5.4: Neuroni Colinergici: Neurotrasmissione

La neurotrasmissione colinergica coinvolge la sintesi e il rilascio di acetilcolina (ACh) per trasmettere gli impulsi nervosi attraverso la sinapsi. Il processo inizia con la sintesi di acetil-CoA, un precursore dell'ACh, da ATP, acetato e coenzima A nei mitocondri. La colina, un altro prezioso precursore, viene trasportata all'interno del neurone attraverso i trasportatori di colina, tra cui il trasportatore di colina ad alta affinità CHT1, il trasportatore di colina a bassa affinità CTL1 e il trasportatore di colina a bassa affinità OCT2.

Una volta dentro il neurone, colina e acetil-CoA subiscono una reazione catalizzata da un enzima chiamato colina acetiltransferasi (ChAT) per formare l'ACh. L'ACh sintetizzata è attivamente trasportata e immagazzinata nelle vescicole sinaptiche con l'aiuto del trasportatore associato alle vescicole (VAT). Quando gli impulsi elettrici raggiungono i terminali assonici, avviene un ingresso di Ca²⁺ all'interno del neurone. Il Ca²⁺ si lega alla sinaptotagmina, un sito di legame del calcio associato a proteine di membrana associate alle vescicole (VAMP). Questo legame provoca la fusione della membrana della vescicola con la membrana terminale e facilita l'esocitosi rapida dei contenuti delle vescicole nella fessura sinaptica. Nella fessura sinaptica, l'ACh si lega e attiva i recettori colinergici, ovvero i recettori muscarinici e nicotinici.

L'azione dell'ACh è di breve durata in quanto viene rapidamente idrolizzata da un enzima chiamato acetilcolinesterasi in acetato e colina. La colina viene riciclata e assorbita dai trasportatori di colina nel neurone per subire un'altra reazione con l'acetil-CoA. Un altro enzima, la butirrilcolinesterasi o pseudocolinesterasi, presente nel plasma, nel fegato, nell'intestino e in altri tessuti, idrolizza lentamente l'ACh. 

I neuroni colinergici sintetizzano l'acetilcolina per la neurotrasmissione dalla colina e dall'acetil-CoA.

L'acetil-CoA viene sintetizzato nei mitocondri mediante reazioni di ossidazione e decarbossilazione, mentre la colina viene trasportata all'interno del neurone presinaptico tramite trasportatori di colina.

All'interno del neurone, l'enzima ChAT catalizza l'acetilazione della colina per produrre acetilcolina. Successivamente, l'IVA trasporta l'acetilcolina dal citoplasma alle vescicole sinaptiche per la conservazione.

All'arrivo di un impulso elettrico, il Ca²⁺ entra nei neuroni attraverso i canali del calcio voltaggio-dipendenti. Questo innesca l'esocitosi dell'acetilcolina.

L'acetilcolina rilasciata si lega ai recettori postsinaptici, come i recettori nicotinici o muscarinici. Questo avvia una risposta postsinaptica.

Infine, l'enzima AChE idrolizza l'acetilcolina in colina e acetato.

In particolare, alcuni organofosfati possono bloccare irreversibilmente l'AChE e inibire la degradazione dell'acetilcolina.