La trasmissione neuromuscolare, il controllo del Sistema Parasimpatico, la fase pregangliare di quello Simpatico e la comunicazione cerebrale hanno come neurotrasmettitore l'Acetilcolina.
La riduzione della frequenza cardiaca,
l'ipotensione Arteriosa,
la Broncocostrizione,
l'aumento del tono e della motilità gastroenterica,
la riduzione del diametro pupillare (Miosi),
la sudorazione,
la secrezione di insulina,
sono tutti effetti dell'acetilcolina. L'acetilcolina è stato il primo neurotrasmettitore ad esser stato identificato. Ma il suo ruolo come neurotrasmettitore è stato scoperto per la prima volta non nel cervello ma nel cuore.
Nel 1921, Otto Loewi, un farmacologo e fisiologo tedesco, stava compiendo degli esperimenti con il nervo Vago, un importante nervo nella regolazione della funzione cardiaca. Il vago presenta i propri corpi cellulari nel tronco cerebrale inferiore e invia gli assoni in vari organi corporei, tra cui le ghiandole salivari, l'intestino, i polmoni e il cuore. Loewi, a cui interessava sapere come facesse questo nervo a rallentare le contrazioni del muscolo cardiaco, si chiese se gli impulsi elettrici che si propagano su di esso proseguissero direttamente nel muscolo cardiaco oppure se il vago liberasse qualche sostanza attiva nella regolazione del cuore.
L'esperienza di Loewi era semplice. Immerse un cuore di rana, con il vago attaccato, in una soluzione di composizione analoga a quella dei liquidi corporei extracellulari e quindi aveva stimolato elettricamente il nervo. Sapeva che una stimolazione vigorosa del vago rallenta, se non addirittura fa arrestare, il battito cardiaco. Dopo aver stimolato il nervo di quel tanto per far fermare il cuore, prelevava il liquido in cui era immerso il cuore stimolato e in esso vi immergeva un secondo cuore di rana. Questo secondo cuore cessava subito di battere. Loewi concluse allora che, quando il vaog viene stimolato si deve liberare qualche sostanza chimica, che è capace di riprodurre la capacità degli impulsi nervosi di rallentare e arrestare il battito cardiaco. In soli cinque anni da questo suo primo esperimento fu in grado di dimostrare che la sostanza liberata dal vago per inibire il battito cardiaco è l'acetilcolina.
L'acetilcolina viene sintetizzata a livello delle terminazioni sinaptiche dall'enzima Colinacetiltransferasi attraverso la seguente reazione:
Una volta sintetizzata, l'acetilcolina viene immagazzinata nelle vescicole sinaptiche, fino a quando un impulso che procede lungo l'assone ne provoca la liberazione. Dopo che l'Acetilcolina ha attraversato la sinapsi e ha interagito con un recettore, i suoi effetti sono portati a termine da un altro enzima, l'Acetilcolinesterasi. Questo enzima si trova vicino ai recettori, dove può agire immediatamente per rompere il legame estereo tra colina e acido acetico. La colina che si libera in questo modo viene di nuovo pompata nella terminazione nervosa che ha liberato in origine l'acetilcolina e vine conservata per poter essere reinserita in nuove molecole di aceitlcolina. Questo meccanismo enzimatico per inattivare l'acetilcolina è particolarmente interessante in quanto si tratta di una eccezione alla regola generale. Infatti, la maggior parte dei neurotrasmettitori presenti nel cervello sono infatti inattivati dalla loro riassunzione nel neurone, ma non è stato possibile trovare un analogo sistema di assorbimento per l'acetilcolina nelle terminazioni nervose.
Si può rilevare l'importanza dell'acetilcolina come neurotrasmettitore e dell'acetilcolinesterasi come inattivatore dagli effetti di alcune sostanza che interagiscono con esse. Ad esempio, l'acetilcolina è presente sia negli insetti che nella specie umana e in tutti gli altri membri dle regno animale e per molti anni gli inibitori dell'enzima acetilcolinesterasi sono stati usati come insetticidi più largamente usati in tutto il mondo. Inibendo l'aceitlcolinesterasi essi fanno accumulare l'acetilcolina nel sistema nervoso dell'insetto intossicandolo attraverso meccanismi che non sono ancora chiari.
Nell'uomo l'intossicazione può portare a morte, dato che l'acetilcolina è il neurotrasmettitore che interviene quando impulsi nervosi sono inviati al diaframma, gli insetticidi che inibiscono l'acetilcolinesterasi possono paralizzare l'apparato respitatorio.
Oltre ad essere un neurotrasmettitore per il cuore e altri organi, l'acetilcolina lo è anche per il cervello. Alcuninervi contenenti l'acetilcolina sono corti, con corpi cellulari, assoni e terminazioni nervose tutte confinate nello spessore della corteccia cerebrale. Si ritiene che questi nervi gestiscono il complicato processo di elaborazione dell'informazione, necessario per lo svolgimento delle funzioni mentali "superiori" come il pensiero riflessivo.
Altri nervi contenenti acetilcolina sono molto più lunghi, con corpi cellulari situati all'esterno della corteccia cerebrale, in un'area chiamata nucleo basale di Meynert, mentre gli assoni si estendono per tutto lo spessore della corteccia. Il nucleo basale venne considerato una struttura enigmatica fino a quando, alla fine degli anni settanta, la ricerca mostrò che in esso erano presenti neuroni colinergici (contenenti acetilcolina). Le proprietà mediche di certi farmaci che bloccano i recettori dell'acetilcolina furono riconosciute e sfruttate nella pratica clinica centinaia di anni prima di aver sentito parlare di neurotrasmettitori.
Per esempio, gli estratti di Belladonna (Atropa belladona) furono utilizzati fin dai tempi di Ippocrate per curare i disturbi intestinali: smorzano infatti gli spasmi intestinali e la secrezione acida nello stomaco. Si è dimostrato, infatti, che la secrezione di HCl da parte di queste cellule viene stimolata dall'acetilcolina secreta dal nervo vago.
Nel medioevo gli alcaloidi della Belladonna vennero
Nella prima metà del secolo scorso, l'Atropina, l'alcaloide della Belladonna che è il principale principio attivo e che si estrae dalle foglie e dalle radici della pianta, venne isolata e si potè dimostrare che blocca la capacità che ha la stimolazione del nervo vago di rallentare il battito cardiaco. Negli anni trenta del secolo scorso si contastò che una simile attività è dovuta alla capacità dell'atropina di bloccare i recettori dell'acetilcolina.
