アセチルコリンは、特定のシステムや自律神経系の体性神経系の神経節のシナプスにおける神経伝達物質です。それは多数のニューロンが機能することを可能にすると同時に、さまざまな脳活動の実行を可能にする化学物質です。
アセチルコリンは、多くの科学者が脳内の「最も古い」物質であると言うことによって分離され、概念化され、特徴付けられた最初の神経伝達物質でした。それは1914年にヘンリー・ハレット・デルトによって薬理学的に説明され、その後神経伝達物質としてオットー・ロウィによって確認されました。
アセチルコリン分子構造
アセチルコリンの主な活動は、アセチルコリンの生産と合成に関与するコリン作動性システムにあります。その最も重要な効果に関しては、筋肉の収縮、動き、消化および神経内分泌プロセス、および注意や覚醒などの認知プロセスの活性化が強調されています。
アセチルコリンはどのように機能しますか？
哺乳類の脳では、ニューロン間の情報は神経伝達物質と呼ばれる化学物質を介して伝達されます。この物質は特定の刺激に反応してシナプスで放出され、放出されると次のニューロンに特定の情報を送信します。
分泌される神経伝達物質は、特殊で選択性の高い受容体部位に作用します。したがって、さまざまな種類の神経伝達物質があり、それぞれが特定のシステムで作用します。
コリン作動性ニューロンは、アセチルコリン（他のタイプの神経伝達物質ではなく）を生成できます。同様に、アセチルコリンの特定の受容体を生成できますが、他のタイプの神経伝達物質では生成できません。
アセチルコリンによって行われる情報の交換は、コリン作動性と呼ばれる特定のニューロンとシステムで行われます。
アセチルコリンが作用するには、この物質を生成する送信ニューロンと、最初のニューロンから放出されたときにアセチルコリンを輸送することができるコリン作動性受容体を生成する受容ニューロンが必要です。次の画像では、アセチルコリンが筋肉の神経伝達物質にどのように放出されるかを確認できます。
合成
中枢神経系でアセチルコリンを生成するメイネルトの大脳基底核の顕微鏡写真。ソース：ネフロン
アセチルコリンは、体が生成する必須栄養素であるコリンから合成されます。コリンは、アセチルCoAとの反応を介して、コリンアセチルトランスフェラーゼの酵素的影響下で、コリン作動性ニューロンに蓄積します。
これらの3つの要素は、アセチルコリンが生成される脳の特定の領域にあります。これが、アセチルコリンが神経伝達物質を特定のシステムであるコリン作動性システムに属するようにする理由です。
先ほど説明したニューロンでこれら3つの物質を見つけると、それがコリン作動性ニューロンで構成され、このニューロンがコリンと対応する酵素要素の相互作用を通じてアセチルコリンを生成することがわかります。
アセチルコリンの合成はニューロン内で、具体的には細胞の核内で行われます。アセチルコリンは、合成されるとニューロンの核を離れ、軸索と樹状突起、つまり他のニューロンとの通信と関連付けに関与するニューロンの部分を通過します。
解放する
アセチルコリン分子。出典：データセットと無料プログラムRasmolを使用して作成。
私たちはすでに、この物質の機能が特定のニューロン（コリン作動性）を他の特定のニューロン（コリン作動性）に関連付けて通信することにあることを知っています。このプロセスを実行するには、ニューロン内にあるアセチルコリンを放出して、レシピエントのニューロンに移動する必要があります。
アセチルコリンが放出されるためには、ニューロンからの脱出を動機付ける刺激の存在が必要です。別のニューロンによって実行される活動電位が存在しない場合、アセチルコリンは去ることができません。
アセチルコリンが放出されるためには、活動電位が神経伝達物質が配置されている神経末端に到達する必要があります。これが起こると、同じ活動電位が膜電位を生成します。これは、カルシウムチャネルの活性化の動機になります。
電気化学的勾配により、カルシウムイオンの流入が生成され、膜バリアが開き、アセチルコリンが放出されます。
ご覧のとおり、アセチルコリンの放出は、多くの物質やさまざまな分子作用が関与する脳内の化学的メカニズムに反応します。
受信機
ニコチン性受容体の構造。出典：Opossum58
放出されると、アセチルコリンは人間の土地には残りません。つまり、アセチルコリンはニューロンの外にあり、シナプス間空間にあります。シナプスが実現し、アセチルコリンが連続したニューロンと通信するという使命を果たすためには、受容体として知られている物質の存在が必要です。
受容体は、神経伝達物質が発する信号を伝達することを主な機能とする化学物質です。このプロセスは選択的に行われるため、すべての受容体がアセチルコリンに反応するわけではありません。
たとえば、セロトニンなどの別の神経伝達物質の受容体は、アセチルコリンの信号を拾わないため、それが機能するには、一連の特定の受容体に結合する必要があります。
