中枢神経系におけるアセチルコリンとコリン作動性神経伝達

アセチルコリンは、中枢神経系において、主に注意、覚醒、学習、記憶を形成する神経修飾物質として機能する神経伝達物質である。前脳基底部および脳幹のニューロンから放出され、速いニコチン性受容体と遅いムスカリン性受容体を介してシグナルを伝達する。コリン作動性システムは、その変性が認知障害において顕著な特徴を示すため、特に注目されている。

Definition

中枢コリン作動性神経伝達とは、脳内におけるアセチルコリンによるシグナル伝達を指す。アセチルコリンはコリンアセチルトランスフェラーゼによって合成され、ニコチン性（リガンド依存性イオンチャネル）およびムスカリン性（Gタンパク質共役型）受容体に主に神経修飾モードで作用し、アセチルコリンエステラーゼによって速やかに不活性化される。

Scope

このトピックでは、アセチルコリンの合成と分解、そのニコチン性（イオンチャネル型）およびムスカリン性（Gタンパク質共役型）受容体、ならびに調節システムとしての中枢コリン作動性投射の組織について扱う。中枢コリン作動性神経伝達を神経精神薬理学における参照知識として扱い、診断や治療の指針は提供しない。

Core questions

• 中枢神経系においてアセチルコリンはどのように合成され、不活性化されるのか？
• ニコチン性受容体とムスカリン性受容体はどのように異なるのか？
• 中枢コリン作動性シグナル伝達は認知と覚醒においてどのような役割を果たすのか？
• コリン作動性システムが記憶障害に関連する理由は何であるか？

Key concepts

• アセチルコリン
• コリンアセチルトランスフェラーゼ
• アセチルコリンエステラーゼ
• ニコチン性アセチルコリン受容体（イオンチャネル型）
• ムスカリン性アセチルコリン受容体（Gタンパク質共役型）
• 前脳基底部コリン作動性投射
• 注意と記憶の神経修飾

Key theories

認知のコリン作動性神経修飾

中枢アセチルコリンが、点対点シグナルを伝達するのではなく、注意、覚醒、記憶の符号化をサポートするために、皮質および海馬回路のゲインを調整する神経修飾物質として主に作用するという説明。

Mechanisms

アセチルコリンはコリンとアセチルCoAからコリンアセチルトランスフェラーゼによって合成され、コリン作動性終末から放出された後、アセチルコリンエステラーゼによって速やかに加水分解されるため、システムは迅速に終結する。アセチルコリンは2つの受容体クラスに作用する。ニコチン性受容体はリガンド依存性陽イオンチャネルであり、速い興奮を引き起こす一方、ムスカリン性受容体はGタンパク質共役型であり、より遅い調節効果を生み出す。中枢神経系では、前脳基底部および脳幹からの投射がアセチルコリンを広範囲に放出するため、この伝達物質は主に、注意、覚醒、記憶の根底にある標的回路の興奮性および信号対雑音比を調整する神経修飾物質として機能する（Picciottoら、2012年による総説）。アセチルコリンエステラーゼの阻害はアセチルコリンの作用を延長させ、これはいくつかの薬物クラスによって利用されるメカニズムである。

Clinical relevance

中枢コリン作動性シグナル伝達は注意と記憶に密接に関連しており、前脳基底部コリン作動性ニューロンの変性は、いくつかの認知障害の特徴である。このため、アセチルコリンエステラーゼとコリン作動性受容体は、薬物開発の標的となってきた。本項目は、シグナル伝達に関する参照資料としてこれらのメカニズムを記述するものであり、いかなる病態の診断や治療の根拠となるものではない。

Evidence & guidelines

コリン作動性受容体の分類はIUPHARのコンセンサス命名法に従う。引用されているPicciottoら（2012年）の総説は、ここで用いられているアセチルコリンの神経修飾的役割に関する権威ある記述を提供している。

History

アセチルコリンは、20世紀初頭に末梢神経系で最初に同定された化学神経伝達物質である。その中枢での役割は、前脳基底部コリン作動性投射システムがマッピングされ、認知への寄与が認識されるにつれて後に詳細に解明され、中枢コリン作動性シグナル伝達が明確で薬理学的に重要なシステムとして確立された。

Seminal works

• picciotto-2012

Frequently asked questions

ニコチン性アセチルコリン受容体とムスカリン性アセチルコリン受容体の違いは何ですか？

ニコチン性受容体は速いリガンド依存性イオンチャネル（イオンチャネル型）であり、急速な興奮を引き起こすのに対し、ムスカリン性受容体はGタンパク質共役型（Gタンパク質共役型）であり、より遅い調節効果を生み出します。

アセチルコリンが脳内で神経修飾物質として記述されるのはなぜですか？

中枢コリン作動性ニューロンが広範囲に投射し、アセチルコリンを放出して広範な標的回路の応答性を調整し、離散的な点対点シグナルを伝達するのではなく、注意、覚醒、記憶をサポートするためです。