Молекула никотина: Никотин — Википедия с видео // WIKI 2

его свойства, формула и другие факты

Формула никотина известна мало кому из людей, далеких от химии. А вот зависимость от никотина — масштабная проблема современного общества. Курение перестало быть чем-то постыдным или личным. С каждым годом все больше людей подвергают себя токсическому воздействию табака, вовсе не задумываясь о последствиях. Для того чтобы понять, какой вред курение наносит человеку, очень полезно узнать, как выглядит формула никотина, какими свойствами он обладает и, возможно, дополнительно изучить все факты о никотине.

Химическая формула никотинаХимическая формула никотина

Характеристика вещества и его формула

Всем привычное название никотин, произошло от латинского Nicotinum. Химическое название этого вещества звучит как метил-2-пирролидинил. Строение никотина очень необычное, так как молекула содержит в себе 2 ядра пиридина и гидрированного пиррола.

Никотин открыли в 1828 году германские научные сотрудники Кристиан Вильгельм Посселтон и Карл Людвиг Райманнон. Химическая формула никотина C10h24N2 была выведена Луи Мельсеном в 1843 году.

Современная наука уже хорошо изучила строение данного вещества и готова предоставить обширную информацию о никотине, есть даже классификация его производных и составляющих.

Структуру и строение никотина обсуждали на протяжении 40 лет, и только в 1893 году его характеристика была утверждена немецким исследователем Адольфом Пиннером. Позже ее подтвердил синтезированием известный химик Аме Пикте в 1904 году. В своих публикациях Пикте была разработана таблица, в которой он указывал, как вывел синтетический никотин и 2 продукта окисление никотина — никотирина и дигидроникотирина. Из биологических материалов вещество под названием никотин отделяют путем перегонки водным паром. Плотность никотина, как было установлено чуть позже, составляет 1,01 г/см³, его молярная масса 162,23 г/моль.

Быстрое всасывание никотина в кровьБыстрое всасывание никотина в кровьХарактеристику вещества и описания свойства никотина наука химия начинает так: это жидкое вещество имеет горький вкус и легко смешивается с водой. Никотин при контакте с кислотами образует соли, молекула его не имеет заряда, малополярная и хорошо всасывается через кожу человека. С момента вдыхания дыма никотин мгновенно всасывается в кровь. Достаточно 10 секунд, чтобы он достиг головного мозга человека. Вследствие постоянного вдыхания табачный дым накапливается в сосудах и сужает их проходимость. Иногда образуются закупорки и тромбы, и тогда человеку требуется немедленная помощь в условиях стационара.

Как добывается никотин и как он действует?

Химия характеризует никотин как алкалоид листьев табака, он составляет большую часть дыма табачных изделий. Доказано, что никотин содержится не только лишь в табачных листьях, небольшое его количество есть в коке, томатах, баклажанах, даже в зеленом перце и других не менее распространенных овощах. Вещество образуется в корне вышеперечисленных растений, но скапливается в листьях.

Для большинства насекомых это вещество ядовито, не так давно его применяли в качестве инсектицида. Оно действует как нейротоксин, вызывая паралич нервной системы. Употребление внутрь этого вещества человеком тоже опасно, оно негативно сказывается на работе сердечно-сосудистой системы и выступает главной причиной патологических изменений внутренних органов. Для человеческого организма смертельной дозой считают 0,5-1 мг/к, для крыс — 140 мг/кг. Важно отметить, что длительное употребление никотина может вызвать физиологическую и психологическую зависимость.

Он разлагается в человеческой печени. Распад никотина происходит путем окисления и образования после него вещества под названием котонин. Он подвергается еще нескольким превращениям и выводится из организма вместе с мочой.

Свойства вещества и влияние его на человека

Наличие никотина в некоторых овощахНаличие никотина в некоторых овощахБолеутоляющие свойства производных никотина когда-то использовали в медицине в больших масштабах, сегодня же это вещество применяют в лечении табачной зависимости, при лечении туберкулеза, болезней Альцгеймера и Паркинсона. Плотность никотина, а также его специфическое строение помогают ему бороться с раковыми опухолями, вызванными канцерогенами табачного дыма. Казалось, парадокс, но тем не менее при внутривенном введении никотин позволяет подавлять тягу к более сильным наркотическим веществам.

У некурящих людей он повышает умственные способности и ускоряет обработку больших объемов информации. Важно отметить, что при окислении никотина получают витамин В5. Можно подумать, что у курильщиков он должен образоваться в организме постоянно. Такое мнение ошибочно, пока что эволюция не придумала вещества, которое из токсического могло самостоятельно превратиться в полезное.

На сегодняшний день никотин очень распространен в табачной промышленности, его не только курят, но и нюхают или жуют.

Использование никотина в медицинеИспользование никотина в медицинеЧеловек при этом испытывает легкое расслабление, одурманивание и чувство эйфории. Существует и передозировка данным веществом, которая характеризуется рядом неприятных симптомов:

  • головокружение и боль в области головы;
  • беспричинная тревожность;
  • кашель;
  • раздражение слизистых оболочек рта и дыхательных путей;
  • аритмия;
  • болезненные ощущения в горле;
  • икота;
  • аллергические реакции.
  • тошнота;
  • рвота.

Если у вас имеются вышеперечисленные симптомы, нужно немедленно обратиться за медицинской помощью, чтобы избежать отравления этим токсическим веществом.

Вот что собой представляет одна из главных составляющих сигарет. Конечно, кроме положительных свойств средство обладает рядом негативных, но о них и так твердят на каждом шагу приверженцы здорового образа жизни. В любом случае, никотин — одно из важнейших веществ, которое было открыто наукой прошлого века, с ним связано множество скандальных ситуаций и случаев, что по-своему изменили историю.

Оценка статьи:

Загрузка…

Поделиться с друзьями:

Советуем к прочтению

Формула Никотина структурная химическая

Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: C10H14N2

Химический состав Никотина

Символ Элемент Атомный вес Число атомов Процент массы
C Углерод 12,011 9 84,3%
H Водород 1,008 20 15,7%
N Азот 14,007 3 17,4%

Молекулярная масса: 162,236

Никоти́н — алкалоид пиридинового ряда, содержащийся в растениях семейства паслёновых (Solanaceae), преимущественно в листьях и стеблях табака (концентрация в сухом от 0,3 до 5 % по массе), махорки (2–14%), в меньших количествах, в томатах, картофеле, баклажанах, зелёном перце. Никотиновые алкалоиды (анабазин и др.) также присутствуют в листьях коки. Биосинтез никотина происходит в корнях, а накапливание никотина — в листьях. Никотин — сильнодействующий нейротоксин и кардиотоксин, особенно ядовитый для насекомых; вследствие этого никотин раньше широко использовался как инсектицид, а в настоящее время в том же качестве продолжают использоваться производные никотина — такие, как, например, имидаклоприд.
Приём никотина внутрь, курение, связывают с сердечно-сосудистыми заболеваниями, возникновением врожденных дефектов, и отравлениями. В исследованиях in vitro была установлена его взаимосвязь с возникновением рака, но канцерогенность не была выявлена in vivo. Недостаточно исследований, чтобы продемонстрировать взаимосвязь никотина с заболеванием раком у людей.

При курении, приёме никотина во время беременности, есть риски для ребенка в жизни заболеть диабетом 2 типа, ожирением, гипертонией, получить различные нейроповеденческие дефекты, дыхательную дисфункцию и бесплодие.

История и название

Наименование «никотин» происходит от латинского названия табака Nicotiana tabacum, которое, в свою очередь, придумано в честь Жана Нико — посла Франции при португальском дворе, который в 1560 году отправил немного табака королеве Екатерине Медичи, порекомендовав его как средство от мигрени.
Никотин был издавна известен в неочищенном виде. Первое упоминание о «масле табака» принадлежит французскому алхимику Жаку Гоори[fr], последователю Парацельса, старательно искавшему возможность изучить растения, привезённые из Америки. В его работе «Instruction sur l’herbe petum» (1572) находится первое описание перегонки листьев табака. «Масло табака», упоминаемое в источниках XVII и XVIII века как наружное средство для лечения болезней кожи, в то время получали именно таким способом. Детальное описание получения никотина из листьев табака обнаружено в книге «Traité de la chymie» (1660) другого французского химика Николя Лефевра[fr]. В качестве иллюстрации принципа разделения веществ и из-за медицинской значимости он детально описывает процесс, являющийся по существу перегонкой с водяным паром. В результате этого процесса испаряющаяся вода уносит с паром никотин и в колбе-приёмнике образуется два слоя, водный и органический. Органический слой отделяли, очищали и использовали для борьбы с астмой, воспалением селезёнки и эпилепсией.

В 1809 году французский химик-аналитик Луи Николя Воклен опубликовал работу, посвящённую тщательному анализу виргинского табака. В рамках этой работы Воклен смог выделить достаточно чистый образец никотина, а также выделил яблочную кислоту, с которой никотин связан в табаке. Несмотря на отличную аналитическую работу, Воклена не считают первооткрывателем никотина, поскольку он не распознал в никотине алкалоид, а считал, что основные свойства вещества связаны с примесью аммиака, в то время как алкалоиды сами являются основаниями.
Никотин был открыт германскими химиками Кристианом Вильгельмом Посселтом[de] и Карлом Людвигом Райманном[de]. В 1828 году они представили работу, посвящённую активному началу табака, и выиграли ежегодный приз Гейдельбергского университета за лучшую работу. Исследование Посселта и Райманна было подвергнуто критике, поскольку многие химики отказывались верить, что алкалоид может быть жидкостью, однако специально созданная комиссия перепроверила и подтвердила полученные результаты.
В 1843 году Луи Мельсеном[en] была найдена эмпирическая формула никотина. Структура никотина широко обсуждалась в течение 80-х — начала 90-х годов XIX века, и в 1893 году она была установлена немецким химиком Адольфом Пиннером. Для подтверждения структуры требовался синтез данного вещества: он был реализован Аме Пикте[en] в 1904 году. В серии статей Пикте опубликовал не только метод получения синтетического никотина, идентичного природному, но также и двух продуктов его окисления — никотирина и дигидроникотирина. К сожалению, некоторые стадии синтеза протекали в очень жёстких условиях, что могло дать повод усомниться в ценности синтеза Пикте как метода подтверждения структуры. Тем не менее, более поздний синтез (1928), проведённый в мягких условиях, подтвердил правильность установленной формулы.
Первый синтез оптически активного (S)-никотина был проведён в 1982 году. Исходным материалом служил оптически активный замещённый пирролидин, а пиридиновый цикл создавался в ходе синтеза.

