Receptores Muscarinicos
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en lnea
Artculo de revisin
RESUMEN
La acetilcolina (AC) fue el primer neurotransmisor caracterizado tanto en el sistema nervioso perifrico (SNP) como en
el sistema nervioso central (SNC) de los mamferos, el cual participa en la regulacin de diversas funciones como fenme-
nos de activacin cortical, el paso de sueo a vigilia y procesos de memoria y asociacin. La AC se sintetiza a partir de la
colina y del acetil Co A, en una reaccin catalizada por la colina acetiltranferasa (CAT) y existen mecanismos que regulan
de manera precisa su sntesis y liberacin. Las tcnicas de clonacin molecular han permitido la identificacin de dos tipos de
receptores: ionotrpicos (nicotnicos) y metabotrpicos (muscarnicos) todos ellos acoplados a protenas G. Los recepto-
res M1, M2 y M3 estn acoplados a la activacin de protenas Gs, con la consecuente produccin del segundo mensajero
A MPc. Los receptores M2 y M4 inhiben la formacin de A MPc,pdf activan canales de
elaborado por K+medigraphic
y reducen la entrada de iones de
Ca + + a t r avs d e ca n a les d e p e n d ie n t es d e l v o l t a je , e f ect os m e d ia d os p o r p r o t e n as G (G i y G o). Los r ece p t o r es
d e acetilcolina se encuentran ampliamente distribuidos en diversas reas del SNC y en el SNP, en donde cada uno de ellos
presenta un patrn de expresin temporal y espacial particular, los cuales pueden sobreponerse durante el desarrollo y
son responsables de las diversas acciones fisiolgicas de la acetilcolina. El estudio de los sistemas y receptores colinrgicos
del SNC ha generado gran inters, debido a que diversas alteraciones en la transmisin colinrgica han sido relacionadas,
directa o indirectamente, con trastornos severos como la enfermedad de Alzheimer y la de Parkinson.
Palabras c lave: ace tilcolin a, ace tiltra n f erasa, rece p t ores io n o tr picos y m e t a b o tr picos, sist e m as y rece p t ores
colinrgicos, sistema nervioso perifrico, sistema nervioso central.
Rev M ex Neuroci 2005; 6(4): 315-326
Stru c ture and fun c tion of the acetylc holine of muscarinical and nic otinical type.
ABSTRACT
Acetylcholine (ACh) w as the first neurotransmitter characterized as much in the peripheral nervous system (PNS) as in
the central nervous system (CNS) of the mammals, w hich participates in the regulation of diverse functions like phenomena
o f cortical activation, the passage o f dream into w ake f ulness and memory and association processes. The ACh is
synthesized from choline and acetyl Co A, in a reaction catalyzed by the choline acetyltransferase (Ch AT) and theyre
mechanisms that regulate in a precise w ay their synthesis and liberation. M olecular cloning techniques have permitted
the identification of t w o types of receptors: ionotropic (nicotinic) and metabotropic (muscarinic) all of them connected
to proteins G. The receivers M1, M2 and M3 are coupled to the activation of proteins Gs, with the consequent production
of the second messenger A MPc. The receivers M2 and M4 inhibit the formation of A MPc, activate channels of K+ and
reduce the entrance of ions of Ca++ through voltage dependent channels, ef fects that are mediated by proteins G (G i
and G o). The receivers of acetylcholine are widely distributed on diverse areas of the CNS and in the PNS, w here each
one of them presents a particular temporospatial expression pattern, w hich can shift about during the development
and they are responsible for the diverse physiological actions of the acetylcholine. The CNS cholinergic systems and
receptors study has caused great interest, ever since several alterations in the cholinergical transmission have been
related, directly or indirectly, with severe inconveniences as the Alzheimer and Parkinson diseases.
Key words: Acetylcholine, acetyltransferase, ionotropic and metabotropic receptors, cholinergic systems and receptors,
peripheral nervous system, central nervous system.
Rev M ex Neuroci 2005; 6(4): 315-326
Tabla 1
Frmacos con accin sobre el sistema colinrgico.
Liberad or de acetilcolina. V e n e n o d e l a a r a a v i u d a n e g r a .
In hi bi d or de la li beraci n. To xi n a b o t u l n ica .
Sntesis
En el cerebro de los mamf eros, la in f ormaci n
entre las neuronas se transmite a travs de una sus-
tancia q umica den ominada neuro transmisor, q ue
se libera en las sinapsis como resp uesta a u n est-
mulo especfico. El neuro transmisor secretad o ac-
t a en sitios recep t ores especializad os y altamen te
selectivos, que se localizan en la clula postsinptica,
lo que provoca cambios en el metabolismo de sta, los
cuales mo difican su actividad celular. 6
Uno de los neuro transmisores involucrados en
este proceso es la acetilcolina (AC). Se calcula q ue
de 5 % a 10 % de las sinapsis en el sistema nervioso
Figura 2. Distribucin de las vas colinrgicas en cerebro. cen tral (SNC) so n de tip o colinrgico. 7
La AC se sintetiza a partir de la colina, que se acu- ser transportada al interior de las vesculas sinpticas
mula en las neuronas colinrgicas mediante una reac- para ser liberada p or exocit osis. 10
cin con la acetil Co A y bajo la influencia enzimtica En este proceso, la acetilcolina co n tenida en ve-
de la colina acetiltransferasa (CAT) (Figura 3).6 sculas es liberada al exterior al f usio narse la mem-
La CAT se localiza en el SNC, especficamente don- bra n a vesicular co n la mem bra n a d e la t ermin al
de tiene lugar la sntesis de AC. La mayor actividad de presinp tica. Este mecanismo est co nstit uid o p or
la CAT se encuen tra en el ncleo in terpedu ncular, varias etapas;10 primeramen te, las vesculas trans-
el n cleo cau dad o, la retina, el epitelio coro nal, el p ortan el neuro transmisor a su in terior median te
hipocampo, la corteza cerebral y las races ventrales u n a p r o t e n a t r a nsp o r t a d o r a co n 12 d o m i n i os
d e la m d u la esp in a l; 8 se sin t e t iz a e n e l so m a t r a nsm e m b r a n a l es, q u e u t ili z a n u n g r a d i e n t e
neuro nal y viaja a lo larg o del ax n, p osiblemen te electroqumico generado por una bomba (ATPasa)
u nida a los neuro t b ulos, q ue act an como trans- de protones (H+). 11 La mayor parte de las vesculas
p ortad ores; sin embarg o, tambin se ha sealad o sinpticas (~90%) que contienen el neurotransmisor,
l a s n t e sis d e e s t a p r o t e n a e n l o s a x o n e s n o estn libres en el cit o plasma, sin o q ue se en-
preterminales y botones terminales. 9 cu e n tra n u nid as al cit o esq u ele t o d e la t ermin al
presinptica mediante la interaccin de protenas
Li beraci n presentes en la membrana de la vescula (sinapsinas I
En las terminales colinrgicas el neurotransmisor y II) con protenas del citoesqueleto.
