Nikotin

Nikotin ist ein natürlich vorkommendes Alkaloid aus der Familie der Nachtschattengewächse (vor allem in Tabak und Duboisia hopwoodii). Nikotin wirkt als Rezeptoragonist an den meisten nikotinischen Acetylcholinrezeptoren (nAChRs), außer an zwei nikotinischen Rezeptoruntereinheiten (nAChRα9 und nAChRα10), wo es als Rezeptorantagonist wirkt.

Nikotin wirkt direkt auf das Nervensystem und ist mitverantwortlich für die Abhängigkeit (Sucht) vom Rauchen.
Es ist als psychoaktiver Wirkstoff von z. B. Zigaretten eine weit verbreitete Volksdroge.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Die Substanz ist bei Zimmertemperatur eine hygroskopische, farblose, ölige Flüssigkeit, die gut mit Wasser mischbar ist. Die Substanz kann aus Tabak extrahiert werden, indem die Blätter 12 Stunden lang in Wasser eingeweicht werden, woraufhin das Nikotin an die Oberfläche schwimmt. Die Substanz schmeckt bitter und ist stark alkalisch. Mit einer Säure bildet es ein Salz.

Bei erhöhter Temperatur verdampft das Nikotin leicht, so dass es inhaliert werden kann, zum Beispiel aus einer Zigarette. In Kontakt mit Luft verfärbt sich die Substanz bräunlich.

Chemische Eigenschaften

Die chemische Struktur von Nicotin, die auf zwei verbundenen Ringen aus Pyridin und Pyrrolidin basiert, wurde von Adolf Pinner und Richard Wolffenstein aufgeklärt. Nicotin besitzt ein stereogenes Zentrum, es ist chiral. In der Natur kommt ausschließlich (S)-Nicotin vor. Natürliches Nicotin liegt am Chiralitätszentrum in der gleichen Konfiguration vor wie L-Prolin. Das Enantiomer (R)-Nicotin hat keine pathophysiologische Bedeutung.

Pharmakologie

Pharmakokinetik: Die Plasmahalbwertszeit von Nicotin beträgt 1–2 Stunden. 10 % des Nicotins werden unverändert über die Nieren ausgeschieden. Der Rest wird überwiegend durch CYP2A6 zu Cotinin metabolisiert, das mit deutlich längerer Plasmahalbwertszeit teils ausgeschieden, teils weiter metabolisiert wird. Nicotin wird im Körper zu Cotinin, Nicotin-N′-oxid, Nornicotin, Hydroxynicotin und Anbasein abgebaut.

Zentrales Nervensystem

Durch die Bindung an nikotinische Acetylcholinrezeptoren im Gehirn löst Nikotin seine psychoaktiven Wirkungen aus und erhöht den Spiegel verschiedener Neurotransmitter in verschiedenen Gehirnstrukturen - es wirkt wie eine Art „Lautstärkeregelung“. Nikotin hat eine höhere Affinität zu den Nikotinrezeptoren im Gehirn als zu denen in der Skelettmuskulatur, obwohl es in toxischen Dosen Kontraktionen und Atemlähmung auslösen kann Man nimmt an, dass die Selektivität von Nikotin auf einen bestimmten Aminosäureunterschied auf diesen Rezeptorsubtypen zurückzuführen ist.

Nikotin ist im Vergleich zu den meisten anderen Drogen ungewöhnlich, da sich sein Profil mit zunehmender Dosierung von einem Stimulans zu einem Sedativum verändert, ein Phänomen, das nach dem Arzt, der es 1969 erstmals beschrieb, als „Nesbitt-Paradoxon“ bekannt ist Bei sehr hohen Dosen dämpft es die neuronale Aktivität. Nikotin löst bei Tieren sowohl Verhaltensstimulation als auch Angstzustände aus. Die Erforschung des vorherrschenden Metaboliten von Nikotin, Cotinin, legt nahe, dass ein Teil der psychoaktiven Wirkungen von Nikotin durch Cotinin vermittelt wird.

Nikotin aktiviert Nikotinrezeptoren (insbesondere α4β2-Nikotinrezeptoren, aber auch α5-nAChRs) an Neuronen, die das ventrale tegmentale Areal und die mesolimbische Bahn innervieren, wo es die Freisetzung von Dopamin zu bewirken scheint. Diese nikotininduzierte Dopaminfreisetzung erfolgt zumindest teilweise durch Aktivierung der cholinergen-dopaminergen Belohnungsverbindung im ventralen tegmentalen Areal. Nikotin kann die Feuerungsrate der Neuronen im ventralen tegmentalen Areal modulieren. Diese Wirkungen sind weitgehend für die stark verstärkenden Effekte von Nikotin verantwortlich, die häufig ohne Euphorie auftreten; bei einigen Personen kann jedoch eine leichte Euphorie durch Nikotinkonsum auftreten. Chronischer Nikotinkonsum hemmt die Histondeacetylasen der Klassen I und II im Striatum, wo dieser Effekt eine Rolle bei der Nikotinsucht spielt.