Никотин в деле Бокарме

С никотином связано нашумевшее дело об отравлении в Бельгии в 1850 году, когда граф Бокарме[en] был обвинён в отравлении брата жены. В качестве консультанта выступил бельгийский химик Жан Серве Стас, который в ходе трудного анализа не только установил, что отравление было произведено никотином, но также разработал метод обнаружения алкалоидов, который с небольшими модификациями и сегодня применяется в аналитической химии.
В расследование также был вовлечён французский химик Матьё Орфила, который, услышав о деле и проведя токсикологические эксперименты на животных, пришёл к методу определения алкалоидов, похожему на метод Стаса. Более того, в промежутке между окончанием расследования и судом Орфила опубликовал свои результаты, в то время как Стас, являясь экспертом по делу, вынужден был молчать. Бельгийская пресса обвинила Орфилу в мошенничестве, но Стас в своих публикациях всё же отдал Орфиле должное, тем не менее указав, что первооткрывателем является он сам.

Физические и химические свойства

Никотин представляет собой гигроскопичную маслянистую жидкость с горьким вкусом, легко смешивается с водой в основной форме. Плотность никотина почти равна плотности воды (1,01 г/см3).
Молекула никотина состоит из пиридинового и пирролидинового циклов. Пирролидиновый цикл принимает конформацию «конверт» с транс-расположением пиридинового цикла и N-метильной группы.
Являясь основанием (pKa (пирролидин) = 8,02, pKa (пиридин) = 3,12), никотин при реакции с кислотами образует соли (обычно, твёрдые и водорастворимые). Сорбция никотина через биологические мембраны зависит от pH и для слизистых оболочек ускоряется при высоких значениях pH, когда молекула никотина не имеет заряда. При физиологических значениях pH никотин протонирован на 69 %. Никотин малополярен и хорошо растворим в средах с низкой полярностью, поэтому он хорошо всасывается через кожу и проникает в ткани мозга через гемато-энцефалический барьер.
Никотин легко окисляется до нетоксичной никотиновой кислоты (витамин PP) — пирролидиновый цикл заменяется карбоксильной группой.

Фармакология

Фармакокинетика

Как только никотин попадает в организм, он быстро распространяется по крови и может преодолевать гематоэнцефалический барьер. В среднем достаточно 7 секунд после вдыхания табачного дыма, чтобы никотин достиг мозга. Период полувыведения никотина из организма составляет около двух часов. Никотин, вдыхаемый с табачным дымом при курении, составляет малую долю никотина, содержащегося в табачных листьях (бо́льшая часть вещества сгорает). Количество никотина, абсорбируемого организмом при курении, зависит от множества факторов, включая вид табака, от того, вдыхается ли весь дым и используется ли фильтр. В случае с жевательным и нюхательным табаком, которые помещаются в рот и жуются или вдыхаются через нос, количество никотина, попадающего в организм, гораздо больше, чем при курении табака. Никотин метаболизируется в печени с помощью фермента цитохрома P450 (в основном, CYP2A6, а также CYP2B6). Основной метаболит — котинин.

Фармакодинамика

Никотин действует на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы: протонированный атом азота пирролидинового цикла в никотине имитирует четвертичный атом азота в ацетилхолине, а атом азота пиридина имеет характер основания Льюиса, как и кислород кетогруппы ацетилхолина. В низких концентрациях он увеличивает активность этих рецепторов, что, среди прочего, ведёт к увеличению количества стимулирующего гормона адреналина (эпинефрина). Выброс адреналина приводит к ускорению сердцебиения, увеличению кровяного давления и учащению дыхания, а также к бо́льшему уровню глюкозы в крови.
Симпатическая нервная система, действуя через чревные нервы на мозговое вещество надпочечника, стимулирует выброс адреналина. Ацетилхолин, вырабатываемый преганглионарными симпатическими волокнами этих нервов, действует на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы, вызывая деполяризацию клеток и приток кальция через потенциалозависимые кальциевые каналы. Кальций запускает экзоцитоз хромаффинных гранул, тем самым способствуя выбросу адреналина (и норадреналина) в кровь.
Котинин — это побочный продукт усвоения никотина, который остаётся в крови до 48 часов и может быть использован как индикатор того, подвержен ли человек курению. В высоких дозах никотин приводит к блокированию никотинового ацетилхолинового рецептора, что является причиной токсичности никотина и его эффективности в качестве инсектицида.
Кроме всего прочего, никотин увеличивает уровень дофамина в путях центров удовольствия в мозге. Было выявлено, что курение табака подавляет моноаминоксидазу — фермент, отвечающий за расщепление моноаминных нейромедиаторов (например, дофамина) в мозге. Считается, что сам никотин не подавляет выработку моноаминоксидазы, за это отвечают другие компоненты табачного дыма. Повышенное содержание дофамина возбуждает центры удовольствия мозга, эти же центры мозга отвечают за «болевой порог организма» поэтому, вопрос о том, получает ли курящий человек удовольствие, остаётся открытым.
Несмотря на сильную токсичность, при употреблении в малых дозах (напр. при табакокурении) никотин действует как психостимулятор. Никотиновое воздействие на настроение различно. Вызывая выброс глюкозы из печени и адреналина (эпинефрина) из мозгового вещества надпочечника, он вызывает возбуждение. С субъективной точки зрения это проявляется ощущениями расслабленности, спокойствии и живости, а также умеренно-эйфорическим состоянием.
Употребление никотина приводит к снижению массы тела, уменьшая аппетит в результате стимуляции им ПОМК-нейронов.

Метаболизм

Никотин в основном метаболизируется в печени окислением и N-деметилированием. При этом протекает разрыв пирролидинового цикла и N-метилирование пиридинового цикла, а окисление никотина ведёт к котинину. Эти метаболиты из организма выводятся с мочой.

Применение

Использование в медицине

Исторически никотин часто использовался в медицинских целях. В настоящее время также разрабатывается использование никотина для лечения различных заболеваний. Наиболее распространённым направлением является доставка никотина в организм альтернативными путями для лечения никотиновой зависимости. Исследуется возможность применения никотина и в других областях, например, в качестве болеутоляющего, средства от синдрома дефицита внимания, болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, колита, герпеса и туберкулёза.

Использование в качестве инсектицида

В начале XX века никотин был основным инсектицидом, применяемым для защиты растений. Для этих целей использовали никотин в виде чистого вещества, его сульфат, табачную пыль, причём наибольшей активностью обладало чистое вещество, которое было также токсично для млекопитающих. Причина инсектицидного действия никотина та же, что и причина токсичности: при высоких дозах он блокирует никотиновые ацетилхолиновые рецепторы. Позже на смену никотину пришли его синтетические аналоги: имидаклоприд[en], ацетамиприд[en] и другие.

Токсичность

Никотин чрезвычайно токсичен для насекомых и хладнокровных животных. Действует как нейротоксин, вызывая паралич нервной системы (остановка дыхания, прекращение сердечной деятельности, смерть). Средняя летальная доза для человека — 0,5-1 мг/кг, для крыс — 140 мг/кг через кожу, для мышей — 0,8 мг/кг внутривенно и 5,9 мг/кг при внутрибрюшинном введении.
Многократное употребление никотина вызывает физическую и психическую зависимости.
Длительное употребление может вызвать такие заболевания и дисфункции, как гипергликемия, артериальная гипертония, атеросклероз, тахикардия, аритмия, стенокардия, ишемическая болезнь сердца, сердечная недостаточность и инфаркт миокарда. В сочетании со смолами никотин способствует развитию онкологических заболеваний, в том числе рака лёгких, языка, гортани. Способствует развитию гингивита и стоматита.

Никотин и шизофрения

У пациентов с диагнозом «шизофрения» отмечается повышенное пристрастие к курению. Существует ряд гипотез относительно причин этого пристрастия, объясняющих его как стремлением противостоять симптомам расстройства, так и стремлением противостоять негативному действию антипсихотиков. По одной из гипотез никотин сам вызывает шизофрению.
По данным одного исследования, инъекции никотина мышам снижают концентрацию ДНК-метилирующего фермента DNMT1 и повышают экспрессию ГАМК-производящего фермента GAD67 в префронтальной коре грызунов. В нём выдвигается предположение, что пристрастие к сигаретам у пациентов можно отчасти объяснить способностью никотина устранять негативное эпигенетическое воздействие повышенного уровня DNMT1. Однако не ясно, приводит ли шизофрения к дисбалансу DNMT1 и GAD67, требующему коррекции, поскольку исследования мозга больных производятся посмертно, и принимаемые ими антипсихотики изменяют многие показатели, в том числе ГАМКергические.

В литературе

В романе «Трагедия в трёх актах» Агаты Кристи никотин используется в качестве яда.

