SYARAF KOLINERGIK
Pendahuluan
Syaraf kolinergik merupakan syaraf yang mensintesis asetilkolin dengan bantuan enzim kolin asetiltransferase (Deutch dan Roth, 1999). Syaraf ini memiliki peranan yang penting dalam proses learning dan memori. Degenerasi syaraf kolinergik merupakan gambaran yang ditemukan akibat adanya penurunan level aseltilkolin, enzim asetilkolinesterase, kolin asetiltransferase maupun penurunan aktivitas pengambilan kolin yang dikenal dengan high-affinity choline transporter (Perry et al., 1978). Gambaran degenerasi syaraf kolinergik ini ditemukan penderita penyakit Alzheimer dimana terjadi defisiensi kolinergik yang memiliki korelasi terhadap penurunan kemampuan learning dan memori (Bartus et al., 1982; Coyle et al., 1983).
Syaraf Kolinergik
Syaraf kolinergik terletak pada berbagai area di sistem syaraf seperti: (1) sel-sel piramidal besar pada korteks motorik, (2) beberapa tipe neuron di ganglia basalis, (3) syaraf motorik yang mneginervasi muskulus skeletal, (5) neuron preganglionik dari sistem syaraf autonom, (5) neuron postganglionic dari sistem syaraf parasimpatetik, dan (6) beberapa neuron dari sistem syaraf simpatetik. Secara umum asetilkolin yang disekresikan memiliki efek eksitatorik, namun juga dapat berefek inhibitori pada beberapa ujung syaraf parasimpatetik perifer seperti pada jantung melalui nervus vagus (Guyton dan Hall, 2006).
Sebagian besar syaraf kolinergik di otak tergolong sebagai syaraf proyeksi namun ada beberapa yang tergolong syaraf interneuron. Pusat syaraf kolinergik ini sebagian besar terletak pada area basal forebrain dan berproyeksi secara luas ke bagian korteks. Selain itu syaraf kolinergik juga terdapat pada area pontomesencephalon yang sebagian besar berproyeksi ke sisi forebrain (gambar 1) (Deutch dan Roth, 1999).
Gambar 1. Proyeksi syaraf kolinergik dari basal forebrain dan pontomesencephalon. Syaraf kolinergik dari basal forebrain yaitu medial septal nucleus (ms), vertical diagonal band nucleus (vdb), horizontal diagonal band nucleus (hdb), substantia innominata (si), dan nucleus basalis (bas), berprojeksi ke korteks serebrum, hippokampus, dan amygdala. Syaraf kolinergik dari ponto- mesencephalon yaitu pedunculopontine nucleus (ppt) dan laterodorsal tegmental nucleus (ltd) yang berproyeksi secara ascending ke basal forebrain dan thalamus (Woolf, 1991).
Sintesis Asetilkolin
Sintesis asetilkolin terjadi pada bagian terminal syaraf kolinergik dengan bantuan kolin asetiltransferase yaitu dengan mengkatalisis perubahan asetil ko-enzim A dan kolin. Asetil ko-A merupakan derivat dari piruvat yang dibentuk melalui metabolisme glukosa, yang berlokasi di mitokondria. Dikarenakan kolin asetiltransferase berada di sitoplasma maka asetil ko-A harus dibebaskan dari mitokondria menuju sitoplasma. Asetilkolin yang dihasilkan akan dibawa ke membrane sinapsis melalui vesicular acetylcholine transport untuk dibebaskan ke celah sinapsis (Purves et al., 2004). Kolin asetiltransferase dan vesicular acetylcholine transport hanya dapat ditemukan pada komponen presinapsis syaraf kolinergik yang akan berhubungan dengan bagian post-sinapsis syaraf cholinoceptive (syaraf yang menerima input dari syaraf kolinergik) (Mesulam, 2004).
Gambar 2. Metabolisme Asetilkolin di terminal syaraf kolinergik. Sintesis Asetilkolin berasal dari kolin dan acetyl CoA membutuhkan enzim acetyltransferase. Acetyl CoA merupakan turunan dari pyruvat yang berasal dari proses glykolisis, sedangkan kolin ditransport ke terminal melalui Na+-dependent transporter. Setelah disintesis di sitoplasma, asetilkolin dibawa melalui vesicular acetylcholine transporter dan dibebaskan ke celah sinapsis. Asetilkolin yang dibebaskan dengan cepat didegradasi oleh acetylcholinesterase menjadi kolin yang ditransport kembali ke terminal untuk resintesis asetilkolin. Gambar A oleh Koolman dan Roehm (2005); Gambar B oleh Purves et al. (2004).
Setelah asetilkolin selesai melakukan peranannya sebagai neurotransmitter, asetilkolin akan didegradasi atau dihidrolisis oleh enzim asetikolinesterase yang terletak di celah sinapsis antara post-sinapasis (kolinergik) dan pre-sinapsis (cholinoceptive) (Purves et al., 2004). Asetikolinesterase tersebut dibebaskan dari syaraf-syaraf di substansia nigra dan cerebelum. Asetiltransferase dapat dijumpai pada syaraf kolinergik maupun syaraf cholinoceptive berkaitan dengan sifatnya yang dapat berasosiasi dengan membran sel (Deutch dan Roth, 1999).