es sintetizado en el citoplasma, de donde puede ser C a r a c t e r s t ic a m e n t e , l a s si n a p si n a s s o n
liberad o directamen te al espacio sinp tico, o bien, f osf oriladas p or diversas cinasas de pro tena, q ue
ESPE CIE M1 M2 M3 M4 M5
Figura 5. Estruct ura d e los rece p t ores d e ace tilcolin a. a) Se esq u e m a tiz a la estruct ura d el rece p t or d e tip o m uscarinico. I-VII,
dominios transmembranales. i1, i2, i3; asas citoplasmticas; e1, e2, e3; asas extracelulares. NH2, extremo amino terminal; CO O H,
extremo carboxilo terminal y nicotnico. b) Este tipo de receptores contienen dos subunidades del tipo a y el resto de los tipo b,
d y g y varios sitios de unin a agonistas y antagonistas selectivos.
ros in tracelulares o seg u n d os mensajeros. Las cua- ha activad o la va metab lica aco plada a pro tenas
tro vas principales estn mediadas por A MP cclico, Gs, los niveles basales de A MPc p ueden aumen tar
G M P cclico, io n es Ca + + y p or pro d uct os d e la hasta cinco veces en u n os cuan t os seg u n d os. Una
hidrlisis de f osfato de f osfatidilinositol (Tabla 2). 19 vez f ormad o, el A MPc es rpida y co n tin uamen te
A co n tin uaci n se describirn cada u n o de los destruido por una o ms f osf odiesterasas de A MPc,
recep t ores a acetilcolina de tip o muscarnico, men- mism as q u e lo co nviert e n a 5-m o n o f osf a t o d e
cio nan d o la estruct ura y distrib uci n. adenosina (5-A MP).21
Los e f ect os f u ncio nales del A MPc so n:
Transd ucci n d e se ales
Tpicamente, la activacin de los receptores M1, 1. Activacin de la PKC y f osf orilacin de protena.
M2 y M5 conducen a la activacin de protenas Gs, La mayora de los e f ect os f u ncio nales del A MPc
con la consecuente produccin del segundo mensa- n o se deben al n ucle tid o en s, sin o a la activa-
jero A MPc por estimulacin de una o varias isoformas cin de una cinasa de protena que se encuentra
de la enzima adenilciclasa, localizada en una mem- en t o das las clulas animales y q ue es estimula-
brana celular. 20 El A MPc es formado a partir del ATP da p or A MPc, p or lo q ue se le den omina PKC
por adenilciclasas unidas a la membrana celular. (pro tena cinasa activada p or A MPc). Esta en zi-
La co ncen traci n in tracelular del A MPc es ig ual ma cataliza la transf erencia de gru p os f osf at o
o men or de 100 n M (10-7 M) y se incremen ta o dis- d el ATP a resid u os esp ecficos d e serin a o d e
min uye en resp uesta a la activaci n de recep t ores t r o n i n a d e ci e r t a s p r o t e n a s. 21-23 L a u n i n
aco plad os a pro tenas G, a la estimulaci n o in hibi- covalen te de dich os gru p os f osf at o reg ula, a su
ci n de u na o varias adenilciclasas. Una vez q ue se vez, la f u nci n de las pro tenas blanco, las cua-
Figura 7. Se a li z aci n p o r IP 3 /
diacilglicerol (D A G). El co m plejo
agonista-receptor activa a prote-
n as G q o G o, cuyas su b u nid a d es
-GTP (G q) y b g (G o) estim ula n
a l m e n o s d o s is o f o r m a s d e l a
f osf olipasa C (OLC 1, 2). La PLC
c a t a l i z a l a h i d r l isis d e l 4 , 5-
d i f osf a t o d e f osf a t i d il i n osi t o l
(PIP 2 ), g e n e r a n d o IP 3 (1, 4, 5-
trifosfato de inositol) y diacilglicerol
(D A G). El IP3 se difunde en el espa-
cio citoplasmtico y al unirse a re-
ceptores especficos localizados en
depsitos intracelulares de Ca++,
promueven la liberacin de estos
io n es. El D A G p erm a n ece e n la
membrana celular donde activa a
la cin asa d e pro t en a d e tip o C
(PKC) ya sea por s mismo o en con-
juncin con iones Ca++.