Acetylocholina - co to jest? Działanie, zastosowanie

Acetylocholina jest neuroprzekaźnikiem o niezwykle szerokiej funkcjonalności. Pełni funkcję sygnalizatora chemicznego, który jest uwalniany przez komórki nerwowe (neurony) i pozwala im komunikować się ze sobą i innymi komórkami wrażliwymi na acetylocholinę, czyli zaopatrzonymi w tzw. receptory cholinergiczne, takimi jak komórki mięśniowe czy gruczołowe. Nazwa „acetylocholina” pochodzi od struktury chemicznej jej cząsteczki, ponieważ neuroprzekaźnik ten jest estrem kwasu octowego i choliny.

1. Jak i gdzie działa acetylocholina?
2. Zastosowania medyczne acetylocholiny
3. Inhibitory acetylocholinesterazy
4. Klucz do silnych i dużych mięśni
5. Acetylocholina pod kontrolą diety
6. Zapotrzebowanie na acetylocholinę
7. Co o skuteczności choliny mówią badania?
8. Problem z choliną
9. Sposób na cholinę

Jak i gdzie działa acetylocholina?

Chociaż acetylocholina działa jako neuroprzekaźnik w wielu częściach naszego ciała, przede wszystkim kojarzona ze złączem nerwowo-mięśniowym, zwanym też płytką motoryczną, czyli miejscem, w którym neurony ruchowe rdzenia kręgowego łączą się z włóknami mięśniowymi w celu ich aktywacji.

Tak więc acetylocholina jest fundamentalnym stymulatorem skurczów mięśniowych, powodowanych siłą naszej woli, gdy angażujemy swoje mięśnie przy wykonywaniu każdej pracy fizycznej.

Ale acetylocholina działa również w układzie pokarmowym, gdzie – poprzez stymulację nerwu błędnego – zwiększa naprężenie, amplitudę skurczów oraz aktywność wydzielniczą żołądka i jelit, regulując przy tym stan napięcia zwieraczy.

Działając w układzie oddechowym, acetylocholina powoduje zwężenie oskrzeli i pobudzenie chemoreceptorów kłębka aorty i tętnicy szyjnej, co skutkuje odruchową hiperwentylacją, czyli przyspieszeniem i pogłębieniem oddechu.

W układzie moczowym aktywność acetylocholiny skutkuje skurczem mięśnia wypieracza i rozluźnieniem zwieracza pęcherza, i wzrostem perystaltyki moczowodu, co ułatwia opróżnianie pęcherza i zwiększa ciśnienie oddawanego moczu.

W układzie zewnątrzwydzielniczym stymuluje do wydzielania zasadniczo wszystkie gruczoły, w tym gruczoły łzowe, tchawiczo-oskrzelowe, ślinowe, trawienne i potowe.

Działając w oku, acetylocholina odpowiada za zwężenie źrenicy i akomodację soczewki podczas widzenia z bliska, wywołując skurcz mięśnia zwieracza źrenicy i mięśnia rzęskowego.

Działając w męskim układzie rozrodczym, przyczynia się do erekcji prącia.

Natomiast w ośrodkowym układzie nerwowym acetylocholina pobudza funkcje umysłowe oraz wpływa dodatnio na pamięć, motywację i skupienie uwagi, tak że jej niskie stężenie w mózgu skutkuje utratą pamięci.

Zastosowania medyczne acetylocholiny

Pomimo bardzo szerokiego oddziaływania na organizm, sama acetylocholina jako taka ma niewiele zastosowań farmakologicznych, głównie z uwagi na fakt, że ulega bardzo szybkiej dezaktywacji, katalizowanej przez enzym acetylocholinesterazę, który w normalnych warunkach fizjologicznych dba o to, aby przekaźnik ten nie działał zbyt silnie na nasze organy i tkanki, tylko na tyle silnie, na ile w danej sytuacji potrzeba.

Jej przydatność farmakologiczna ogranicza się więc tylko do zastosowania jako kropli do oczu w celu zwężenia źrenicy podczas operacji zaćmy.

Inhibitory acetylocholinesterazy

Inhibitory acetylocholinesterazy powodują wzrost aktywności acetylocholiny poprzez blokowanie jej rozpadu, katalizowanego właśnie przez ten enzym. Ponieważ blokowanie aktywności acetylocholinesterazy powoduje gromadzenie się acetylocholiny w szczelinie synaptycznej, poprzez którą przekazywane są sygnały chemiczne pomiędzy komórkami, w efekcie tego blokowania dochodzi do ciągłej aktywacji receptorów cholinergicznych.

