Neurotransmissão Colínérgica e Fisiologia da Acetilcolina

A neurotransmissão colinérgica utiliza a acetilcolina como seu mensageiro químico e é central para o sistema nervoso autônomo. A acetilcolina é o neurotransmissor em todos os gânglios autonômicos (pré-ganglionar para pós-ganglionar, em ambas as divisões), nas junções neuroefetoras parassimpáticas e na inervação simpática das glândulas sudoríparas. Atua em duas grandes classes de receptores, nicotínicos e muscarínicos, o que lhe confere uma ampla gama de efeitos rápidos e lentos em todas as vísceras.

Definition

A neurotransmissão colinérgica é o processo pelo qual a acetilcolina é sintetizada, liberada e atua nos receptores nicotínicos e muscarínicos para mediar a transmissão ganglionar autonômica e as respostas efetoras parassimpáticas (e simpáticas selecionadas), com a transmissão sendo terminada pela hidrólise via acetilcolinesterase.

Scope

Este tópico aborda a síntese, liberação, ação receptora e terminação rápida da acetilcolina no sistema nervoso autônomo: onde ocorre a transmissão colinérgica, a distinção entre receptores nicotínicos (ionotrópicos) e muscarínicos (metabotrópicos), as vias de sinalização que eles ativam e o papel da acetilcolinesterase na interrupção da transmissão. Trata-se de fisiologia de referência, não de orientação clínica.

Core questions

• Onde no sistema nervoso autônomo a acetilcolina é o neurotransmissor?
• Como os receptores nicotínicos e muscarínicos diferem em mecanismo e velocidade?
• Como a acetilcolina é sintetizada e liberada, e como é inativada?
• Como a sinalização muscarínica produz seus diversos efeitos no coração, glândulas e músculo liso?

Key concepts

• Síntese de acetilcolina (colina acetiltransferase) e recaptação de colina
• Receptores nicotínicos de acetilcolina (canais iônicos dependentes de ligante)
• Receptores muscarínicos de acetilcolina (acoplados à proteína G)
• Transmissão ganglionar (nicotínica) em ambas as divisões
• Transmissão neuroefetora parassimpática (muscarínica)
• Inervação simpática colinérgica das glândulas sudoríparas
• Acetilcolinesterase e hidrólise rápida
• Controle vagal do coração e vísceras

Key theories

Transmissão química (humoral)

O experimento clássico de Loewi mostrou que a estimulação do vago liberava uma substância difusível ('Vagusstoff', posteriormente identificada como acetilcolina) que podia retardar um segundo coração, fornecendo evidências decisivas de que os nervos se comunicam com os efetores por meio de mensageiros químicos, e não por meios puramente elétricos.

Mechanisms

A acetilcolina é sintetizada no terminal nervoso a partir de colina e acetil-CoA pela colina acetiltransferase, armazenada em vesículas e liberada na despolarização. Atua em duas famílias de receptores. Os receptores nicotínicos são canais catiônicos dependentes de ligante que medeiam a transmissão excitatória rápida, incluindo a transmissão através dos gânglios autonômicos nas divisões simpática e parassimpática. Os receptores muscarínicos são acoplados à proteína G e medeiam os efeitos parassimpáticos mais lentos no coração, glândulas e músculo liso; por exemplo, os receptores M2 no coração acoplam-se à Gi para diminuir a frequência, enquanto outros subtipos muscarínicos acoplam-se à Gq para estimular a secreção ou a contração do músculo liso. A demonstração clássica de que a estimulação vagal libera um neurotransmissor químico que retarda o coração estabeleceu este mecanismo humoral (Loewi, 1921). A transmissão é terminada muito rapidamente pela acetilcolinesterase, que hidrolisa a acetilcolina na fenda sináptica, e a colina resultante é recaptada para ressíntese (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017). O nervo vago, a principal eferência parassimpática do corpo, também participa da sinalização neuroimune (Bonaz et al., 2016).

Clinical relevance

A fisiologia colinérgica sustenta o controle vagal da frequência cardíaca, secreção glandular e motilidade gastrointestinal e da bexiga, e fornece a base conceitual para a compreensão de muitos fármacos autonômicos e toxinas que atuam na transmissão colinérgica. Esta entrada é fisiologia descritiva e não uma base para decisões de tratamento individual.

Evidence & guidelines

Os mecanismos aqui descritos baseiam-se na demonstração fundamental de Loewi da transmissão química (Loewi, 1921) e em textos padrão de fisiologia e neurociência (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017), com os papéis neuroimunes vagais revisados por Bonaz et al. (2016). É fisiologia de referência, e não objeto de diretrizes clínicas.

History

O experimento de Otto Loewi com o coração de rã em 1921 forneceu a primeira evidência direta da neurotransmissão química, mostrando que a estimulação vagal liberava uma substância que retardava um segundo coração; essa substância foi subsequentemente identificada como acetilcolina (Loewi, 1921). O trabalho de Henry Dale distinguiu as ações nicotínicas e muscarínicas da acetilcolina e esclareceu seu papel como neurotransmissor nos gânglios autonômicos e terminações parassimpáticas, estabelecendo a estrutura química ainda hoje utilizada.

Key figures

• Otto Loewi
• Henry Hallett Dale
• John Newport Langley

Seminal works

• loewi-1921

Frequently asked questions

Qual a diferença entre receptores nicotínicos e muscarínicos?

Os receptores nicotínicos são canais iônicos dependentes de ligante que medeiam a transmissão rápida, inclusive através dos gânglios autonômicos, enquanto os receptores muscarínicos são receptores acoplados à proteína G que medeiam os efeitos parassimpáticos mais lentos no coração, glândulas e músculo liso.

Por que a acetilcolina age tão brevemente?

Porque a enzima acetilcolinesterase hidrolisa a acetilcolina na fenda sináptica muito rapidamente, terminando sua ação quase tão logo é liberada e reciclando a colina para ressíntese.