Acetilcolina

Acetilcolina – O que é

É um neurotransmissor.

O nome acetilcolina é derivado de sua estrutura. É um composto químico feito de ácido acético e colina. As sinapses colinérgicas são aquelas em que a transmissão é mediada pela acetilcolina.

Acetilcolina, em vertebrados, é o mais abundante neurotransmissor nas junções neuromusculares, nos gânglios autonômicos, nas junções efetoras parassimpáticas, em algumas junções efetoras simpáticas e em muitas regiões no sistema nervoso central.

Geralmente não é utilizada como droga a ser administrada uma vez que é rapidamente clivada por enzimas colinesterases, porém costuma ser útil em algumas aplicações oftálmicas.

Acetilcolina – Ação

A acetilcolina é um neurotransmissor de caráter excitatório, que pode agir tanto em sinapses neuronais quanto em placas motoras, que enviam sinais para os músculos.

Ao agir sobre um neurônio, a acetilcolina abre os canais de sódio e potássio da célula, fazendo com que as concentrações desses dois íons dentro e fora da célula se estabilizem, e despolarizando a membrana.

Essa despolarização vai se prolongar pelo neurônio e dará origem ao impulso nervoso.

Já nas placas motoras (neurônio – músculo), receptores nas fibras musculares reconhecem a acetilcolina como sinal para a contração.

Algumas toxinas responsáveis pela paralisia muscular estão relacionadas aos receptores de acetilcolina, como o veneno de algumas cobras e dos baiacus, que bloqueiam esses receptores.

Há também uma doença chamada Miastenia Gravis, que consiste numa situação em que o corpo produz anticorpos contra os receptores de acetilcolina, que impedem que esse neurotransmissor se ligue ao seu receptor e assim inibe a contração muscular do portador da doença.

Acetilcolina – Degradação

Primeiro a acetilcolina é sintetizada pela Colina Acetil Transferase, e em seguida é armazenada em vesículas para ser posteriormente secretada. Após ser secretada, ela é degradada pela enzima acetilcolinesterase, que a transforma em uma molécula de acetato e uma de colina. As duas moléculas formadas são posteriormente transportadas para o neurônio pré-sináptico e lá é sintetizada novamente uma molécula de acetilcolina.

Um dado interessante é que somente 10% da acetilcolina liberada é captada pelos receptores, o resto é degradado pela acetilcolinesterase.

Para que exerça sua função corretamente, a acetilcolina, bem como os demais neurotransmissores, deve ser removida ou inativada de acordo com as demandas de tempo para cada resposta sináptica específica pretendida. Portanto, atua nesse processo a enzima acetilcolinesterase, que catalisa a hidrólise da acetilcolina, liberando colina no líquido extracelular, que pode ser reaproveitada para os processos se síntese neuronais.

Dessa forma, essa enzima é capaz de modular a intensidade da resposta sináptica, por exemplo, sabe-se, através de métodos biofísicos, que o tempo necessário para a hidrólise da acetilcolina na junção neuromuscular é inferior a 1 milissegundo, uma vez que a remoção imediata é necessária para evitar a difusão lateral e a ativação sequencial dos receptores envolvidos.

Acetilcolina – Síntese

A acetilcolina é uma amina produzida no citoplasma das terminações nervosas. Sua precursora é uma vitamina pertencente ao complexo B, a colina é obtida a partir da alimentação ou da prórpia degradação da acetilcolina por uma enzima específica (acetilcolinesterase), sendo então sequestrada para o interior do neurônio a partir do líquido extracelular.

A colina participará de uma reação de acetilação com Acetil-CoA, por ação da enzima colina acetiltransferase. As terminações nervosas, onde se processam essas sínteses, são ricas em mitocôndrias que disponibilizam o Acetil-CoA necessário para a reação.

Como etapa final da síntese, ocorre a captação da acetilcolina pelas vesículas sinápticas, cujo transportador conta com o gradiente de prótons para dirigir essa coleta.

