「アセチルコリン」の版間の差分

　[[コリンアセチル転移酵素]]([[acetyl-CoA: choline O-acetyltransferase]]; ChAT, EC 2.3.1.6)によりコリンと[[wikipedia:ja:アセチルCoA|アセチルCoA]]から合成される。ChATは細胞質に存在する可溶性タンパク質であるが、神経[[軸索]]を経て終末部に運ばれる。ChATの[[wikipedia:ja:比活|比活]]性(specific activity)は極めて高く、通常の条件では、連続した神経活動時にもアセチルコリンが不足することはない。ChATのコリンに対する[[親和性]]([[Km]])は細胞内のコリン濃度に比べて大きいため、コリンの供給がアセチルコリン合成の律速段階となる。ChATの特異[[wikipedia:ja:抗体|抗体]]による[[免疫組織化学]]がアセチルコリンを合成する神経（コリン作動性神経）の[[細胞体]]や軸索を同定する目的で繁用される。

　アセチルコリン合成の基質となるコリンの大部分は細胞外から供給される。コリンの輸送系は高親和性 (Km 1〜5 mM)と低親和性 (Km 50〜100 mM)の2種類が知られているが、コリン作動性性神経には特異的な高親和性の取り込みが観察され、その活性は神経活動に依存して上昇する。高親和性[[コリントランスポーター]](high-affinity choline transporter; CHT1, SLC5A7)は[[Na+依存性グルコーストランスポーター|Na⁺依存性グルコーストランスポーター]]ファミリーに属する13回膜貫通型のタンパク質であり、コリン作動性神経での高親和性コリン取り込みを担う。CHT1は、速い軸索流により神経終末部に輸送される。静止状態ではCHT1の大部分は[[シナプス小胞]]膜に局在するが、神経活動時にシナプス小胞の[[開口放出]]に伴ってCHT1が[[形質膜]]に移行することで、細胞外からのコリン輸送活性が上昇すると考えられる。

　細胞質で合成されたアセチルコリンは、[[小胞アセチルコリントランスポーター]]([[vesicular acetylcholine transporter]]; VAChT, SLC18A3)の働きにより、[[wikipedia:ja:プロトン|プロトン]]電気化学勾配を駆動力としてシナプス小胞に輸送される。一個のシナプス小胞には1,000から50,000分子のアセチルコリンが含まれると概算される。VAChTはChAT遺伝子の第一イントロンに全長がコードされ、共通の転写制御を受けると考えられている。実際にVAChTとChATの発現は共通の部位・細胞で観察される。

　細胞外に放出されたアセチルコリンは、[[アセチルコリンエステラーゼ]]([[acetylcholinesterase]]; AChE, EC3.1.1.7)によって極めて短時間 (ミリ秒の時間単位)で分解され、コリンと酢酸になる。この分解によって化学伝達は終了するとともに、コリンは高親和性コリントランスポーターによって効率良くシナプス前終末に取り込まれてアセチルコリン合成に再利用される。アセチルコリンを分解する酵素は、アセチルコリンエステラーゼの他に[[ブチルコリンエステラーゼ]]（偽性コリンエステラーゼ）が知られている。コリンエステラーゼに対して阻害活性を持つ薬物は、シナプス間隙のアセチルコリンを増やして化学伝達を増強するため、様々な薬物として臨床応用されている。このうち、[[ネオスチグミン]]は[[重症筋無力症]]、[[wikipedia:ja:術後腸管麻痺|術後腸管麻痺]]、[[wikipedia:ja:排尿障害|排尿障害]]などに、[[ドネペジル]]、[[ガランタミン]]、[[リバスチグミン]]は[[アルツハイマー病]]に適応される。  

　[[前脳基底部]]のコリン作動性神経は、大脳皮質の広範な領域に投射して、アセチルコリンを供給する。投射を受ける細胞（主として[[錐体細胞]]）との間には明確なシナプス構造が認められる場合と、認められない場合があり、後者の場合を[[拡散性伝達]](diffuse transmission)と呼ぶことがある。アセチルコリンは、一般的には錐体細胞の興奮性を上昇させるが、一方で錐体細胞サブタイプごとに作用が異なることも知られている。さらに、アセチルコリンはGABA作動性の抑制性介在神経にも作用する。大脳皮質のアセチルコリンは、脳の[[感覚]]入力処理におけるSN比の調整に関与する「[[感覚ゲート]]」を駆動するとされる。この働きは[[認知機能]]の基盤となる[[注意]]、[[集中]]などに重要であり、アルツハイマー病や統合失調症の患者ではこの機能に変化が見られることが知られている。

　脚橋被蓋核と背外側被蓋核（編集コメント：上に出てくる外背側被蓋核とは違う構造でしょうか？）コリン作動性神経は上行性と下降性の2種類の投射経路をもつ。視床へ投射する上行性投射系は、[[網様体賦活系]]の一部として[[睡眠]]サイクルや[[覚醒]]レベルの調節に関与する。脳幹網様体へ投射する下降性投射系は[[歩行運動]]、[[姿勢反射]]、筋緊張の調節などに関与する。また、脚橋被蓋核のコリン作動性神経は視床のほか大脳基底核にも投射する。特に、黒質緻密部のドーパミン神経細胞に投射して、ドーパミンの放出を促進する。パーキンソン病患者では、この部位のコリン作動性神経が減少することでドーパミン放出が減弱していることも病状の一因になると考えられている。

　アセチルコリンは、[[wikipedia:ja:真性細菌|真性細菌]]などの[[wikipedia:ja:原核生物|原核生物]]を始めとして、ほぼすべての生物での存在が報告されている。植物では水や[[wikipedia:ja:電解質|電解質]]、栄養物質などの輸送に関与するとされるが、その生理的役割は不明な点が多い。[[wikipedia:ja:タケノコ|タケノコ]]の先端部には、[[wikipedia:ja:哺乳動物|哺乳動物]]の脳をはるかに超える量のアセチルコリンが含まれている。ヒトを含めた哺乳動物では、様々な非神経細胞や組織でアセチルコリンの合成と放出が確認されている。このうち、[[wikipedia:ja:免疫|免疫]]系細胞、[[wikipedia:ja:血管内皮細胞|血管内皮細胞]]、[[wikipedia:ja:胎盤|胎盤]]、[[wikipedia:ja:ケラチノサイト|ケラチノサイト]]、[[wikipedia:ja:気道上皮細胞|気道上皮細胞]]、[[wikipedia:ja:消化管上皮細胞|消化管上皮細胞]]、[[wikipedia:ja:膀胱上皮細胞|膀胱上皮細胞]]などでは、神経系とは独立した非神経性アセチルコリンが局所の細胞間情報伝達を担うことが報告されている。