Farmakologicznie inhibitory acetylocholinesterazy znajdują zastosowanie w leczeniu choroby Alzheimera, miastenii gravis, zespołu miastenicznego Lamberta-Eatona i pooperacyjnej niedrożności jelit, a najczęściej wykorzystywane są przy tych dwóch pierwszych schorzeniach.

Choroba Alzheimera

U pacjentów z chorobą Alzheimera dochodzi w mózgu do obniżenia aktywności cholinoacetylotransferazy – enzymu katalizującego syntezę acetylocholiny, co prowadzi do zmniejszenia produkcji tego neuroprzekaźnika i upośledzenia związanych z jego aktywnością funkcji pamięciowych. Natomiast leki z grupy inhibitorów acetylocholinesterazy, takie jak donepezil, rywastygmina i galantamina, zwiększają przekaźnictwo cholinergiczne poprzez hamowanie aktywności enzymu rozkładającego acetylocholinę w szczelinie synaptycznej, zapewniając tym samym pacjentom korzyści zdrowotne w postaci łagodzenia objawów demencji.  

Osłabienie siły mięśni

Z kolei miastenia gravis to choroba autoimmunologiczna, objawiająca się nadmierną męczliwością (nużliwością) i osłabieniem siły mięśni. Objawy te powodowane są procesem autoimmunologicznym, w którym układ odpornościowy chorego wytwarza przeciwciała skierowane przeciwko receptorom cholinergicznym lub innym powiązanym z nimi cząsteczkom białym, zlokalizowanym w błonie komórkowej płytki motorycznej. Jak dowodzą badania, stosowane w tej chorobie inhibitory acetylocholinesterazy skutkują poprawą stanu zdrowia u 9 na 10 pacjentów.   

Klucz do silnych i dużych mięśni

Jak widzimy już na podstawie powyższych informacji, od aktywności acetylocholiny uzależniona jest w najwyższym stopniu siła naszych mięśni. Jak jednak dowodzą badania, zależność ta nie dotyczy wyłącznie siły mięśni, ale też masy mięśniowej. Otóż przykładowo okazuje się, że główną przyczyną sarkopenii – związanych z podeszłym wiekiem deficytów siły i masy mięśni – jest pogłębiający się z upływem lat spadek aktywności acetylocholiny w płytce motorycznej, zwany fachowo zespołem odnerwienia. I jak wynika z badań, zarówno acetylocholina i jej strukturalne analogi, jak też inhibitory acetylocholinesterazy, wykazują potencjał w leczeniu sarkopenii, zaniku mięśni jako efektu unieruchomienia stawu oraz różnego typu rozmaitych uszkodzeń mięśni.

Dlatego też sportowcy i aktywni fizycznie, ćwiczący z myślą o rozwoju siły i masy mięśni, powinni zadbać o prawidłowy poziom i optymalną aktywność acetylocholiny w organizmie. Może to mieć szczególne znaczenie dla aktywnych fizycznie seniorów, gdyż nie tylko pomoże im w utrzymaniu odpowiedniej kondycji umięśnienia, ale również wysokiej sprawności umysłowej.  

Acetylocholina pod kontrolą diety

Kluczem do prawidłowego poziomu i optymalnej aktywności acetylocholiny jest nasza codzienna dieta, a konkretnie jeden niezbędny składnik pokarmowy – cholina. Cholina to rozpuszczalna w wodzie amina czwartorzędowa, zaliczana do witamin z grupy B (witamina B4) i uznawana przez specjalistów za niezbędny składnik pokarmowy.

Ponieważ wewnątrzustrojowa synteza choliny, przebiegająca w ludzkim organizmie z aminokwasu metioniny, jest niewystarczająca do zaspokojenia podstawowego zapotrzebowania człowieka na tę substancję, dlatego konieczne jest utrzymanie odpowiedniego spożycia choliny w diecie, poprzez spożywanie produktów będących jej źródłami pokarmowymi, głównie jaj, ryb, podrobów, mięsa, produktów mlecznych, orzechów oraz warzyw krzyżowych i strączkowych.

Zapotrzebowanie na acetylocholinę

Dobowe zapotrzebowanie dorosłego człowieka na pochodzącą z pokarmu cholinę zostało ustalone na 425 mg w przypadku kobiet i 550 mg w przypadku mężczyzn. Jednak z uwagi na szczególne znaczenie choliny dla rozwoju układu nerwowego wzrastającego organizmu dziecka, zalecenia te są wyższe dla kobiet ciężarnych (450 mg), a jeszcze wyższe dla kobiet karmiących piersią (550 mg).