Estrutura da acetilcolina (ACh)

A síntese da acetilcolina resumida:

Colina — (Acetil-coenzima A+Colina-O-acetil-transferase) –> Acetilcolina

Acetilcolina – Receptores e Ações

Os receptores para a acetilcolina se dividem em duas classes principais: nicotínicos (que ainda se subdividem em neuronais e musculares) e muscarínicos (que apresenta cinco subtipos).

Os receptores nicotínicos musculares são encontrados nas junções neuromusculares. São receptores ionotrópicos e, portanto, a acetilcolina agirá de forma direta, promovendo a abertura de canais iônicos e uma resposta rápida que ocasiona a contração muscular.

Os receptores muscarínicos, por sua vez, são do tipo metabotrópico (ativadores de proteína G e da produção de um segundo mensageiro), e a acetilcolina pode atuar como neurotransmissor inibitório ou excitatório, conforme a região de recepção.

Os receptores muscarínicos encontrados no Sistema Nervoso Central e em músculos controlados pela divisão parassimpática do Sistema Nervoso Autônomo promoverão ação indireta da acetilcolina, excitatória, que culmina com potenciais de ação para a contração dos músculos lisos inervados. Aqueles encontrados em regiões determinadas do Sistema Nervoso Central e no coração, promoverão uma ação indireta da acetilcolina para a inibição da célula pós-sináptica, causando hiperpolarização e consequente efeito de diminuição da frequência cardíaca.

Acetilcolina – A Placa Motora

A Placa Motora é a conexão entre o término de uma fibra mielínica calibrosa e uma fibra muscular esquelética. Em geral, cada fibra muscular esquelética possui apenas uma placa motora e, raramente, mais que uma.

A fibra nervosa se ramifica próxima ao seu término para formar uma rede de terminais axônicos, chamada de placa terminal, cada um desses terminais mergulhando em invaginação formada pela membrana da célula muscular mas permanecendo totalmente fora dessa membrana.

A invaginação da membrana é chamada de goteira ou sulco sináptico, é o espaço ou fenda sináptica. Essa fenda é cheia com uma substância amorfa gelatinosa, através da qual se funde o líquido extracelular.

No fundo dessa goteira existem numerosas pregas, que formam as fendas subneurais, que aumentam de muito a área da superfície sobre a qual pode atuar o transmissor sináptico.

No terminal axônico existem muitas mitocôndrias que fornecem energia, principalmente para a síntese do transmissor excitatório acetilcolina que excita as fibras musculares.

A acetilcolina é sintetizada no citoplasma do terminal axônico, mas é rapidamente absorvida por muitas e pequenas vesículas sinápticas, normalmente presentes, em número de cerca de 300.000, em todos os terminais de uma única placa motora. Na superfície das fendas subneurais existem agregados da enzima colinesterase, que é capaz de destruir a acetilcolina.

Transmissão do Impulso na Placa Motora

Secreção de Acetilcolina. Quando um impulso nervoso chega à placa motora, a passagem do potencial de ação pela membrana do terminal axônico faz com que muitas das pequenas vesículas de acetilcolina armazenadas nesse terminal rompam através da membrana desse terminal para esvaziar seu conteúdo na fenda sináptica, entre o terminal e a fibra muscular. A acetilcolina atua, então, sobre a membrana muscular cheia de pregas para aumentar sua permeabilidade aos íons sódio. Essa permeabilidade aumentada, por sua vez, permite a passagem instantânea de sódio para o interior da fibra muscular, o que acarreta o fluxo de cargas positivas para o citoplasma muscular, despolarizando imediatamente essa área da membrana muscular.

Essa despolarização local produz um potencial de ação que se propaga nas duas direções, ao longo da fibra. Por sua vez, o potencial ao passar ao longo da fibra provoca sua contração.

Destruição da Acetilcolina pela Colinesterase

Se a acetilcolina secretada pelos terminais neurais permanecesse indefinidamente em contato com seus receptores na membrana da fibra muscular, essa fibra transmitiria sucessão ininterrupta de impulsos. Entretanto, a colinesterase na superfície das pregas da membrana, na goteira sináptica, fraciona enzimaticamente a acetilcolina em ácido acético e em colina em cerca de 1/500 de segundo. Portanto, quase que imediatamente após a acetilcolina ter estimulado a fibra muscular, essa acetilcolina é destruída. Isso permite que a membrana da fibra muscular se repolarize e fique pronta para um novo estímulo, assim que outro potencial de ação chegue ao terminal axônico.