Молекула — никотин — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Молекула — никотин

Cтраница 1

Молекула никотина состоит из двух ядер — пиридина и гидрированного пиррола. Никотин имеет строение 1-метил — 2-пиридилпирролидина.  [1]

В молекуле никотина соединены два гетероциклических ядра — пиридиновое и пиролидиновое.  [2]

В состав молекулы никотина входят два гетероциклических азотсодержащих кольца — пиридиновое кольцо и N-метилпирролидиновое кольцо. Аналогичный ему алкалоид анабазин ( II) вместо N-метилпирролидинового кольца содержит пиперидиновое кольцо.  [3]

Последняя включается в молекулу никотина таким образом, что пирролидиновое кольцо связывается с тем же атомом углерода, который теряет карбоксильную группу. Механизм последней реакции предложен на основании результатов исследования дейта-рированных и тритированных производных никотиновой кислоты; они свидетельствуют об отщеплении водорода ( и его изотопов) только от С-6. Специфичность реакции обусловлена не гидрокси-лированием при С-6, поскольку 6-гидроксиникотиновая кислота не является предшественником никотина.  [4]

Ядро пирролидина содержится в молекуле никотина и некоторых других алкалоидов, а также некоторых аминокислот, участвующих в построении белков. Ядра пиррола и продуктов его восстановления содержатся в молекулах таких важных веществ, как хлорофилл и гемоглобин.  [5]

Ядро пирролидина содержится в молекуле никотина и некоторых других алкалоидов, а также некоторых аминокислот, участвующих в построении белков. Ядра пиррола и продуктов его восстановления содержатся в молекулах таких исключительно важных веществ, как хлорофилл и гемоглобин.  [6]

Ядро пирролидина содержится в молекуле никотина и некоторых других алкалоидов, а также некоторых аминокислот, участвующих в построении белков.  [7]

Кольцо пирролидина содержится в молекуле никотина ( стр. Пиррольные кольца входят в состав гемоглобина и хлорофилла.  [8]

Ядро пирролидина содержится в молекуле никотина и некоторых других алкалоидов, а также некоторых аминокислот, участвующих в построении белков. Ядра пиррола и продуктов его восстановления содержатся в молекулах таких исключительно важных веществ, как хлорофилл и гемоглобин.  [9]

СО, которое состоит из 1 молекулы никотина, 1 молекулы гемина и 1 молекулы окиси углерода.  [10]

В дальнейшем кониин был синтезирован. Молекула никотина состоит из двух ядер — пиридина и гидрированного пиррола. Никотин имеет строение 1-метил — 2-пиридилпирролидина.  [11]

Формула никотина, предложенная Пиннером, подтверждена различными реакциями расщепления. При прямом окислении основания хромовой кислотой образуется никотиновая кислота — 3-пири-динкарбоновая кислота; этим доказывается строение одной половины молекулы никотина. Если Ру-моноиодметилат никотина обработать железосинеродистым калием и щелочью, то он окисляется до N-метил-никотона. Вследствие вступления кислорода пиридиновый остаток делается более чувствительным к хромовой кислоте, чем пирролидиновое ядро, и поэтому N-метилникотон можно окислить до L-гигриновой кислоты.  [12]

Формула никотина, предложенная Пиннером, подтверждена различными реакциями расщепления. При прямом окислении основания хромовой кислотой образуется никотиновая кислота — pl — пири-динкарбоновая кислота; этим доказывается строение одной половины молекулы никотина. Если Ру-моноиодметилат никотина обработать железосинеродистым калием и щелочью, то он окисляется до N-метил-никотона. Вследствие вступления кислорода пиридиновый остаток делается более чувствительным к хромовой кислоте, чем пирролидиновое ядро, и поэтому N-метилникотон можно окислить до L-гигриновой кислоты.  [13]

Он образует соли с двумя эквивалентами кислот. При энергичном окислении никотина пирролиди-новое ядро разрушается и образуется никотиновая, или р-пиридинкарбо-новая, кислота. Эта реакция доказывает наличие пиридинового ядра в молекуле никотина, а также место присоединения пирролидинового ядра к атому углерода, стоящему в ядре пиридина в р-положении.  [14]

Двуокись углерода, полученная декарбоксилированием никотиновой кислоты, содержала весь углерод-14, первоначально присутствовавший в никотиновой кислоте. Таким образом, весь С14, содержавшийся в никотине, должен находиться в пирролидиновой части этого алкалоида. Следовательно, весь радиоактивный углерод должен был находиться в С-2, С-4 или С-5 молекулы никотина.  [15]

Страницы:      1    2

В чистом виде

Никотин – главная причина, по которой люди когда-то стали курить табак, и основной фактор, вызывающий зависимость от него. В низких концентрациях он улучшает работу мозга, но по физиологическим характеристикам представляет собой нейротоксин. Польза и вред чистого никотина вне контекста сигарет пока изучена недостаточно. Однако у него явно есть бонусы, которые не дают многим людям перестать его употреблять. Рассказываем, как никотин объединяет людей и шмелей, действительно ли он подавляет аппетит и тревожность, и что с ним происходит в организме курильщика.

Этой статьей N + 1 продолжает проект «Когда рассеется дым». Он посвящен курильщикам, никотину, этическим, биохимическим и антропологическим аспектам практик курения, а также фундаментальной науке, которая связана с этим явлением, — токсикологии, вопросам открытости данных и многому другому. Проект подготовлен при поддержке компании «Филип Моррис Интернэшнл» в России. Мнение авторов статей может не совпадать с позицией компании.

Зачем никотин табаку?

С точки зрения растений никотин такой же естественный пестицид, как и тысячи других алкалоидов, которые появились в результате эволюционной гонки между травянистыми растениями и насекомыми — любителями полакомиться листьями. В 2004 году исследователи напрямую показали, что если в растениях табака выключить синтез никотина, то они становятся гораздо привлекательнее для кузнечиков и таких огородных вредителей как помидорная совка. В полевом эксперименте безникотиновые ГМ-растения теряли в результате атак насекомых в три раза больше зелени, чем их «дикие» родственники.

Но никотин может двояко влиять и на насекомых. В 2017 году сотрудники Лондонского университетского колледжа показали, что высокая концентрация никотина в растворе глюкозы, которым угощали шмелей, отпугивает их. Вместе с тем небольшая доза алкалоида в угощении, напротив, привела к тому, что шмели предпочли такой раствор обычной сладкой воде. Ученые предположили, что в природе никотин действует на шмелей как психоактивное вещество и заставляет выбирать определенный вид растений, синтезирующих его в небольших количествах. Таким образом растения могут «привязывать» к себе опылителей. Причем никотин, скорее всего, не единственный алкалоид, обладающий подобным эффектом.

Здесь нужно уточнить, что, хотя в максимальной концентрации никотин содержится в листьях табака, небольшое его количество можно найти и в других растениях семейства пасленовых (родственниках табака) и не только — к примеру, он содержится в помидорах и баклажанах. Однако в табаке его на порядки больше, чем в овощных культурах: в современных сортах содержание никотина может достигать нескольких процентов от сухой массы листьев.

Кроме того, никотин и пестициды на его основе способны накапливаться в почве, и могут появляться в тех растениях, где этих веществ в норме быть не должно. Например, исследователи продемонстрировали, что мята накапливает в себе никотин, если в почву, где она растет, просто накидать окурков.

По причине эффективного отпугивания насекомых никотин и его производные долго использовали в качестве инсектицидов. Сначала для защиты культурных растений применяли настойку табака, но во второй половине XX века химики синтезировали аналоги никотина из класса неоникотиноидов, которые обладали повышенной токсичностью для насекомых, и при этом были безопасны для млекопитающих. Правда, самые популярные препараты из этого класса оказались замешаны в массовом вымирании пчел, из-за чего в ряде стран, в частности в Евросоюзе, их запретили к применению.

Как он действует на нас

С точки зрения физиологии никотин работает одинаково в организме что насекомых, что людей — имитирует действие нейромедиатора ацетилхолина, активируя соответствующие рецепторы на нейронах (они так и называются — никотиновые рецепторы ацетилхолина, или nAChrs). Эти белки, представляющие собой ионные каналы, встречаются в разных органах и могут содержать разные субъединицы. Но для потребителя наиболее важны рецепторы, расположенные в мозге — в том числе потому, что никотин сильнее с ними связывается.

Первая функция нейромедиатора, который имитирует никотин, — передача сигнала между нервами и мышцами, который запускает их сокращение. Воспроизведение этой сущности ацетилхолина в организме насекомых сделало никотин эффективным нейротоксином, вызывающим паралич у гусениц. Однако то количество алкалоида, которое единовременно потребляет человек, выкурив сигарету (1-2 мг, при этом повышение концентрации никотина в плазме крови составляет только 0.03 мг/л) оказывается недостаточно, чтобы вызвать такой эффект.

И все-таки никотином можно отравиться. Летальная доза для взрослого человека по разным данным составляет в диапазоне от 40 мг чистого вещества до 6.5-13 мг/кг, для детей в разы меньше. Симптомы легкого отравления включают в себя нарушения сердечного ритма, тошноту, рвоту и затруднение дыхания. В тяжелых случаях возможны судороги и полная остановка дыхания. Интоксикация связана также с тем, что ацетилхолин контролирует работу вегетативной нервной системы, которая регулирует работу внутренних органов. Однако это происходит также с участием второго, мускаринового типа рецепторов ацетилхолина (которые в экспериментах на животных научились активировать алкалоидом не табака, а мухомора), поэтому никотин оказывается для людей не настолько ядовитым, насколько мог бы быть.

Третья функция ацетилхолина в организме человека — регуляция работы центральной нервной системы. Воспроизведение связанных с этим эффектов в конечном счете является целью многих потребителей никотина. Один из них — так называемое нормализующее действие на работу мозга. Разные субтипы рецепторов нейромедиатора расположены как на возбуждающих, так и на ингибирующих нейронах в разных отделах мозга. За счет этого их активация может приводить как к подавлению слишком возбужденных нервных цепочек, так и к активации слишком подавленных. Поэтому, в зависимости от состояния человека, на курильщика никотин может подействовать и как стимулятор, и как успокоительное.

Благодаря способности регулировать силу передачи сигнала между нейронами (синаптическую пластичность), ацетилхолин также участвует в процессах обучения, памяти и внимания. Если для закрепления памяти важны мускариновые рецепторы гиппокампа, то для переключения внимания нужны в основном никотиновые nAChrs, за счет которых регулируется активность префронтальной коры. Тем не менее, продолжительное употребление сигарет здоровыми людьми парадоксальным образом приводит к ухудшению внимания, которое нормализуется только после отказа от курения. Противоположный эффект наблюдается у людей, страдающих шизофренией — судя по всему, никотин действительно помогает им концентрироваться.

