Acetilcolina

Qué es la acetilcolina

La acetilcolina es una molécula pequeña, formada por la unión química de un grupo acetilo (procedente del ácido acético) y una molécula de colina. Su categoría bioquímica es la de éster; su categoría funcional, la de neurotransmisor. Las neuronas que la sintetizan, almacenan y liberan reciben el nombre de neuronas colinérgicas, y todo lo que interactúa con ella —receptores, fibras, fármacos— se denomina del mismo modo.

Lingüísticamente, el término describe la estructura química. El prefijo "acetil-" remite al latín acetum, vinagre, y nombra al grupo derivado del ácido acético. La segunda parte, "colina", recoge el griego χολή (cholē), que significa bilis: la colina fue aislada por primera vez en 1862 por el químico alemán Adolph Strecker a partir de la bilis del cerdo, y de ahí conserva el nombre. El término compuesto en su forma actual quedó establecido en la literatura química a finales del siglo XIX, una vez sintetizada y caracterizada la molécula resultante de unir ambos componentes.

En el Diccionario de la lengua española el término aparece en su acepción bioquímica y se define, con notable concisión, como derivado de la colina que actúa como neurotransmisor. La precisión es correcta. La pobreza descriptiva es deliberada: el diccionario académico fija el uso del término en español, no su fisiología.

Síntesis y degradación en la sinapsis colinérgica

La acetilcolina se fabrica dentro de la terminal del axón de las neuronas colinérgicas. La reacción es simple en apariencia: colina más acetil-coenzima A, unidas por una enzima llamada colina acetiltransferasa (ChAT). La presencia de esa enzima es, de hecho, el criterio bioquímico que define a una neurona como colinérgica.

Una vez sintetizada, la molécula se empaqueta en vesículas mediante un transportador específico. Allí espera. Cuando un potencial de acción alcanza la terminal nerviosa, la entrada de calcio dispara la fusión de las vesículas con la membrana presináptica y vuelca el contenido al espacio entre neuronas, en un proceso de exocitosis rápido —milisegundos— y muy controlado.

En la hendidura de la sinapsis, la acetilcolina liberada se une a sus receptores postsinápticos y, casi de inmediato, una enzima la espera para descomponerla: la acetilcolinesterasa, miembro de la familia de las colinesterasas. Esta enzima rompe la molécula en colina y acetato, productos inactivos. La colina liberada vuelve a la neurona presináptica mediante un transportador y se recicla para sintetizar nueva acetilcolina. Sin este reciclado el sistema no funcionaría con la velocidad que requiere: el aporte dietético de colina es necesario, pero no llegaría a cubrir la demanda de un cerebro adulto despierto.

Conviene retener un detalle. A diferencia de la mayoría de neurotransmisores, la acetilcolina no se recapta intacta: se destruye primero y se reaprovecha después. Eso la hace especialmente vulnerable a fármacos y toxinas que actúan sobre la acetilcolinesterasa, un punto del que se ocupan otras entradas del diccionario.

Receptores nicotínicos y muscarínicos

La acetilcolina actúa a través de dos familias de receptores colinérgicos, diferenciados desde principios del siglo XX en función de qué sustancia exógena los activaba selectivamente: la nicotina del tabaco para una de ellas, la muscarina del hongo Amanita muscaria para la otra. Henry Dale, en sus trabajos de 1914 y posteriores, fue quien introdujo esa nomenclatura, vigente todavía hoy.

Los receptores nicotínicos son canales iónicos. Cuando la acetilcolina se les une, se abren y permiten el paso de iones —sodio, potasio, calcio— a través de la membrana. Su respuesta es rápida. Se encuentran en la placa motora del músculo esquelético, en todos los ganglios del sistema nervioso autónomo y en numerosas localizaciones del sistema nervioso central.

Otra arquitectura distinta tienen los muscarínicos: son receptores acoplados a proteínas G. No abren canales por sí mismos. La señal se transmite a través de cascadas de segundos mensajeros intracelulares, lo que hace su acción más lenta y, con frecuencia, más prolongada en el tiempo. Existen cinco subtipos (M1 a M5) distribuidos por el corazón, el músculo liso, las glándulas exocrinas y el sistema nervioso central, con efectos que pueden ser excitatorios o inhibitorios según el subtipo y la célula sobre la que se anclen.

Localizaciones funcionales en el sistema nervioso

La acetilcolina interviene en tres grandes contextos. En la sinapsis neuromuscular, es la responsable directa de que un impulso nervioso se traduzca en contracción del músculo esquelético: sin acetilcolina, no hay movimiento voluntario.

En el sistema nervioso autónomo su presencia es masiva. Todas las fibras preganglionares —simpáticas y parasimpáticas— liberan acetilcolina, y todas las fibras posganglionares parasimpáticas también. Algunas fibras posganglionares simpáticas, las que inervan glándulas sudoríparas y músculos piloerectores, son asimismo colinérgicas. El neurotransmisor de las fibras posganglionares simpáticas restantes es la noradrenalina. Esta distribución es el motivo por el cual el nervio vago, máxima expresión de la rama parasimpática, regula tantas funciones viscerales mediante un único neurotransmisor.

Las proyecciones colinérgicas del encéfalo constituyen el tercer gran territorio. Las neuronas se concentran en núcleos definidos —el núcleo basal de Meynert es el más estudiado— y sus axones llegan a la corteza cerebral, el hipocampo y otras estructuras implicadas en memoria, aprendizaje, atención y regulación de los ciclos de sueño y vigilia. El deterioro de estas vías es uno de los rasgos descritos en la enfermedad de Alzheimer.