一般に、アセチルコリンに反応する受容体はコリン作動性受容体と呼ばれます。コリン作動性受容体の4つの主要なタイプを見つけることができます：ムスカリン性アゴニスト受容体、ニコチン性アゴニスト受容体、ムスカリン性アンタゴニスト受容体、ニコチン性アンタゴニスト受容体。
アセチルコリン機能
シナプスでのアセチルコリン処理。出典：パンクラットによるオリジナル作品に基づくSmedlib
アセチルコリンは、身体的レベルと心理的または脳レベルの両方で多くの機能を持っています。この神経伝達物質は、運動や消化などの基本的な活動を実行する責任があり、同時に、認知や記憶などのより複雑な脳のプロセスに参加しています。
以下では、この重要な神経伝達物質の主な機能を確認します。
運動機能
それはおそらくアセチルコリンの最も重要な活動です。この神経伝達物質は、筋肉の収縮を引き起こし、腸の筋肉の静止電位を制御し、スパイクの生成を増加させ、血圧を調整します。
それは血管の血管拡張剤として穏やかな方法で機能し、特定のリラックス要因が含まれています。
神経内分泌機能
アセチルコリンのもう1つの重要な役割は、下垂体後葉を刺激することによってバソプレシン分泌を増加させることです。
バソプレシンは水分子の再吸収を制御するペプチドホルモンであるため、その生産は神経内分泌の発達と機能に不可欠です。
同様に、アセチルコリンは下垂体後葉におけるプロラクチン分泌を減少させます。
副交感神経機能
アセチルコリンは、食物摂取と消化器系の機能に重要な役割を果たしています。
この神経伝達物質は、消化管内の血流を増加させ、消化管の筋緊張を高め、消化管内分泌を増加させ、心拍数を低下させます。
感覚機能
コリン作動性ニューロンは素晴らしい上行系の一部であるため、感覚プロセスにも関与しています。このシステムは脳幹で始まり、アセチルコリンが見られる大脳皮質の広い領域を刺激します。
この神経伝達物質に関連付けられている主な感覚機能は、意識の維持、視覚情報の伝達、痛みの知覚にあります。
認知機能
アセチルコリンは、記憶形成、集中力、注意力と論理的推論の発達において重要な役割を果たすことが示されています。
この神経伝達物質は保護効果をもたらし、認知機能低下の発生を制限する可能性があります。実際、アセチルコリンはアルツハイマー病の主な影響物質であることが示されています。
関連する病気
中枢神経系におけるアセチルコリン経路。ソース：ブルースブラウス
アセチルコリンはさまざまな脳機能に関与しているため、これらの物質の不足は上記の活動の一部の悪化に反映されます。
臨床的に、アセチルコリンは2つの主要な疾患、アルツハイマー病とパーキンソン病に関連付けられています。
アルツハイマー病
アルツハイマー病に関しては、1976年に、この疾患の患者の脳のさまざまな領域で、酵素コリンアセチルトランスフェラーゼのレベルが通常よりも最大90％低いことがわかりました。
この酵素はアセチルコリンの生成に不可欠です。そのため、アルツハイマー病はこの脳物質の欠乏によって引き起こされると想定されていました。
現在、この要因はアルツハイマー病の原因の主な手がかりであり、病気と可能な治療法の開発の両方で行われる科学的注意と研究の多くを網羅しています。
パーキンソン病
パーキンソン病に関しては、病気の原因とアセチルコリンの関連性はあまり明確ではありません。パーキンソン病は、主に運動に影響を与える疾患です。そのため、アセチルコリンはその発生に重要な役割を果たす可能性があります。
病気の原因は今日不明であり、さらにドーパミンなどの別の神経伝達物質がより重要な役割を果たすようであり、この病理のためのほとんどの薬物はこの神経伝達物質の機能に焦点を当てています。
しかし、ドーパミンとアセチルコリンの密接な関係は、後者がこの疾患の重要な神経伝達物質であることを示唆しています。
参考文献
- ペリーE、ウォーカーM、グレースJ、ペリーR.アセチルコリンを念頭に置いて：神経伝達物質は意識と相関していますか？TINS 1999; 22-6、273-80。
- マクマハンUJ。アグリンの構造と規制。で：Koelle GB。コリン作動性シナプスに関するシンポジウム。Life Science、Vol。50. New York：Pergamon Press; 1992、p。93-4。
- Changeux JP、Devillers-ThiéryA. Chemouilli P.アセチルコリン受容体：細胞内コミュニケーションに従事する「アロステリック」タンパク質。サイエンス1984; 225：1335-45。
- Duclert A、Chengeux JP。発生中の神経筋接合部でのアセチルコリン受容体遺伝子発現。Physiol Rev 1995; 75：339-68。
- Bosboom JL、Stoffers D、Wolters ECh。パーキンソン病の認知症と精神病におけるアセチルコリンとドーパミンの役割。J Neural Transm 2003; 65（補足）：185-95。
- モンゴメリー（SA）とトウモロコシ（TH）のうつ病の精神薬理学オックスフォード大学出版局、英国精神薬理学会、モノグラフNo. 13、1994。