Никотиновые рецепторы ацетилхолина с разным субьединичным составом в мембране нейрона

National Institute on Drug Abuse

Против голода и боли

К сожалению (или к счастью), среди нейронов, которые активирует ацетилхолин, есть и дофаминергические, то есть те, которые работают в системе вознаграждения мозга. Их избыточная активация никотином ведет к развитию зависимости. О механизме формирования никотиновой зависимости и о том, почему так трудно бросить курить, мы подробно рассказывали в другом материале в рамках проекта — «Затяжное счастье». Полиморфизмы в генах, кодирующих субъединицы рецепторов ацетилхолина, также влияют на то, почему одни люди могут пристраститься к никотину сильнее, чем другие.

Помимо стимуляции центров удовольствия никотин предлагает потребителю пару бонусов, подкрепляющих зависимость. Первый — нередко именно он мешает отказаться от курения женщинам — это подавление аппетита. Этот эффект согласуется со статистическими исследованиями, которые утверждают, что курильщики в среднем имеют меньший индекс массы тела, чем некурящие.

В основе подавления аппетита, по всей видимости, лежит активация никотином nAChrs определенного подтипа (содержащих субъединицу β4) на пропиомеланокортиновых нейронах в центре контроля голода в гипоталамусе. Эти нейроны, в свою очередь, выделяют вещества, ослабляющие желание поесть. Выключение гена субъединицы nAChr β4 у мышей приводило к выключению эффекта подавления аппетита никотином.

С появлением статьи в Science, описывающей этот механизм, никотин стали обсуждать в медиа в качестве средства от ожирения. Согласно исследованиям на мышиных моделях ожирения, никотин к тому же увеличивает чувствительность тканей к инсулину и улучшает метаболизм глюкозы (впрочем, для людей на этот счет существуют и обратные данные). Кроме того, вещество может снижать уровень воспаления в кишечнике, которым нередко сопровождается ожирение. Но всерьез этот вариант медицина пока не рассматривает: употребление никотина до сих пор ассоциируется с курением табака, вред которого во много раз перевешивает возможную пользу, в то время как наличие лишнего веса в глазах общественности постепенно становится вариантом нормы.

Возможно читатели помнят, как доктор Хаус прописал своему пациенту сигареты как раз для устранения проблем с кишечником. Однако редакция N + 1 не рекомендует начинать курить что-либо во имя любой, пусть даже благой цели. Влияние на организм даже чистого никотина до конца не изучено, а бросить очень сложно.

Никотин также связывают с эндогенной опиоидной системой — это бонус номер два. Считается, что его хроническое употребление увеличивает выделение эндорфинов и энкефалинов в спинном мозге, что наделяет никотин свойствами обезболивающего. Связь с опиоидной системой, по-видимому, участвует и в формировании зависимости от никотина. Это подтверждается тем фактом, что антагонист опиоидных рецепторов налоксон снимает никотиновую «ломку».

Посвященный обезболивающему действию никотина метаанализ заключил, что никотин действительно оказывает соответствующий эффект, причем наиболее значимым он оказался для мужчин. Хотя участники исследований оценивали выраженность анальгезии не очень высоко, предполагается, что для потребителей, страдающих от хронических болей, даже незначительный эффект может быть дополнительной причиной не отказываться от потребления никотина.

Против шизофрении и Альцгеймера

Способность «нормализовать» работу мозга делает потребление никотина привлекательным для людей с расстройствами психики. Значительная часть потребителей признается, что сигареты помогают им контролировать тревожность и симптомы депрессии. Среди людей с теми или иными психиатрическими диагнозами процент курильщиков значительно выше, чем в среднем по популяции. По оценкам двадцатилетней давности, эта категория людей потребляла до 44 процентов всех продаваемых сигарет.

В частности, табачная зависимость характерна для людей, страдающих шизофренией — около 90 процентов обладателей этого диагноза курят. Существуют также данные, утверждающие, что курение провоцирует развитие шизофрении. Механизм, позволяющий объяснить эту связь, включает в себя активацию префронтальной коры никотином за счет включения соответствующих рецепторов (про это мы уже упоминали в разделе про связь никотина и внимания). У шизофреников активность префронтальной коры зачастую понижена, и курение, по всей видимости, помогает ее восстановить.

Механизм был доказан в ходе эксперимента на мышиной модели ацетилхолин-зависимой шизофрении, обусловленной полиморфизмом в гене CHRNA5, кодирующем одну из субъединиц никотинового рецептора ацетилхолина. У животных с этим вариантом гена на четверть оказалась снижена активность основных возбуждающих (пирамидальных) нейронов в префронтальной коре головного мозга. При этом они демонстрировали те же симптомы, что и люди с шизофренией — нарушение социализации и обработки сигналов от органов чувств. После того, как исследователи в течение двух недель вводили в кровь мышам чистый никотин в концентрации, аналогичной той, что достигается в крови курильщиков, активность пирамидальных нейронов у них восстановилась до нормы.

Исследование тридцатилетней давности указало на возможную связь между курением и вероятностью развития болезни Альцгеймера. Голландские ученые обнаружили, что среди людей с рано поставленным диагнозом курильщиков оказалось меньше, чем в здоровой выборке того же возраста (40 процентов против 60). В настоящее время курение табака, напротив, считается фактором риска развития деменции. Одна из возможных причин — влияние курения на сосуды. Тем не менее, чистый никотин рассматривается как средство улучшения когнитивных способностей больных.

Небольшое клиническое исследование, включающее 70 некурящих пациентов с когнитивными нарушениями средней степени выраженности, показало, что использование никотинового пластыря в течение шести месяцев значимо улучшает скорость психомоторных реакций, показатели памяти и внимания. Авторы исследования заключили, что никотин заслуживает внимания в качестве терапии подобных состояний. В настоящее время Национальный институт старения США проводит клиническое исследование MIND (Memory Improvement Through Nicotine Dosing — Улучшение памяти путем дозированного введения никотина) включающее уже 300 участников с такими же симптомами. Его результаты должны быть опубликованы в следующем году.

3D-модель никотинового рецептора ацетилхолина

PDB: 2bg9

Жизнь после рецептора

Чтобы доказать свое право на существование в качестве терапии, никотину предстоит пройти еще много испытаний. Отчасти это обусловлено его индивидуальным действием на конкретного человека. Сила и продолжительность эффекта зависит в том числе от скорости распада вещества, которое подвержено многим факторам, начиная от вариантов генов ферментов, которые его разрушают, и заканчивая диетическими предпочтениями.

После попадания в кровяное русло, никотин довольно быстро распадается в печени с образованием нескольких метаболитов, основным из которых является котинин. До 80 процентов никотина превращается в это вещество с участием фермента цитохрома P450 CYP2A6. Котинин сам по себе фармакологически активен, он также связывается с рецепторами ацетилхолина, хотя с гораздо меньшей силой, и опосредует некоторые антипсихотические эффекты, при этом не вызывая зависимости. В 90-е годы котинин даже планировали использовать в качестве антидепрессанта, но препарат на его основе так и не вышел на рынок.

Ферментативное окисление никотина в котинин

Valentina Echeverria Moran / Front Pharmacol. 2012

Котинин, как и другие метаболиты никотина, встречается в растениях рода Nicotiana в чистом виде, что недавно подтвердили ученые из PMI. Исследователи проанализировали содержание алкалоидов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, совмещенной с масс-спектрометрией, в 58 видах и двух подвидах Nicotiana, в том числе Nicotiana rustica — традиционном индейском табаке, который те использовали в ритуальных целях. Кроме того, впервые был проведен масштабный анализ экспрессии генов синтеза алкалоидов для этих растений. Тем не менее, помимо никотина, мажорными алкалоидами табака и его родственников были признаны относительно токсичные норникотин, анабазин и анатабин, а котинин был обнаружен лишь у трех видов Nicotiana.

В отличие от никотина, котинин примерно в 10 раз более стабилен, и детектируется в биологических жидкостях в течение нескольких дней после приема никотина. Специальные тесты могут легко обнаружить его в слюне или моче в довольно низких концентрациях. С их помощью можно определить не только интенсивность употребления табака, но даже пассивное курение. Такие анализы используют, например, в эпидемиологии, чтобы оценить масштаб воздействия табачного дыма на детей.

Скорость распада никотина и превращения его в котинин зависит от варианта гена CYP2A6, но даже у одного и того же человека на этот процесс могут влиять физические упражнения или плотный обед, которые изменяют скорость кровотока в печени. Например, после еды скорость выведения никотина увеличивается на 40 процентов. Ментол, который используют в качестве ароматизатора как в самих сигаретах, так и во многих пищевых продуктах, ингибирует фермент CYP2A6 и тем самым замедляет распад никотина, усиливая его эффекты. Употребление некоторых продуктов, например, грейпфрутового сока, также замедляет метаболизм алкалоидов табака.

Этот процесс также замедлен у пожилых людей и у новорожденных. Зато выведение никотина у женщин выше, чем у мужчин, а использование оральных контрацептивов ускоряет его еще на 30 процентов. У беременных женщин никотин распадается в организме еще быстрее.

Никотин против курения

Хорошо известно, что курение существенно повышает риск развития многих болезней, в частности рака легких и сердечно-сосудистых заболеваний. Однако его пагубное действие, по-видимому, обусловлено продуктами горения табака, а не никотином. В связи с этим усилия регуляторных органов в сфере здравоохранения направлены на замену сигарет другими никотин-содержащими продуктами, помогающими снизить вред для зависимых потребителей. Но что на сегодняшний день известно о безопасности самого никотина?

