleh hidrolisis melalui asetilkolinesterase.

Scope

Topik ini mencakup sintesis, pelepasan, aksi reseptor, dan penghentian cepat asetilkolin dalam sistem saraf otonom: di mana transmisi kolinergik terjadi, perbedaan antara reseptor nikotinik (ionotropik) dan muskarinik (metabotropik), jalur sinyal yang mereka libatkan, dan peran asetilkolinesterase dalam mengakhiri transmisi. Ini adalah fisiologi referensi, bukan panduan klinis.

Core questions

• Di mana dalam sistem saraf otonom asetilkolin menjadi pemancar?
• Bagaimana reseptor nikotinik dan muskarinik berbeda dalam mekanisme dan kecepatan?
• Bagaimana asetilkolin disintesis dan dilepaskan, dan bagaimana ia dinonaktifkan?
• Bagaimana pensinyalan muskarinik menghasilkan efek beragamnya pada jantung, kelenjar, dan otot polos?

Key concepts

• Sintesis asetilkolin (kolin asetiltransferase) dan pengambilan kembali kolin
• Reseptor asetilkolin nikotinik (saluran ion berpagar ligan)
• Reseptor asetilkolin muskarinik (digabungkan dengan protein-G)
• Transmisi ganglionik (nikotinik) di kedua divisi
• Transmisi neuroefektor parasimpatis (muskarinik)
• Inervasi simpatis kolinergik kelenjar keringat
• Asetilkolinesterase dan hidrolisis cepat
• Kontrol vagal jantung dan visera

Key theories

Transmisi kimia (humoral)

Eksperimen klasik Loewi menunjukkan bahwa stimulasi vagus melepaskan zat yang dapat berdifusi ('Vagusstoff', kemudian diidentifikasi sebagai asetilkolin) yang dapat memperlambat jantung kedua, memberikan bukti tegas bahwa saraf berkomunikasi dengan efektor melalui pembawa pesan kimia daripada murni melalui sarana listrik.

Mechanisms

Asetilkolin disintesis di ujung saraf dari kolin dan asetil-KoA oleh kolin asetiltransferase, disimpan dalam vesikel, dan dilepaskan saat depolarisasi. Ia bekerja pada dua keluarga reseptor. Reseptor nikotinik adalah saluran kation berpagar ligan yang memediasi transmisi rangsang cepat, termasuk transmisi melintasi ganglia otonom di kedua divisi simpatis dan parasimpatis. Reseptor muskarinik digabungkan dengan protein-G dan memediasi efek parasimpatis yang lebih lambat pada jantung, kelenjar, dan otot polos; misalnya, reseptor M2 di jantung berpasangan dengan Gi untuk memperlambat laju, sementara subtipe muskarinik lainnya berpasangan dengan Gq untuk merangsang sekresi atau kontraksi otot polos. Demonstrasi klasik bahwa stimulasi vagal melepaskan pemancar kimia yang memperlambat jantung menetapkan mekanisme humoral ini (Loewi, 1921). Transmisi diakhiri dengan sangat cepat oleh asetilkolinesterase, yang menghidrolisis asetilkolin di celah sinaptik, dan kolin yang dihasilkan diambil kembali untuk resintesis (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017). Saraf vagus, aliran keluar parasimpatis utama tubuh, juga berpartisipasi dalam pensinyalan neuro-imun (Bonaz et al., 2016).

Clinical relevance

Fisiologi kolinergik mendasari kontrol vagal terhadap detak jantung, sekresi kelenjar, dan motilitas gastrointestinal dan kandung kemih, serta menyediakan dasar konseptual untuk memahami banyak obat otonom dan toksin yang bekerja pada transmisi kolinergik. Entri ini adalah fisiologi deskriptif dan bukan dasar untuk keputusan perawatan individu.

Evidence & guidelines

Mekanisme yang dijelaskan di sini didasarkan pada demonstrasi fundamental Loewi tentang transmisi kimia (Loewi, 1921) dan pada teks fisiologi dan ilmu saraf standar (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017), dengan peran neuro-imun vagal ditinjau oleh Bonaz et al. (2016). Ini adalah fisiologi referensi daripada subjek pedoman klinis.

History

Eksperimen jantung katak Otto Loewi tahun 1921 memberikan bukti langsung pertama transmisi neurotransmisi kimia, menunjukkan bahwa stimulasi vagal melepaskan zat yang memperlambat jantung kedua; zat ini kemudian diidentifikasi sebagai asetilkolin (Loewi, 1921). Karya Henry Dale membedakan aksi nikotinik dan muskarinik asetilkolin dan mengklarifikasi perannya sebagai pemancar pada ganglia otonom dan ujung parasimpatis, menetapkan kerangka kimia yang masih digunakan hingga saat ini.

Key figures

• Otto Loewi
• Henry Hallett Dale
• John Newport Langley

Seminal works

• loewi-1921

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara reseptor nikotinik dan muskarinik?

Reseptor nikotinik adalah saluran ion berpagar ligan yang memediasi transmisi cepat, termasuk melintasi ganglia otonom, sedangkan reseptor muskarinik adalah reseptor yang digabungkan dengan protein-G yang memediasi efek parasimpatis yang lebih lambat pada jantung, kelenjar, dan otot polos.

Mengapa asetilkolin bekerja sangat singkat?

Karena enzim asetilkolinesterase menghidrolisis asetilkolin di celah sinaptik dengan sangat cepat, mengakhiri aksinya segera setelah dilepaskan dan mendaur ulang kolin untuk resintesis.