Henry Dale y Otto Loewi: el primer neurotransmisor identificado

La caracterización farmacológica de la acetilcolina la realizó el británico Henry Hallett Dale en 1914, trabajando en los laboratorios Wellcome de Londres. Aisló la sustancia de un extracto de cornezuelo del centeno y demostró que sus acciones podían dividirse en dos grupos según el órgano sobre el que actuara: unas reproducían los efectos de la muscarina, otras los de la nicotina. Era una pista poderosa, pero no probaba aún que la sustancia tuviera un papel fisiológico real en el organismo.

Siete años después, en Graz, Otto Loewi propuso la prueba que faltaba. Lo soñó, según su propio relato, la noche de Pascua de 1921: estimular el nervio vago de un corazón de rana, recoger el líquido de perfusión y aplicarlo a un segundo corazón aislado. Si una sustancia química mediaba la acción nerviosa, el segundo corazón debía latir más despacio sin haber recibido ningún impulso eléctrico. Funcionó. Loewi llamó al agente Vagusstoff, sustancia del vago, y en 1926, junto a Navratil, lo identificó como acetilcolina.

Dale y Loewi compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1936. Dale, además, había documentado en sus trabajos de la década de los treinta que la acetilcolina era también el transmisor en la placa motora y en los ganglios autónomos, lo que amplió la importancia del descubrimiento mucho más allá del corazón de rana del experimento original.

Diferenciación con otros neurotransmisores

El sistema nervioso central utiliza un repertorio amplio de mensajeros químicos: glutamato, GABA, dopamina, serotonina, noradrenalina, adrenalina, histamina, acetilcolina y varios más. Cada uno tiene una química, unos receptores y una distribución anatómica propios.

Glutamato y GABA son aminoácidos y dominan la transmisión rápida del sistema nervioso central: uno excita, el otro frena. La acetilcolina es un éster pequeño y su acción no se define por su química sino por el receptor con el que se encuentre, de modo que puede ser excitatoria o inhibitoria en el mismo cerebro y casi al mismo tiempo. Esa flexibilidad funcional la separa del resto de transmisores clásicos.

Otro contraste útil es topográfico. Las fibras que liberan noradrenalina se denominan adrenérgicas y predominan en la rama simpática posganglionar; las que liberan acetilcolina son colinérgicas y dominan el parasimpático, los ganglios autónomos en conjunto y la placa motora del músculo esquelético. Una misma neurona puede coliberar acetilcolina con otros neurotransmisores en circuitos específicos del sistema nervioso central, fenómeno conocido como cotransmisión que la neurofisiología sigue caracterizando.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra acetilcolina?

El nombre describe la estructura química de la molécula. "Acetil" remite al ácido acético (del latín acetum, vinagre); "colina" procede del griego χολή (cholē), bilis, porque la colina se aisló por primera vez de la bilis del cerdo en 1862, en los trabajos del químico alemán Adolph Strecker. La unión química de un grupo acetilo y una molécula de colina produce un éster que recibió, en consecuencia, el nombre compuesto que conocemos hoy.

¿Por qué se considera el primer neurotransmisor identificado?

Porque fue la primera sustancia que cumplió los criterios exigidos por la fisiología para serlo. Henry Dale la había aislado y caracterizado farmacológicamente en 1914; Otto Loewi demostró en 1921 que era liberada por un nervio (el vago) y producía efectos sobre un órgano diana (el corazón de rana). El Premio Nobel de 1936 reconoció ese doble logro y abrió la era de la neurofarmacología moderna.

¿Qué relación hay entre la acetilcolina y la enfermedad de Alzheimer?

La enfermedad de Alzheimer cursa con un deterioro precoz y marcado de las vías colinérgicas del cerebro, particularmente las que parten del núcleo basal de Meynert hacia la corteza. La pérdida de esa señalización colinérgica se considera uno de los factores que contribuyen al déficit de memoria y atención característico del cuadro. Esta observación dio nombre a la llamada "hipótesis colinérgica" del Alzheimer, formulada en los años setenta y todavía hoy uno de los marcos conceptuales centrales en la fisiopatología de la enfermedad.

¿Es la acetilcolina un neurotransmisor excitatorio o inhibitorio?

Depende del receptor. Sobre los receptores nicotínicos suele producir efectos excitatorios; sobre los muscarínicos, los efectos varían según el subtipo y la célula —puede acelerar o ralentizar la frecuencia de descarga, contraer o relajar un músculo liso, aumentar o disminuir secreciones glandulares—. No hay una respuesta única.

¿Es lo mismo acetilcolina que colina?

No. La colina es una de las dos materias primas a partir de las cuales se sintetiza la acetilcolina; la otra es el grupo acetilo aportado por el acetil-coenzima A. La colina es además uno de los dos productos en los que se descompone la acetilcolina tras cumplir su función en la sinapsis. Son moléculas distintas, emparentadas, con funciones distintas en el metabolismo neuronal.

Referencias

1. Rabinstein AA. Neurotransmisión. Manual MSD, versión para profesionales.
2. Low PA. Generalidades sobre el sistema nervioso autónomo. Manual MSD, versión para profesionales.
3. Real Academia Española. Acetilcolina. Diccionario de la lengua española, edición del Tricentenario.
4. Sam C, Bordoni B. Physiology, Acetylcholine. StatPearls, NCBI Bookshelf, National Library of Medicine.