O mecanismo da acetilcolina, na placa motora, representa um sistema de amplificação que permite que um fraco impulso nervoso estimule uma grande fibra muscular. Isto é, a quantidade de corrente elétrica gerada pela fibra nervosa não é suficiente para produzir um impulso na fibra muscular, visto que a fibra nervosa tem área da seção reta de apenas um décimo ou menos da fibra muscular.

Ao contrário, a acetilcolina secretada faz com que a fibra muscular gere seu próprio impulso. Dessa forma, cada impulso nervoso, na verdade, pára na placa motora e, em seu lugar, começa um impulso inteiramente novo no músculo.

RESUMO DA CONTRAÇÃO MUSCULAR ESQUELÉTICA E LISA

Músculo >> Fascículo muscular >> Fibra muscular >> Miofibrila

SARCOLEMA

É a membrana da fibra muscular, que é uma verdadeira membrana celular, chamada de membrana de membrana plasmática, contém colágeno o que lhe confere resistência.

Nas extremidades da fibra muscular o sarcolema funde-se com as fibras tendinosas que irão formar os tendões, que se inserem nos ossos e articulações.

As miofibrilas são formadas por cerca de 1.500 filamentos de miosina e 3.000 filamentos de actina, dispostos um ao lado do outro, responsáveis pela contração muscular.

Os filamentos de miosina possuem projeções laterais chamadas de pontes cruzadas. Elas proeminam da superfície dos filamentos em toda a sua extensão exceto na mais central, onde ocorre a interação entre as pontes cruzadas.

Os filamentos de actina estão fixados à membrana Z ou disco Z, que passa de miofibrila a miofibrila, fixando-as entre si, em toda a espessura da fibra muscular.

A porção de miofibrila situada entre duas sucessivas membranas Z é o sarcômero. E o líquido que circula por entre as miofibrilas é chamado de sarcoplasma, que contém grandes quantidades de potássio, de magnésio, de fosfato e de enzimas protéicas. Existe no sarcoplasma grande número de mitocôndrias, o que indica que as miofibrilas têm grande gasto de energia ao realizar o trabalho de contração muscular.

A fibra muscular contém ainda o retículo sarcoplasmático, que é um extenso retículo endoplasmático, onde ficam armazenados íons cálcio.

Os filamentos de miosina são formados por 200 moléculas de miosina dispostas da seguinte maneira: hastes + ponte cruzada.

Os filamentos de actina são mais complexos.

São formados por três componentes diferentes: actina, tropomiosina e troponina.

O arcabouço do filamento de actina é formado por dois filamentos de actina enrolados em forma de hélice. Existem muitas moléculas de ADP presas a essas cadeias de actina.

O filamento de actina possui ainda dois outros filamentos. Um de tropomiosina, que acredita-se estar ligado frouxamente à actina e que no estado de repouso, cubra, em termos físicos, os pontos ativos dos filamentos de actina, de modo que não pode ocorrer a interação entre a actina e a miosina, a fim de produzir a contração.

E ocorrendo a intervalos regulares ao longo de cada molécula de tropomiosina, existe um complexo de três moléculas globulares de proteína, chamado de troponina.

Uma dessas proteínas globulares tem forte afinidade pela actina, outra pela tropomiosina e a terceira por íons cálcio.

A forte afinidade da troponina por íons cálcio é considerada como o fator desencadeante do processo contrátil.

Se não existisse o complexo troponina-tropomiosina, os filamentos de actina ligar-se-iam fortemente aos filamentos de miosina, desde que existissem íons magnésio e ATP, ambos normalmente presentes em ambundância na miofibrila. Porém esse complexo existente não permite essa ligação.

Portanto acredita-se que os pontos ativos normais do filamento de actina do músculo em repouso sejam inibidos (ou recobertos/bloqueados, no sentido físico do termo) pelo complexo troponina-tropmiosina. Entretanto, em presença de íons cálcio, o efeito inibidor da tropomiosina sobre o filamento de actina é inibido. Presume-se que os íons cálcio ao se combinarem com a troponina, pela qual têm grande afinidade, mude de algum modo a conformação da tropomiosina, fazendo com que descubram os pontos ativos da actina ao ser tracionada para o fundo dos sulcos da hélice de actina, o que expõe os pontos ativos, permitindo que a contração tenha lugar.