Degaradasi asetilkolin oleh asetiltransferase akan menghasilkan asetat dan kolin. Kolin hasil degradasi diambil kembali oleh terminal syaraf kolinergik dengan high-affinity choline transporter untuk proses resintesis asetilkolin (Purves et al., 2004).
Peranan Penting Asetilkolin di Otak
Salah satu peranan penting asetilkolin terkait dengan keberadaaanya di otak yaitu sebagai neurotransmitter dalam proses learning dan memori (Hagan dan Morris, 1988). Hilangnya fungsi kolinergik memiliki kontribusi terhadap gangguan learning dan memori serta defisiensi memori yang berasosiasi dengan demensia akibat pengaruh umur yang telah lanjut maupun Alzheimer (Bartus et al., 1982; Kasa et al., 1997). Peranan asetilkolin terhadap proses memori tidak terlepas dari keberadan reseptornya yaitu reseptor asetilkolin muskarinik (mAChR). Aktivitas mAChR memfasilitasi proses plastisitas sinapsis dalam proses learning dan memori (Woolf, 1998; Ovsepian et al., 2004).
Aktivitas asetilkolin dalam proses plastisinas neuronal dipengaruhi oleh adanya stimulus nerve growth factor (NGF) yang merupkan faktor neurotrofin yang berperan dalam meningkatkan produksi enzim di sel kolinergik (Takei et al., 1997). Stmulus NGF akan meningkatkan pelepasan asetilkolin dari bagian presinapsis sel kolinergik dan mempengaruhi bagian postsinapsis syaraf cholinoceptive (Mesulam, 2004). Pelepsan asetilkolin akan mempengaruhi reseptor muskarinik (mAChR) di bagian postsinapsis yang dapat menimbulkan efek fosforilasi pada protein sitoskeleton seperti microtubule-associated protein 2 sehingga terjadi plastisitas neuronal (perubahan perolehan pada struktur dan fungsi neuron yang berkontribusi dalam proses learning dan memori serta penyembuhan dari luka) (Woolf, 1998; Sánchez et al., 2000).
Gambar 3. Skema plastisitas neuronal atau pembentukan struktur dendrit baru. Pembentukan struktur dendrit dipengaruhi oleh adanya stimulus neurotrofin mempengaruh syaraf kolinergik untuk membebaskan asetilkolin yang akan mepada presinanpsis terhadap reseptor muskarinik di postsinapasis dan aktivitas protein kinase yang menyebabkan proteolisis MAP-2 (Woolf, 1998).
Daftar pustaka
Bartus, R.T., Dean, R.L., Beer, B., dan Lippa, A.S., 1982. The cholinergic hypothesis of geriatric memory dysfunction. Science. 217:408-417.
Coyle, J.T., Price, D.L., dan DeLong, M.R., 1983. Alzheimer’s disease: A disorder of cortical cholinergic innervation. Science. 219:1184-1190.
Deutch, A.Y., dan Roth, R.H., 1999. Neurotransmitters, dalam Fundamental Neuroscience, editor: Zigmond, M.J., Bloom, F.E., Landis, S.C., Roberts, J.L., dan Squire, L.R. Academic press: California, USA.
Guyton dan Hall. 2006. The Nervous System: A. General Principles and Sensory Physiology dalam Textbook of Medical Physiology 11E. Elsevier.
Hagan, J.J., dan Morris, R.G.M., 1988. The cholinergic hypothesis of memory: a review of animal experiments, dalam Handbook of psychophamacology, ed. Iversen, L.L., Iversen, S.D., Snyder, S.H., pp: 237-323, Newyork:Plenum.
Kása, P., dan Hanin, I., 1985.Ethylcholine Mustard Aziridinium Blocks the Axoplasmic Transport of Acetylcholinesterase in Cholinergic Nerve Fibres of the Rat. Histochemistry. 83: 343-345.
Koolman, J., dan Roehm, K-H., 2005. Brain and Sensory Organs dalam Color Atlas of Biochemistry, Second edition. Thieme, Stuttgart, New York
Mesulam, M., 2004. The Cholinergic Lesion of Alzheimer’s Disease: Pivotal Factor or Side Show? Learn. Mem. 11:43-49.
Ovsepian, S.V., Anwyl, R., dan Roman, M.J., 2004. Endogenous acetylcholine lowers the threshold for long-term potentiation induction in the CA1 area through muscarinic receptore activation: in vivo study. Eur. J. Neurosci, 20:1267-1275.
Purves, D., Augustine, G.J., Fitzpatrick, D., Hall, W.C., Lamantia, A-S., McNamara, J.O., dan Williams, S.M., 2004. Neuroscience, 3rd eds. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, U.S.A.
Takei, N., Kuramoto, H., Endo, Y., dan Hatanaka, H., 1997. NGF dan BDNF increase the immunoreactivity of vesicular acetylcholine transpoter in cultured neurons from the embryonic rat septum. Neurosci. Letts. 226:207-209.
Woolf, N. J., 1991. Cholinergic Systems in The Mammalian Brain and Spinal Cord. Progress in Neurobiology. 37: 475–524.
Woolf, N. J., 1998. A Structural Basis For Memory Storage in Mammals. Prog. Neurobiol. 55:59-77.