Согласно крупному исследованию, заместительная никотиновая терапия (к примеру, использование пластырей) оказалась не связана с развитием рака легких, в отличие от курения. Исследования in vitro дают основания предполагать, что чистый никотин может вносить вклад в развитие раковых опухолей за счет некоторых опосредованных эффектов, таких как ускорение деления клеток и рост сосудов. Впрочем, эксперименты на грызунах, которым вводили никотин разными способами, пока не дали однозначного ответа на вопрос о канцерогенности вещества. К примеру, введение высоких доз никотина мышам привело к развитию опухолей у большинства животных из опытной группы, но пожизненное подкожное введение низких концентраций никотина хомякам не дало такого эффекта.

Недавнее исследование показало, что никотин может провоцировать метастазирование у раковых больных за счет перепрограммирования клеток иммунитета (в статье речь шла о иммунных клетках мозга). Авторы статьи пришли к выводу, что, если у человека уже есть рак, для него может быть опасна даже заместительная никотиновая терапия.

По поводу риска развития сердечно-сосудистых заболеваний тоже пока не все однозначнo. Согласно ряду исследований, заместительная никотиновая терапия (пластыри вместо сигарет) не повышала риск инфарктов даже у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Прошлогодняя статья все же связала употребление электронных сигарет с развитием проблем с сердцем. Правда, результаты были подвергнуты сомнению, а сама статья была отозвана после обнаружения нарушений в формировании выборок — к примеру, у некоторых участников исследования инфаркт случился до того, как они начали курить электронные сигареты (подробнее об этом можно прочитать в материале про разоблачение громких исследований «Ученые (не) доказали»). Однако надо учитывать, что дым электронных сигарет, помимо никотина, содержит в себе множество вредных веществ, и их использование стоит рассматривать только с целью отказа от курения табака.

Учитывая имеющиеся данные, можно заключить, что никотин далеко не так вреден, как курение табака. Однако его безопасность и терапевтический потенциал нуждаются в более надежных доказательствах.

Дарья Спасская

Никотин — это… Что такое Никотин?

Никоти́н — алкалоид, содержащийся в растениях семейства паслёновых (Solanaceae), преимущественно в табаке и, в меньших количествах, в томатах, картофеле, баклажанах, зелёном перце. Никотиновые алкалоиды также присутствуют в листьях коки. Никотин составляет от 0,3 до 5 % от массы табака в сухом виде, биосинтез никотина происходит в корнях, накапливание никотина — в листьях. Никотин — сильнодействующий нейротоксин и кардиотоксин, особенно действующий на насекомых; вследствие этого никотин раньше широко использовался как инсектицид, а в настоящее время в том же качестве продолжают использоваться производные никотина — такие, как, например, имидаклоприд.

История и название

Наименование «никотин» происходит от латинского названия табака Nicotiana tabacum, которое, в свою очередь, придумано в честь Жана Нико — посла Франции при португальском дворе, который в 1560 году отправил немного табака королеве Екатерине Медичи, отрекомендовав его как средство от мигрени[1].

Никотин был впервые выделен из табака в 1828 году германскими химиками Посселтом и Райманном. Его химическая эмпирическая формула была описана Мельсенсом в 1843 году. Впервые никотин синтезировали А. Пиктет и Крепьё в 1893 году.

Химические свойства

Никотин — гигроскопичная маслянистая жидкость с горьким вкусом, легко смешивающаяся с водой в основной форме. Как амин, никотин образует соли с кислотами, которые обычно твёрдые и водорастворимые. Никотин легко проникает через кожу. Основной никотин сгорает при температуре ниже точки кипения, а его пары воспламеняются при 95 °C в воздухе, несмотря на низкое давление пара. По этой причине бо́льшая часть никотина сгорает при выкуривании сигареты, однако, вдыхаемой части достаточно для получения требуемых эффектов.

Никотин легко окисляется до нетоксичной никотиновой кислоты (витамин PP). Однако в организме человека отсутствуют ферменты, необходимые для такого окисления. Поэтому даже хронические курильщики могут страдать от недостатка этого витамина.

Фармакология

Фармакокинетика

Как только никотин попадает в организм, он быстро распространяется по крови и может преодолевать гематоэнцефалический барьер. В среднем достаточно 7 секунд после вдыхания табачного дыма, чтобы никотин достиг мозга. Период полувыведения никотина из организма составляет около двух часов[2]. Никотин, вдыхаемый с табачным дымом при курении, составляет малую долю никотина, содержащегося в табачных листьях (бо́льшая часть вещества сгорает). Количество никотина, абсорбируемого организмом при курении, зависит от множества факторов, включая вид табака, от того, вдыхается ли весь дым и используется ли фильтр. В случае с жевательным и нюхательным табаком, которые помещаются в рот и жуются или вдыхаются через нос, количество никотина, попадающего в организм, гораздо больше, чем при курении табака. Никотин усваивается в печени с помощью фермента цитохрома P450 (в основном, CYP2A6, а также CYP2B6). Основной метаболит — котинин.

Фармакодинамика

Никотин действует на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы. В низких концентрациях он увеличивает активность этих рецепторов, что, среди прочего, ведёт к увеличению количества стимулирующего гормона адреналина (эпинефрина). Выброс адреналина приводит к ускорению сердцебиения, увеличению кровяного давления и учащению дыхания, а также к бо́льшему уровню глюкозы в крови.

Симпатическая нервная система, действуя через чревные нервы на мозговое вещество надпочечника, стимулирует выброс адреналина. Ацетилхолин, вырабатываемый преганглионарными симпатическими волокнами этих нервов, действует на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы, вызывая деполяризацию клеток и приток кальция через потенциалозависимые кальциевые каналы. Кальций запускает экзоцитоз хромаффинных гранул, тем самым способствуя выбросу адреналина (и норадреналина) в кровь.

Котинин — это побочный продукт усвоения никотина, который остаётся в крови до 48 часов и может быть использован как индикатор того, подвержен ли человек курению. В высоких дозах никотин приводит к блокированию никотинового ацетилхолинового рецептора, что является причиной токсичности никотина и его эффективности в качестве инсектицида.

Кроме всего прочего, никотин увеличивает уровень дофамина в путях центров удовольствия в мозге. Было выявлено, что курение табака подавляет моноаминоксидазу — фермент, отвечающий за расщепление моноаминных нейромедиаторов (например, дофамина) в мозге. Считается, что сам никотин не подавляет выработку моноаминоксидазы, за это отвечают другие компоненты табачного дыма. Повышенное содержание дофамина возбуждает центры удовольствия мозга, эти же центры мозга отвечают за «болевой порог организма» поэтому, вопрос о том, получает ли курящий человек удовольствие, остаётся открытым.

Несмотря на сильную токсичность, при употреблении в малых дозах (напр. при табакокурении) никотин действует как психостимулятор. Никотиновое воздействие на настроение различно. Вызывая выброс глюкозы из печени и адреналина (эпинефрина) из мозгового вещества надпочечника, он вызывает возбуждение. С субъективной точки зрения это проявляется ощущениями расслабленности, спокойствии и живости, а также умеренно-эйфорическим состоянием.

Употребление никотина приводит к снижению массы тела, уменьшая аппетит в результате стимуляции им ПОМК-нейронов[3].

Токсичность

Никотин чрезвычайно токсичен для насекомых и теплокровных животных. Действует как нейротоксин, вызывая паралич нервной системы (остановка дыхания, прекращение сердечной деятельности, смерть). Средняя летальная доза для человека — 0,5-1 мг/кг[4], для крыс — 140мг/кг через кожу и 50мг/кг орально, для мышей — 0,8мг/кг внутривенно и 5,9мг/кг при внутрибрюшинном введении[5]. Для сравнения: у цианистого калия этот показатель примерно втрое выше (1,7 мг/кг)[6].

Многократное употребление никотина вызывает физическую и психическую зависимости, которые, однако, излечимы.

Длительное употребление может вызвать такие заболевания и дисфункции, как гипергликемия, артериальная гипертония, атеросклероз, тахикардия, аритмия, стенокардия, ишемическая болезнь сердца, сердечная недостаточность и инфаркт миокарда[7]. В сочетании со смолами никотин способствует развитию рака лёгких[7][8].

Никотин и шизофрения

У пациентов с диагнозом «шизофрения» отмечается повышенное пристрастие к курению. Существует ряд гипотез относительно причин этого пристрастия, объясняющих его как стремлением противостоять симптомам расстройства, так и стремлением противостоять негативному действию антипсихотиков. По одной из гипотез никотин сам вызывает шизофрению[9].

По данным одного исследования, инъекции никотина мышам снижают концентрацию ДНК-метилирующего фермента DNMT1 и повышают экспрессию ГАМК-производящего фермента GAD67 в префронтальной коре грызунов[10]. По их предположению, пристрастие к сигаретам у пациентов можно отчасти объяснить способностью никотина устранять негативное эпигенетическое воздействие повышенного уровня DNMT1. Однако неясно, приводит ли шизофрения к дисбалансу DNMT1 и GAD67, требующему коррекции, поскольку исследования мозга больных производятся посмертно, и принимаемые ими психиатрические медикаменты изменяют многие показатели, в том числе ГАМКергические[11].