Sympatikus

Nikotin aktiviert auch das sympathische Nervensystem, das über splanchnische Nerven zum Nebennierenmark wirkt und die Freisetzung von Adrenalin anregt. Acetylcholin, das von präganglionären sympathischen Fasern dieser Nerven freigesetzt wird, wirkt auf nikotinische Acetylcholinrezeptoren und bewirkt die Freisetzung von Epinephrin (und Noradrenalin) in den Blutkreislauf.

Nebennierenmark

Durch die Bindung an Nikotinrezeptoren vom Ganglionstyp im Nebennierenmark erhöht Nikotin die Ausschüttung von Adrenalin (Epinephrin), einem stimulierenden Hormon und Neurotransmitter. Durch die Bindung an die Rezeptoren bewirkt es eine Depolarisation der Zelle und einen Kalziumeinstrom durch spannungsabhängige Kalziumkanäle. Das Kalzium löst die Exozytose der chromaffinen Granula und damit die Freisetzung von Epinephrin (und Noradrenalin) in den Blutkreislauf aus. Die Freisetzung von Epinephrin (Adrenalin) führt zu einem Anstieg der Herzfrequenz, des Blutdrucks und der Atmung sowie zu einer Erhöhung des Blutzuckerspiegels.

Rauchen

Das Rauchen ist die häufigste Form des Tabakkonsums, und Tabak ist die am häufigsten gerauchte Substanz. Das landwirtschaftliche Erzeugnis wird häufig mit Zusatzstoffen gemischt und dann verbrannt. Der dabei entstehende Rauch wird eingeatmet und die Wirkstoffe über die Lungenbläschen oder die Mundschleimhaut aufgenommen. Viele Stoffe im Zigarettenrauch lösen in den Nervenenden chemische Reaktionen aus, die u. a. die Herzfrequenz, die Aufmerksamkeit und die Reaktionszeit erhöhen. Es werden Dopamin und Endorphine freigesetzt, die oft mit Freude in Verbindung gebracht werden.

Deutsche Wissenschaftler stellten Ende der 1920er Jahre einen Zusammenhang zwischen Rauchen und Lungenkrebs fest, was zur ersten Anti-Rauch-Kampagne der modernen Geschichte führte, die allerdings durch den Zusammenbruch Nazideutschlands am Ende des Zweiten Weltkriegs beendet wurde.

Viele Raucher fangen in der Jugend oder im frühen Erwachsenenalter an. In der Anfangsphase kann eine Kombination aus wahrgenommenem Vergnügen, das als positive Verstärkung wirkt, und dem Wunsch, auf den sozialen Druck von Gleichaltrigen zu reagieren, die unangenehmen Symptome des anfänglichen Konsums, zu denen in der Regel Übelkeit und Husten gehören, ausgleichen. Nachdem eine Person einige Jahre lang geraucht hat, werden die Vermeidung von Entzugserscheinungen und die negative Verstärkung zu den Hauptmotivationen für das Weitermachen.

Eine 2009 durchgeführte Studie über die ersten Raucherfahrungen von Schülern der siebten Klasse ergab, dass der häufigste Faktor, der Schüler zum Rauchen verleitet, die Zigarettenwerbung ist. Auch das Rauchen der Eltern, Geschwister und Freunde ermutigt die Schüler zum Rauchen.

Toxizität

Die mittlere tödliche Dosis von Nikotin beim Menschen ist nicht bekannt, dennoch hat Nikotin eine relativ hohe Toxizität im Vergleich zu vielen anderen Alkaloiden wie z. B. Koffein, das bei Verabreichung an Mäuse eine LD50 von 127 mg/kg aufweist.

Bei ausreichend hohen Dosen wird es mit Nikotinvergiftungen in Verbindung gebracht, die zwar bei Kindern häufig vorkommen (bei denen giftige und tödliche Konzentrationen bei niedrigeren Dosen pro Kilogramm Körpergewicht auftreten[38]), aber nur selten zu einer signifikanten Morbidität oder zum Tod führen. Die geschätzte untere Dosisgrenze für tödliche Folgen liegt bei 500-1.000 mg aufgenommenem Nikotin für einen Erwachsenen (6,5-13 mg/kg).