Acetilcolina - (ACh)

Talvez o segredo para melhorar o funcionamento do cérebro de quem sofre de 

doença de Alzheimer não seja o medicamento mais eficaz, 

mas sim o modo de usá-lo.

• A acetilcolina (ACh)(ACh) foi o primeiro neurotransmissor descoberto. Tem um papel importante tanto no sistema nervoso central (SNC) - constituído pelo encéfalo e pela medula espinhal - no qual está envolvida na memória e na aprendizagem, como no sistema nervoso periférico (SNP) - do qual fazem parte o sistema nervoso somático e pelo sistema nervoso autônomo. É um éster do ácido acético e da colina, cuja ação é mediada pelos receptores nicotínicos e muscarínicos. Tem uma massa molar de 146,2 g/mol e sua fórmula química é CH3COOCH2CH2N+(CH3)3.

É o único neurotransmissor utilizado no sistema nervoso somático e um dos muitos neurotransmissores do sistema nervoso autônomo (SNA). É também o neurotransmissor de todos os gânglios autônomos.No sistema nervoso somático, a contração muscular ocorre devido à liberação desta substância pelas ramificações do axônio. No sistema nervoso autônomo, os nervos simpáticos também produzem a acetilcolina, além da noradrenalina, diferentemente do parassimpático.

O receptores de Acetilcolina:

• A Junção Neuromuscular (JNM) é uma sinapse química anatomicamente e funcionalmente diferenciada para a transmissão de um sinal do terminal nervoso para a fibra muscular (ENGEL, 2003). Na região de contato, o potencial de ação do nervo ocasiona a liberação de um neurotransmissor químico, a Acetilcolina (ACh), que atua nos nAChRs na membrana pós-sináptica e promove uma transmissão sináptica efetiva (WILLMANN; FUHRER, 2002) levando a contração muscular.

Há várias décadas a junção neuromuscular dos vertebrados vem sendo utilizada como um modelo para estudo da estrutura, função, desenvolvimento e plasticidade das sinapses devido a sua morfologia simples e fácil acessibilidade. A manutenção, o funcionamento e a regeneração do músculo estriado esquelético dependem da integridade desta sinapse, aumentando assim, a importância no conhecimento da sua arquitetura estrutural e molecular (KOIRALA; REDDY; KO, 2003).

• Morfologicamente, as JNMs são formadas por três compartimentos: o compartimento pré-sináptico, onde estão presentes a terminação nervosa e a célula de Schwann(representada pelo seu núcleo); o compartimento extracelular, preenchido pela lâmina basal; e o compartimento pós-sináptico, que compreende o sarcolema da fibra muscular com as dobras juncionais e o sarcoplasma que proporciona suporte estrutural e metabólico para a região pós-sináptica (ENGEL, 2003).

No compartimento pré-sináptico, o axônio motor próximo à fibra muscular, perde sua bainha de mielina e se ramifica de modo variável em botões sinápticos que se alojam em depressões localizadas na superfície da fibra muscular que constituem a goteira sináptica (HALL; SANES, 1993). Cada botão sináptico contém vesículas sinápticas, mitocôndrias, microtúbulos, neurofilamentos, REL, glicogênio, e lisossomos (Figura 1) estando envolvido por processos das células de Schwann que o protege de lesões químicas e mecânicas (SANES; LITCHMANN, 1999).

• As vesículas sinápticas apresentam em média 50-60 nm de diâmetro, são sintetizadas pelo corpo celular dos neurônios motores e transportadas ao longo do axônio para o terminal nervoso (BOOJ et al., 1986). Estas vesículas contém ACh, ATP e uma alta concentração de íons Ca++ e Mg2+(WHITTAKER, 1984). Essas vesículas tendem a se agrupar próximas a membrana présináptica, em um local denominado de zona ativa. Neste local ocorre a fusão da vesícula com a membrana pré-sináptica para liberar a ACh na fenda sináptica por exocitose (HUGHES; KUSNER; KAMINSKI, 2006).

O compartimento extracelular está situado entre a membrana pré-sináptica e pós-sináptica. Ele se constitui de uma estreita fenda. A fenda sináptica primária é limitada de um lado pelo terminal nervoso e de outro, pela fibra muscular, sendo ocupada pela lâmina basal sináptica. Esta é contínua com a lâmina basal que envolve a fibra muscular e as células de Schwann e estende-se entre as dobras juncionais do sarcolema pós-sináptico, na fenda sináptica secundária (HALL; SANES, 1993). A lâmina basal sináptica contém proteínas distintas daquelas encontradas na lâmina basal extra sináptica, proteínas específicas, tais como Acetilcolinesterase (AChE), Agrina, laminina-4, laminina-9, laminina-11, colágeno IV que a tornam bioquimicamente especializada e importante para o desenvolvimento e função da JNM (SLATER, 1990; PATTON et al., 1997; PATTON, 2003; SANES, 2003). Outras proteínas como ARIA, colágeno III, proteoglicanos, heparansulfato, N-CAM presentes na fenda sináptica são responsáveis pela estabilidade e agregação dos receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChR) no sarcolema da fibra muscular. (ENGEL, 2003).

• A acetilcolinesterase (AChE), é uma enzima presente na fenda sináptica responsável por hidrolisar a Acetilcolina, em AcetilCoA + Colina, que se liga aos nAChRs permitindo aos receptores tornarem-se receptivos (SANES, 2003)

O compartimento pós-sináptico é composto pelo sarcoplasma juncional e pelo sarcolema imediatamente justaposto ao terminal nervoso. O sarcoplasma juncional é caracterizado pela presença de mitocôndrias, REL, RER, Complexo de Golgi, estruturas lisossomais, microtúbulos, grânulos de glicogênio e pela presença de núcleos sinápticos, que são morfologicamente diferentes dos não sinápticos, pois são maiores e seus genes transcrevem proteínas encontradas apenas na membrana sarcoplasmática sináptica, sendo responsáveis pela transcrição do RNAm das subunidades dos nAChRs; (ENGEL, 2003; HALL; SANES, 1993; RUFF, 2003). O sarcolema é pregueado, contendo dobras juncionais, com cerca de 1 um de profundidade que aumentam a superfície pós-sináptica e, portanto a eficácia da transmissão sináptica (SANES; LITCHMAN, 1999).