Istotność właściwego spożycia choliny w kontekście aktywności acetylocholiny opiera się głównie na tym, że witamina B4 jest prekursorem, wykorzystywanym przez nasze komórki nerwowe do syntezy acetylocholiny. Jednak nie tylko, gdyż jak dowiodły badania, również sama cholina wykazuje aktywność acetylocholiny, tyle tylko że działa od niej ponad 20-krotnie słabiej. Niemniej przy odpowiednio wysokim spożyciu, cholina, podobnie jak acetylocholina, może wspomagać rozwój naszych mięśni i nasze zdolności umysłowe.

Co o skuteczności choliny mówią badania?

W badanych populacjach zdrowych osobników, doustne przyjmowanie suplementu choliny w formie cytykoliny poprawiało, w porównaniu z placebo, koncentrację u kobiet w średnim wieku i u dorastających mężczyzn, a także wynik pamięci logicznej oraz stopień zapamiętywania słów i przedmiotów u mężczyzn i kobiet w średnim i starszym wieku.

Pamięć seniora

Natomiast w jednym badaniu klinicznym, w którym uczestniczyło łącznie 100 ogólnie zdrowych mężczyzn i kobiet z zaburzeniami pamięci związanymi z wiekiem, w wieku od 50 do 85 lat, uczestnicy zostali losowo przydzieleni do grup otrzymujących placebo (51 osób) lub cholinę w postaci cytykoliny (49 osób) w dawce 500 mg dziennie przez 12 tygodni.

A po zakończeniu 12-tygodniowego cyklu suplementacji, uczestnicy otrzymujący cytykolinę wykazywali znacznie większą poprawę wyników w zakresie pamięci epizodycznej w porównaniu z tymi, którzy otrzymywali placebo. Okazało się również, że pamięć złożona, oceniona na podstawie wyników 4 testów pamięci, poprawiła się w znacznie większym stopniu w grupie cytykoliny, w porównaniu z grupą placebo.

Niezbędna w procesie anabolizmu

Niedawno naukowcy dokonali też analizy stanu wiedzy badawczej, dotyczącej roli choliny w mięśniach szkieletowych, w kontekście efektów biologicznych i implikacji klinicznych jej aktywności. A w wyniku tej analizy ustalono, że cholina jest składnikiem odżywczym, niezbędnym w procesie anabolizmu białek, przebiegającym w tkance mięśniowej. Jak więc podsumowali autorzy tej pracy badawczej, do odpowiedniej modulacji anabolizmu białek mięśniowych oraz wspomagania przyrostu masy i wzrostu funkcjonalności mięśni, bezwzględnie wymagany jest odpowiednio wysoki udział choliny w diecie.

Problem z choliną

Badania jednak dowodzą, że przeciętne spożycie choliny w populacji europejskiej jest średnio dużo niższe od rekomendowanej normy. W badaniach tych zalecenia dotyczące dziennego spożycia choliny spełniało tylko 10-23% współczesnej populacji.

Tak więc w świetle tych badań, osiągnięcie zalecanego, dziennego poziomu pobrania choliny okazuje się niezwykle trudne, bez spożywania jaj, jako najobfitszego źródła witaminy B4, lub przyjmowania odpowiednich suplementów diety.

Sposób na cholinę

Tak więc jednym ze sposobów na zwiększenie zawartości choliny w diecie, w celu zagwarantowania sobie odpowiedniej siły i masy mięśni oraz zdolności uczenia się i zapamiętywania, jest jej suplementacja z użyciem cytykoliny, chlorku choliny, dwuwinianu choliny, glicerofosfocholiny lub fosfatydylocholiny, czyli popularnej lecytyny. Przy czym naukowcy sugerują, że – w porównaniu z ugrupowaniem choliny pozyskiwanym z innych źródeł dietetycznych – cholina z cytykoliny jest mniej podatna na konwersję do trimetyloaminy (TMA) i N-tlenku trimetyloaminy (TMAO), które podejrzewane są o to, że mogą być zaangażowane w patogenezę chorób sercowo-naczyniowych.

Cytykolina jest bowiem naturalnie występującym w organizmie i pożywieniu mononukleotydem, składającym się z cytozyny, rybozy, pirofosforanu i choliny, wytwarzanym przez organizm jako produkt pośredni biosyntezy lecytyny i sfingomieliny.

Autor: Sławomir Ambroziak

Źródła:                       

• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK557825/
• https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9213593/
• https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7044284/
• https://www.mdpi.com/2072-6643/15/18/3874
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0014299921006841
• https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5309389/
• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002231662200267X
• https://www.mdpi.com/2072-6643/12/7/2144