См. также

Примечания

  1. Онищенко Г. Во всем виноват Жан Нико. Грамм никотина убивает не только лошадь // Российская газета. — 2006. — № 4202.
  2. Interindividual variability in the metabolism and cardiovascular effects of nicotine in man. Архивировано из первоисточника 5 февраля 2012.
  3. Yann S. Mineur et al. (2011). «Nicotine Decreases Food Intake Through Activation of POMC Neurons». Science 332: 1330–1332.
    Вера Башмакова Стало понятнее, как никотин снижает вес. Новости науки. Элементы большой науки (16.06.11). Архивировано из первоисточника 5 августа 2012. Проверено 8 июля 2012.
  4. IPCS INCHEM
  5. The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory, Oxford University: Safety data for nicotine
  6. John Harris Trestrail III. Criminal Poisoning — Investigational Guide for Law Enforcement, Toxicologists, Forensic Scientists, and Attorneys (2nd edition). pg 119
  7. 1 2 Beneficial effects of nicotine and cigarette smoking: the real, the possible and the spurious. Baron JA. Department of Medicine, Dartmouth Medical School, Hanover, New Hampshire, USA.
  8. Nicotinic acetylcholine receptors and predisposition to lung cancer. Tournier JM, Birembaut P. aINSERM UMR-S 903, IFR 53, Université de Reims Champagne Ardenne, France bLaboratoire Pol Bouin, CHU de REIMS, Reims, France.
  9. A review of the effects of nicotine on schizophrenia and antipsychotic medications. Lyon ER. Psychiatr Serv. 1999 Oct;50(10):1346-50. Review. PMID 10506305
  10. Nicotine decreases DNA methyltransferase 1 expression and glutamic acid decarboxylase 67 promoter methylation in GABAergic interneurons. Satta R, Maloku E, Zhubi A, Pibiri F, Hajos M, Costa E, Guidotti A. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Oct 21;105(42):16356-61. Epub 2008 Oct 13. PMID 18852456
  11. Chronic psychotropic drug treatment causes differential expression of Reelin signaling system in frontal cortex of rats. Fatemi SH, Reutiman TJ, Folsom TD. Schizophr Res. 2009 Jun;111(1-3):138-52. Epub 2009 Apr 9. PMID 19359144

Мир химии: Никотин.


Не всякие растения содержат алкалоиды. Никотин чаще встречается в растениях семейства пасленовых. В табаке его больше всего, до 8%, хотя там есть еще 11 других алкалоидов. На табачных плантациях выращивают два сорта курительного табака: махорка (Nicotiana rustica) и собственно табак (Nicotiana tabacum). Эти растения получили название в честь французского посла в Португалии Жана Нико (J. Nicot). Именно он в 1560 году впервые ввез во Францию табак, доставленный из Нового Света португальскими моряками. Французской королеве Екатерине Медичи Нико подарил шкатулку с табаком в качестве средства от головной боли.

Как ни странно, нюхая табак, королева испытывала облегчение. На самом деле болеутоляющим действием алкалоиды табака не обладают. С тех пор обычай нюхать табак распространился в Европе, в том числе и среди женщин, в то время как курение для них в те времена не считалось приличным. Алкалоиды обычно содержатся в растениях в виде солей органических кислот. Никотин образуется в корнях растения, а накапливается в листьях в форме солей лимонной и яблочной кислот. Чтобы выделить его, листья обрабатывают водным раствором щелочи, которая вытесняет азотистое основание из его соли. Полученный алкалоид отделяют перегонкой с водяным паром и далее экстрагируют из водного раствора с помощью эфира.

  Эфир легко испаряется, остается вязкая жидкость со специфическим запахом. Этот алкалоид получил название «никотин», потому что выделен из растения Nicotiana. Так оказалось прославленным имя человека, пристрастившего высшие слои европейского общества к табаку. Эмпирическая формула никотина С10Н14N2 была установлена в 1843 году Мельсеном. Строение молекулы устанавливали довольно долго, изучая продукты реакций расщепления и окисления. Так, в результате окисления никотина образуется никотиновая кислота — 3-пиридинкарбоновая кислота, которая с 1937 года считается витамином. Собственно говоря, никотиновая кислота — провитамин, а витамином служит ее амид.

Никотинамид, или витамин В5, который ранее назывался витамином РР (pellagra preventing), обладает антипеллагрическим действием, то есть предотвращает развитие кожного заболевания пеллагры. Наличие в продуктах окисления никотиновой кислоты означает, что молекула никотина содержит пиридиновый фрагмент С5Н4N с которым в 3-положении связан фрагмент С5Н10N. О присутствии в молекуле пиридинового фрагмента догадались в 1881 году, а окончательно строение молекулы никотина подтвердил синтез, выполненный в 1895 году Пикте и Крепье. Казалось бы, раз при окислении никотина получается витамин В5 (или витамин РР), значит, в организме курящего человека он должен постоянно образовываться. Но нет! Такого фермента, что помогал бы ядовитому алкалоиду превращаться в полезное вещество, эволюция нам не подарила. 

И нет в курении никакой пользы. Наоборот, в организм курильщика постоянно попадает очень ядовитое вещество. Насколько ядовитое, мы уже знаем. Но есть и другие, еще более пугающие сведения: средняя летальная доза — 0,5–1 мг/кг. Это значит, что при весе человека в 70 кг смертельным для него может оказаться 35–70 мг никотина. Впрочем, если он курильщик, то летальная доза будет выше: все-таки организм адаптировался к постоянному поступлению яда. А сколько никотина поступает в организм при курении? Это зависит от сорта табака, способа его обработки, количества выкуренных сигарет. Считается, что одна сигарета содержит в среднем 1 мг никотина. Значит, летального исхода можно ожидать, если человек сжует и проглотит 35–70 сигарет. Для обнаружения никотина, выделенного из биологического материала, применяют ряд реакций и метод УФ-спектроскопии.

Реакция с реактивом Драгендорфа. Обнаружение этого алкалоида при помощи реактива Драгендорфа производится так, как и обнаружение анабазина. При наличии никотина в исследуемом растворе после прибавления реактива Драгендорфа в поле зрения микроскопа наблюдаются сростки кристаллов в виде летящих птиц, буквы К или буквы X. Предел обнаружения: 1 мкг никотина в пробе.

Эту реакцию кроме никотина дают анабазин, кониин и др. Однако ферма кристаллов указанных веществ с реактивом Драгендорфа отличается от формы кристаллов никотина с этим реактивом.

Реакция с солью Рейнеке. Эту реакцию выполняют так, как и реакцию на анабазин с этим реактивом. При наличии никотина образуются сростки призматических кристаллов. Предел обнаружения: 1,2 мкг никотина в пробе. Форма кристаллов рейнеката никотина отличается от формы кристаллов рейнеката анабазина.

Реакция с раствором иода в диэтиловом эфире. В пробирку вносят 1 мл раствора исследуемого вещества в диэтиловом эфире и прибавляют 1 мл 10 %-го раствора иода в диэтиловом эфире. Через несколько минут смесь мутнеет, а затем выпадает смолистый осадок, содержащий игольчатые рубиново-красные кристаллы с темно-синим оттенком. Анабазин не дает этой реакции.

Реакция с формальдегидом. На часовое стекло или на капельную пластинку наносят 1—2 капли исследуемого раствора и 2 капли 4 %-го водного раствора формальдегида. Смесь нагревают, затем прибавляют каплю концентрированной азотной кислоты. В присутствии никотина раствор приобретает красную или розовую окраску. Анабазин не дает этой реакции.

Реакция с п -диметиламинобензальдегидом. На часовое стекло или на капельную пластинку наносят каплю концентрированной соляной кислоты, в которую вносят кристаллик п -диметиламинобензальдегида. Рядом с этой каплей помещают каплю исследуемого раствора. Капли соединяют при помощи стеклянной палочки с заостренным концом. При наличии никотина в исследуемом растворе в месте соприкосновения капель наблюдается розовая окраска, которая переходит в фиолетовую. Окраска сохраняется около суток.

Другие реакции на никотин. Никотин можно обнаружить при помощи реакций с реактивом Бушарда, раствором ванилина и пергидролем. Выполнение этих реакций приведено при описании способов обнаружения анабазина.

Обнаружение никотина по УФ-спектрам. Никотин в 0,1 н. растворе серной кислоты имеет максимум поглощения при 260 нм.

Источники: ресурсы Интернет

Никотин — Студопедия

Мескалин

Имеет сходное строение с фелилэтиламином, тирамином и ДОФамином

(одинаковый боковой радикал).Бесцветная маслянистая жидкость , состав C11H17NO3

Природные источники: кактусы семейства Lophophora williamsii. Обладает сильным галлюциногенным действием.

 
 

13. 7.2 Производные пяти – и шестичленных гетероциклических соединений

.

Вместе с анабазином содержится в листьях табака- однолетнего растения семейства пасленовых ( Nicotiana tabacum). Растение названо по имени Жана Нико- французского посланника в Португалии, который прислал в 1560 г. семена этого растения во Францию. Листья табака после особой обработки( сушки и ферментации) используют для курения. Содержание никотина достигает( % ) 0,75 -8,0. В родственном растении махорке

( Nicotiana rusticus — лат – rusticus- сельский) в листьях содержится 5-15% никотина, 15-20% лимонной кислоты. мейства пасленовых.ка

Никотин открыт ( выделен из листьев табака , очищен, проведен анализ состава)

в 1829 г Поссельтом и Рейманом. Состав С10 Н11 N2 , бесцветное масло с запахом табака, хорошо растворимое в воде и органических растворителях.. Знак вращения( -), токсичность L- никотина в 300 раз выше, чем D- изомера. В молекуле никотина содержится два основных центра и образуются соли по обоим центрам.

 
 

Формула никотина предложена Пиннером и подтверждена реакциями расщепления.

Из никотина после обработки хромовой кислотой в мягких условиях образуются в отношении 1:1 никотиновая и L- гигриновая кислота.( N- метил-пирролидин-2-карбоновая кислота) . При жестком окислении происходит более глубокий распад :


окисление

Никотин ———> никотиновая кислота + СН3 Nh3 + НООС-СН 2-СООН

метиламин малоновая кислота

Два атома азота никотина имеют различные основные свойства: пиридиновый атом , естественно, менее основен, чем третичный атом пирролидинового цикла . При действии одного моль кислоты образуется пирролидиниевый катион.

 
 

Никотин превращается в организме человека несколькими путями: образуется более чем в 20 разных метаболитов, которые быстро появляются в моче после курения:

А. Происходит окисление атома азота пирролидинового цикла.

Б. Происходит окисление и разрыв пирролидинового цикла.

В. Происходит удаление метильной группы пирролидинового цикла.

Г. Происходит метилирование пиридинового цикла (получается соединение, которое имеет электронное подобие с коферментом НАД+ и, очевидно, может препятствовать реакциям окисления в клетке с участием кофермента НАД+).