• Nas dobras juncionais existem duas regiões molecularmente distintas: o ápice, onde os nAChRs estão agrupados em uma densidade de aproximadamente 10.4 moléculas/um2 juntamente com outras proteínas como rapsina, utrofina, α-distrobrevina-1 e o fundo, que contém os canais de Na+ responsáveis pela geração do potencial de ação, bem como outras proteínas: α- dystrobrevina-2, distrofina e moléculas de adesão neuronal (N-CAM) (RUFF, 2003).

Os nAChRs presentes no ápice das dobras juncionais são proteínas integrais de membrana heteroligoméricas, com peso molecular de 290kDa (LINDSTROM, 2000); sua forma de rosácea (CHANGEUX; EDELSTEIN, 1998) é caracterizada por estrutura pentamérica em forma de canal iônico, que se abre quando a ACh liga-se a eles; sendo responsáveis pela recepção e transdução de sinais químicos (HALL; SANES, 1993; MA et al., 2007).

• Com a chegada do impulso nervoso no terminal nervoso, ocorre a ativação e abertura dos canais de Ca++ permitindo o influxo deste íon. Esse mecanismo permite a ativação de proteínas SNAREs (sinaptobrevina, SNAP-25 e sintaxina) localizadas na zona ativa do compartimento présináptico, as quais estão comprometidas com a ancoragem e fusão das vesículas que contém o neurotransmissor ACh na membrana pré-sináptica (SEAGAR et al., 1999). A ACh é liberada na fenda sináptica e se liga aos canais iônicos, há entrada de Na+ e saída de K+ concomitante a abertura de canais de Na+ no fundo das dobras juncionais gerando um potencial de placa em miniatura. A somatória dos vários potenciais de placa em miniatura gera um potencial de ação maior que promove a contração muscular (HUGHES; KUSNER; KAMINSKI, 2006; GALLACI; OLIVEIRA, 2007).

Existem duas formas de receptores: uma forma extrajuncional imatura, presente na fibra muscular embrionária ou na fibra desnervada, composta pelas subunidades α1(2), β1, δ e γ (γ- nAChR), e a forma juncional madura, presente na JNM da fibra inervada, consistindo das subunidades α1(2), β1 ,δ e ε (ε-nAChR) (Figura 4A) (SHUETZE; ROLE, 1987).

Cada subunidade é constituída de um domínio extracelular N-terminal e 4 domínios transmembrânicos α-hélice (M1-M4), o segundo M2 limitando a região do poro (MILLAR; HARKNESS, 2008). (Figura 4B). O sítio de ligação extracelular para a ACh ocorre na interface do domínio N-terminal das subunidades αδ e αε, (PEDERSEN; COHEN, 1990; SINE, 1997). A ligação simultânea de 2 moléculas de ACh inicia a mudança conformacional dos nAChRs para a abertura do poro (GROSMAN et al., 2000). A duração do estado aberto depende da duração da ocupação de ACh neste local (ARIAS, 1997; NAGUIB et al., 2002).

Acetilcolina - (ACh)

História:

• A acetilcolina (ACH) foi identificada pela primeira vez em 1914 por Henry Hallett Dale para as suas ações em tecido cardíaco. Confirmou-se como um neurotransmissor por Otto Loewi, que inicialmente lhe deu o nome de vagusstoff porque era liberada a partir do nervo vago. Ambos receberam o Nobel de Fisiologia/Medicina de 1936 pelo trabalho.

Síntese e degradação:

• No SNC, os sistemas acetilcolinérgicos existem no cerebelo, sistema reticular ascendente, tálamo e córtex cerebral, com atividades excitatórias e inibitórias.

A acetilcolina é sintetizada nos terminais axonais a partir da colina e da acetilcoenzima A, numa única reação enzimática, catalisada pela enzima colina-acetiltransferase. A reação produz acetilcolina e libera coenzima A. conforme o esquema a seguir: 

• Colina—Acetil-coenzima A + Colina-O-acetil-transferase → Acetilcolina + Acetil-coenzima A 
• Quando a ACh é liberada pelos neurónios da placa motora, geralmente estimula as células musculares esqueléticas. Normalmente, a acetilcolina é eliminada rapidamente depois de cumprida a sua função.
• Esse neurotransmissor é inespecífico, podendo agir em receptores muscarínicos que são metabotropicos (em músculo liso, por exemplo) e nicotínicos que são ionotrópicos (placa motora).
• A ACh é inativada pela acetilcolinesterase, uma enzima que desdobra a acetilcolina em metabolitos inativos de colina (reabsorvidos) e ácido acético. Assim, esta enzima, abundante na fenda ou fissura sináptica tem a função de rapidamente eliminar da fenda sináptica a acetilcolina liberada na sinapse - o que é essencial para o adequado desempenho da função muscular.

Certas neurotoxinas atuam na inibição da acetilcolinesterase, o que gera um excesso de acetilcolina na junção neuromuscular, provocando paralisia dos músculos necessários à respiração e parada dos batimentos cardíacos. A paralisia acontece porque os níveis de acetilcolina estão tão altos que sobrepujou a capacidade da célula despolarizar. Sem despolarizar, acontece a paralisia.

Sinapses