TEORIA DA CATRACA PARA A CONTRAÇÃO

O potencial de ação gerado pela ligação da acetilcolina (neurotransmissor) ao seu receptor na membrana da fibra muscular, se propaga ao longo dessa fibra, sendo transmitido a todas as miofibrilas através dos túbulos transversos (túbulos T), que se localizam na membrana Z atravessando toda a fibra muscular, tendo comunicação com o líquido extracelular no seu ponto de origem na membrana celular, provocando a liberação de íons cálcio do retículo sarcoplasmático ao sarcoplasma.

Os íons cálcio por sua vez ligam-se imediatamente com a troponina, que provavelmente provoca variações na sua conformação, provocando o tracionamento do filamento de tropomiosina para o fundo dos pontos ativos, deixando livre os pontos ativos do filamento de actina. Os pontos ativos, agora descobertos, atraem imediatamente as cabeças das pontes cruzadas dos filamentos de miosina.

Em seguida essas pontes cruzadas realizam o movimento de dobradiça e as cabeças dessas pontes cruzadas fixadas aos pontos ativos da actina curvam-se em direção ao seu braço puxando os filamentos de actina.

Esse encurvamento da cabeça da ponte cruzada é chamado de curso-de-potência (powerstroke). Uma vez que a ponte cruzada tenha completado seu curso-de-potência, a posição curvada dessa cabeça expõe um ponto que ativa a enzima ATPase, por conseguinte, esta enzima quebra moléculas de ATP em ADP, liberando energia para o desligamento da ponte cruzada de miosina do filamento de actina. A energia que é liberada, supostamente faz com que a cabeça retorne à sua posição perpendicular normal, e teoricamente ?arma? a cabeça nessa posição. A cabeça da ponte cruzada possui então energia armazenada que é derivado do ATP degradado, para o próximo curso-de-potência.

Assim sendo, o processo prossegue indefinidamente até que o filamento de actina tracione a membrana Z contra as extremidades dos filamentos de miosina ou até que a carga imposta ao músculo se torne excessivamente pesada para que haja alguma tração adicional.

É importante lembrar que cada uma das pontes cruzadas é considerada como atuando independentemente de todas as outras, cada uma fixando-se e tracionando em ciclo contínuo e alternante, por conseguinte, quanto maior o número de pontes cruzadas em contato com o filamento de actina, em um dado instante, teoricamente, maior seria a força de contração.

A contração muscular persistirá enquanto os íons cálcio estiverem em concentração suficientemente alta no líquido sarcoplasmático. Entretanto, a bomba de cálcio, continuamente ativa e localizada nas paredes do retículo sarcoplasmático, bombeia os íons cálcio para fora do líquido sarcoplasmático, de volta às cavidades vesiculares do retículo.

Essa bomba é tão potente que pode provocar a depleção quase total de íons cálcio do sarcoplasma.

A força de contração do músculo é diretamente proporcional ao seu comprimento, quanto maior o seu comprimento maior é sua força de contração; porém há ainda outros fatores que determinam a força do músuclo, são eles: o modo de fixação dos músculos ao esqueleto, e a estrutura da articulação onde vai ocorrer o movimento.

Acetilcolina – Descoberta

A acetilcolina não é apenas o mensageiro químico mais comum, mas também o primeiro neurotransmissor a ser identificado.

Foi descoberto por Henry Hallett Dale em 1914, e sua existência foi posteriormente confirmada por Otto Loewi.

Ambos os indivíduos receberam o Prêmio Nobel de Fisiologia/Medicina em 1936 por sua descoberta.

É agora conhecido por ser um neurotransmissor em todos os gânglios autonômicos, em muitos órgãos inervados autonomamente, na junção neuromuscular e em muitas sinapses no SNC.

Fonte: neuromed.com/www.pirahost.net/www.verywellmind.com/nba.uth.tmc.edu