Главные метаболиты – N-оксид никотина (путь А) и котинин (путь Б).

( схема дана для информации — надо знать, что происходит в бронхах и альвеолах легких

и печени при курении! )

Никотин – один из самых ядовитых алкалоидов. Для человека смертельная доза никотина при введении per os составляет 30-40 мг (2 капли чистого никотина, или примерно -200г табака ). Хроническое отравление при курении вызывает привыкание и зависимость от табака ( никотинизм) – разновидность наркомании. Весь цивилизованный мир включился в борьбу с курением. Существует приказ Росздрава о запрещении курения в медицинских учреждениях( клиники, вузы)

Никотин блокирует участие НАД в биохимических реакциях.

При курении табака никотин возгоняется , проникает с дымом в дыхательные пути, всасывается в кровь и действует на ганглии вегетативной нервной системы. В малых дозах – возбуждающе, в больших дозах – вызывает явления паралича. В составе табачного дыма содержится несколько десятков химических соединений в количествах, которые сразу вызывают токсическое действие и еще несколько сотен других органических соединений. катионов металлов, неорганических анионов, которые оказывают токсическое действие при накоплении при хроническом потреблении табака.

Противоядием никотину является атропин.

Молекулярная структура никотина

Для Трехмерная структура молекулярной структуры никотина с использованием Jsmol

Нажмите здесь

Никотин

Никотин — это алкалоид, который содержится в семействе растений пасленовых (Solanaceae), преимущественно в табаке и коке, и в меньших количествах в томатах, картофеле, баклажанах (баклажанах) и зеленом перце.Было обнаружено, что никотин составляет приблизительно 0,6-3% от сухой массы табака [1], при этом биосинтез происходит в корнях и накапливается в листьях. Он действует как химическое средство против травоядных, являясь мощным нейротоксином с особой специфичностью для насекомых; поэтому в прошлом никотин широко применялся в качестве инсектицида, и в настоящее время производные никотина, такие как имидаклоприд, продолжают широко использоваться.

В низких концентрациях (средняя сигарета дает около 1 мг абсорбированного никотина) это вещество действует как стимулятор у млекопитающих и является одним из основных факторов, определяющих свойства табака, вызывающие зависимость.По данным Американской кардиологической ассоциации, «Никотиновая зависимость исторически была одной из самых трудных для избавления от зависимости». Фармакологические и поведенческие характеристики, определяющие табачную зависимость, аналогичны характеристикам, определяющим зависимость от таких наркотиков, как героин и кокаин [2].

История и название

Никотин назван в честь табачного растения Nicotiana tabacum, которое, в свою очередь, названо в честь Жана Нико, посла Франции в Португалии, который в 1560 году отправил табак и семена из Бразилии в Париж и способствовал их использованию в медицинских целях.Никотин был впервые выделен из табака в 1828 году немецкими химиками Поссельтом и Рейманном. Его химическая эмпирическая формула была описана Мелсенсом в 1843 г., а впервые синтезирована А. Пикте и Крепье в 1893 г.

Химия

Никотин — гигроскопичная маслянистая жидкость, смешивающаяся с водой в своей основной форме. В качестве азотистого основания никотин образует соли с кислотами, которые обычно являются твердыми и водорастворимыми. Никотин легко проникает через кожу.Как показывают физические данные, никотин в форме свободного основания будет гореть при температуре ниже точки кипения, а его пары будут гореть при температуре 95 ° F на воздухе, несмотря на низкое давление пара. Из-за этого большая часть никотина сгорает при курении сигареты; однако вдоха достаточно для достижения желаемого эффекта

Фармакология

Когда никотин попадает в организм, он быстро распространяется через кровоток и может преодолевать гематоэнцефалический барьер.В среднем вещество достигает мозга при вдыхании за семь секунд. Период полураспада никотина в организме составляет около двух часов [3]. Количество никотина, вдыхаемого с табачным дымом, составляет небольшую долю от количества, содержащегося в табачных листьях. Количество никотина, усваиваемого организмом в результате курения, зависит от многих факторов, в том числе от типа табака, от того, вдыхается ли дым и от того, используется ли фильтр. Для жевательного табака, табака для окунания и нюхательного табака, которые удерживаются во рту между губой и жевательной резинкой или вводятся в нос, количество, попадающее в организм, обычно намного больше, чем при курении.Никотин метаболизируется в печени ферментами цитохрома P450 (в основном CYP2A6, а также CYP2B6). Основным метаболитом является котинин.

В CNS

Связываясь с никотиновыми рецепторами типа ЦНС, молекула никотина увеличивает уровни дофамина в цепях вознаграждения мозга. Таким образом, он активирует систему вознаграждения и вызывает чувство удовольствия, подобное тому, которое вызывается кокаином и другими стимуляторами. Исследования показали, что курение табака ингибирует моноаминоксидазу (МАО) [5], фермент, ответственный за расщепление моноаминергических нейромедиаторов, таких как дофамин, в головном мозге.В настоящее время считается, что никотин сам по себе не подавляет выработку моноаминоксидазы (МАО), но полагают, что за эту активность ответственны другие ингредиенты вдыхаемого табачного дыма. Кроме того, он активирует симпатическую нервную систему, действуя через внутренние нервы на мозговое вещество надпочечников, стимулирует высвобождение адреналина. Ацетилхолин, выделяемый преганглионарными симпатическими волокнами этих нервов, воздействует на никотиновые рецепторы ацетилхолина, вызывая выброс адреналина (и норадреналина) в кровоток.

Психоактивные эффекты Эффекты изменения настроения никотина различаются по отчетам. Сначала вызывая выброс глюкозы из печени и адреналина (адреналина) из мозгового вещества надпочечников, он вызывает стимуляцию. Пользователи сообщают о чувствах расслабления, спокойствия и бдительности. Сообщается даже, что он вызывает легкое состояние эйфории. Как следствие, снижая аппетит и повышая метаболизм, некоторые курильщики могут похудеть. Это также позволяет стимулировать ротовую полость без еды, а вкус табачного дыма может обуздать аппетит.[необходима ссылка]

Когда вы выкуриваете сигарету, богатая никотином кровь проходит из легких в мозг в течение семи секунд и немедленно стимулирует высвобождение многих химических посредников, включая ацетилхолин, норэпинефрин, адреналин, вазопрессин, аргинин, дофамин и бета-эндорфин. Это приводит к усилению удовольствия, уменьшению беспокойства и состоянию бдительного расслабления. Никотин улучшает концентрацию и обучаемость за счет увеличения содержания ацетилхолина. Он также повышает внимательность из-за повышения уровня ацетилхолина и норадреналина.Возбуждение усиливается за счет повышения уровня норэпинефрина. Боль уменьшается за счет повышения уровня ацетилхолина и бета-эндорфина. Беспокойство уменьшается за счет повышения уровня бета-эндорфина. Эффект никотина длится от пяти минут до двух часов. Большинство сигарет (во вдыхаемом дыме) содержат от 0,1 до 2,8 миллиграммов никотина. [Необходима ссылка]

Исследования [6] показывают, что, когда курильщики хотят добиться стимулирующего эффекта, они делают короткие быстрые затяжки, которые производят низкий уровень никотина в крови.Это стимулирует нервную передачу. Когда они хотят расслабиться, они делают глубокие затяжки, которые производят высокий уровень никотина в крови, который подавляет прохождение нервных импульсов, оказывая легкое седативное действие. В низких дозах никотин сильно усиливает действие норадреналина и дофамина в головном мозге, вызывая лекарственный эффект, типичный для психостимуляторов. В более высоких дозах никотин усиливает действие серотонина и опиатной активности, оказывая успокаивающее и обезболивающее. Никотин уникален по сравнению с большинством лекарств, поскольку его профиль меняется от стимулятора к седативному / обезболивающему при увеличении дозировки и использования.

Никотиновая жевательная резинка и пластыри доступны, как правило, в виде жевательной резинки в дозах 2 или 4 мг, которые не содержат всех остальных ингредиентов копченого табака. Они не вызывают привыкания или доставляют удовольствие, и, как утверждается, имеют меньше побочных эффектов [цитата необходима]. Происходят ли также все другие психоактивные эффекты, не было хорошо изучено

Зависимость

Современные исследования показывают, что никотин действует на мозг, вызывая ряд эффектов.В частности, было обнаружено, что его вызывающая зависимость природа показывает, что никотин активирует пути вознаграждения — схему в мозгу, которая регулирует чувство удовольствия и эйфории. [7] Дофамин — один из ключевых нейротрансмиттеров, активно участвующих в работе мозга. Исследования показывают, что, повышая уровень дофамина в цепях вознаграждения в мозгу, никотин действует как химическое вещество, вызывающее сильную зависимость. Во многих исследованиях было показано, что он вызывает большее привыкание, чем кокаин и героин, хотя хроническое лечение имеет противоположный эффект на порог вознаграждения.Как и другие наркотики, вызывающие физическую зависимость, никотин вызывает подавление выработки дофамина и других стимулирующих нейротрансмиттеров, поскольку мозг пытается компенсировать искусственную стимуляцию. Кроме того, снижается чувствительность никотиновых рецепторов ацетилхолина. Чтобы компенсировать этот компенсаторный механизм, мозг, в свою очередь, активирует количество рецепторов, запутывая свои регуляторные эффекты с компенсаторными механизмами, предназначенными для противодействия другим компенсаторным механизмам. Чистый эффект — увеличение чувствительности пути вознаграждения, в отличие от других наркотиков, вызывающих злоупотребление (а именно кокаина и героина, которые снижают чувствительность пути вознаграждения) [цитата необходима].Это изменение нейронов головного мозга сохраняется в течение месяцев после прекращения приема. Из-за увеличения чувствительности пути вознаграждения, синдром отмены никотина относительно мягкий по сравнению с отменой этанола или героина. Никотин также может вызывать зависимость у многих животных, кроме людей. Мышам вводили никотин, и при прекращении его приема у них проявляются реакции отмены. Гориллы были вынуждены курить сигареты людьми, и им трудно бросить курить.[8] Исследование показало, что воздействие никотина на мышей-подростков замедляет рост дофаминовой системы, тем самым увеличивая риск злоупотребления психоактивными веществами во взрослом возрасте. [9] От поставщиков фармацевтов и их клиентов поступают значительные неофициальные данные о зависимости от никотиновой жевательной резинки или никотиновых пластырей.

Токсикология

LD50 никотина составляет 50 мг / кг для крыс и 3 мг / кг для мышей. 40–60 мг (0,5–1,0 мг / кг) может быть смертельной дозой для взрослых людей.[10] [11] Это делает его чрезвычайно смертельным ядом. Он более токсичен, чем многие другие алкалоиды, такие как кокаин, LD50 которого составляет 95,1 мг / кг при введении мышам.

Токсикология

LD50 никотина составляет 50 мг / кг для крыс и 3 мг / кг для мышей. 40–60 мг (0,5–1,0 мг / кг) могут быть летальной дозой для взрослых людей. [10] [11] Это делает его чрезвычайно смертельным ядом. Он более токсичен, чем многие другие алкалоиды, такие как кокаин, LD50 которого составляет 95.1 мг / кг при введении мышам.

Канцерогенные свойства никотина в отдельной форме, отдельно от табачного дыма, не оценивались МАИР, и он не был отнесен к официальной группе канцерогенов. В доступной в настоящее время литературе указано, что никотин сам по себе не способствует развитию рака в здоровых тканях и не обладает мутагенными свойствами. Его тератогенные свойства еще недостаточно изучены, и, хотя вероятность врожденных дефектов, вызванных никотином, очень мала или отсутствует, производители никотинзамещающих продуктов рекомендуют проконсультироваться с врачом перед использованием никотинового пластыря или никотиновой жевательной резинки во время беременности или кормления грудью. .Однако никотин и вызываемая им повышенная холинергическая активность препятствуют апоптозу [необходима цитата], который является одним из методов, с помощью которых организм разрушает нежелательные клетки (запрограммированная гибель клеток). Поскольку апоптоз помогает удалить мутировавшие или поврежденные клетки, которые в конечном итоге могут стать злокачественными, ингибирующее действие никотина создает более благоприятную среду для развития рака. Таким образом, никотин играет косвенную роль в канцерогенезе. Также важно отметить, что его вызывающие привыкание свойства часто являются основным мотивирующим фактором курения табака, способствуя распространению рака.По крайней мере, одно исследование пришло к выводу, что воздействие никотина, а не только его компонента сигаретного дыма, может быть причиной некоторых нейропатологических изменений, наблюдаемых у младенцев, умирающих от синдрома внезапной детской смерти (СВДС). [12] Было отмечено, что большинство людей с диагнозом шизофрения курят табак. По оценкам, количество курящих шизофреников колеблется от 75% до 90%. Недавно утверждалось, что повышенный уровень курения при шизофрении может быть вызван желанием заниматься самолечением никотином.[13] [14] Более поздние исследования показали обратное: это фактор риска без долгосрочной пользы, используемый только для краткосрочных эффектов. [15] Однако исследования никотина, вводимого через пластырь или жевательную резинку, продолжаются.

Список литературы

  1. Монография по курению и борьбе против табака № 9.
  2. Американская кардиологическая ассоциация и никотиновая зависимость.
  3. Индивидуальная изменчивость метаболизма и сердечно-сосудистых эффектов никотина у человека.
  4. Анатомия и физиология человека. Элейн Н Мариеб и Катя Хоэн. 2007, Pearson Education.
  5. Фаулер Дж. С., Волков Н. Д., Ван Г. Дж., Паппас Н., Логан Дж., МакГрегор Р., Алексофф Д., Вольф А. П., Уорнер Д., Чиленто Р., Зезулкова И. (1998). «Нейрофармакологическое действие сигаретного дыма: ингибирование моноаминоксидазы B (МАО B) в головном мозге.». Журнал наркозависимых болезней . PMID 9549600.
  6. Эйнштейн, Стэнли (1989). Употребление наркотиков и алкоголя: проблемы и факторы . Спрингер, 101–118. ISBN 0306413787.
  7. http://www.nida.nih.gov/researchreports/nicotine/nicotine2.html
  8. http://www.nida.nih.gov/NIDA_notes/NNvol19N2/Early.html
  9. Нолли Е.П. И Келли Б. «Персеверация системы поощрения подростков из-за никотина: исследования с метилфенидатом., « Neurotoxicol Teratol. , 2006 Октябрь 4
  10. Окамото М., Кита Т., Окуда Х., Танака Т., Накашима Т. (1994). «Влияние старения на острую токсичность никотина у крыс». Pharmacol Toxicol. 75 (1): 1-6.
  11. IPCS INCHEM
  12. Machaalani et al. (2005) «Влияние постнатального воздействия никотина на маркеры апоптоза в развивающемся мозге поросят»
  13. Schizophr.Res. 2002
  14. г. J. Психиатрия 1995
  15. Br. J. Psychiatry 2005
  16. Cohen, David J .; Мишель Дусе, Дональд Э. Катлип, Калон К.Л. Хо, Джеффри Дж. Попма, Ричард Э. Кунц (2001). «Влияние курения на клинический и ангиографический рестеноз после чрескожного коронарного вмешательства». Тираж 104: 773.
  17. Лонгмор, М., Уилкинсон, И., Торок, Э. Оксфордский справочник по клинической медицине (пятое издание) с.232
  18. Green, JT; Ричардсон К., Маршалл Р.В., Родс Дж., Маккирди ХК, Томас Г.А., Уильямс Г.Т. (ноябрь 2000 г.). «Оксид азота опосредует терапевтический эффект никотина при язвенном колите». Aliment Pharmacol Ther 14 (11): 1429-1434. PMID: 11069313.
  19. «Курение снижает риск редкого рака», UPI, 29 марта 2001 г.
  20. Recer, Пол. «Сигареты могут быть полезны», AP, 19 мая 1998 г.
  21. Лайн, Кристина Ю.; Роберт В. Пауэрс, Мариджейн А. Крон, Роберта Б. Несс, Уильям Р. Кромблхолм, Джеймс М. Робертс (ноябрь 1991 г.). «Концентрация котинина в моче подтверждает снижение риска преэклампсии при воздействии табака». Американский журнал акушерства и гинекологии 181 (5): 908-14. PMID: 11422156.
  22. Hjern, A; Хедберг А., Хаглунд Б., Розен М. (июнь 2001 г.). «Предотвращает ли табачный дым атопические расстройства? Исследование двух поколений жителей Швеции». Clin Exp Allergy 31 (6): 908-914.PMID: 11422156.
  23. Лиза Мелтон (июнь 2006 г.). «Пламя тела». Scientific American : стр.24.
  24. Fratiglioni, L; Ван ХХ (август 2000 г.). «Курение и болезнь Паркинсона и Альцгеймера: обзор эпидемиологических исследований». Behav Brain Res 113 (1-2): 117-120. PMID: 10942038.
  25. Томпсон, Кэрол. Болезнь Альцгеймера связана с отказом от курения.
  26. Томпсон, Кэрол.Болезнь Паркинсона связана с отказом от курения.
  27. Никотин как противоэпилептическое средство в ADNFLE: исследование n-of-one.
  28. Синдром дефицита внимания с гиперактивностью. Reuters Health . Рейтер (декабрь 2001 г.). Архивировано 26 апреля 2006 года. «Никотин улучшает симптомы СДВГ. Хотя такие результаты, конечно, не должны побуждать кого-либо курить, некоторые исследования сосредоточены на преимуществах никотиновой терапии у взрослых с СДВГ.€
  29. NIH, онлайн [1]
  30. Курение сигарет и снижение веса у жителей дома престарелых [2]
.

Молекула никотина

Для просмотра молекулы никотина — >> в 3D с Jsmol

Никотин

Никотин — это алкалоид, содержащийся в семействе растений пасленовых (Solanaceae), преимущественно в табаке и коке, и в меньших количествах в томатах, картофеле, баклажанах (баклажан) и зеленом перце. Было обнаружено, что никотин составляет приблизительно 0,6-3% от сухой массы табака [1], при этом биосинтез происходит в корнях и накапливается в листьях.Он действует как химическое средство против травоядных, являясь мощным нейротоксином с особой специфичностью для насекомых; поэтому в прошлом никотин широко применялся в качестве инсектицида, и в настоящее время производные никотина, такие как имидаклоприд, продолжают широко использоваться.

В низких концентрациях (средняя сигарета дает около 1 мг абсорбированного никотина) это вещество действует как стимулятор у млекопитающих и является одним из основных факторов, определяющих свойства табака, вызывающие зависимость.По данным Американской кардиологической ассоциации, «Никотиновая зависимость исторически была одной из самых трудных для избавления от зависимости». Фармакологические и поведенческие характеристики, определяющие табачную зависимость, аналогичны характеристикам, определяющим зависимость от таких наркотиков, как героин и кокаин [2].

История и название

Никотин назван в честь табачного растения Nicotiana tabacum, которое, в свою очередь, названо в честь Жана Нико, посла Франции в Португалии, который в 1560 году отправил табак и семена из Бразилии в Париж и способствовал их использованию в медицинских целях.Никотин был впервые выделен из табака в 1828 году немецкими химиками Поссельтом и Рейманном. Его химическая эмпирическая формула была описана Мелсенсом в 1843 г., а впервые синтезирована А. Пикте и Крепье в 1893 г.

Химия

Никотин — гигроскопичная маслянистая жидкость, смешивающаяся с водой в своей основной форме. В качестве азотистого основания никотин образует соли с кислотами, которые обычно являются твердыми и водорастворимыми.Никотин легко проникает через кожу. Как показывают физические данные, никотин в форме свободного основания будет гореть при температуре ниже точки кипения, а его пары будут гореть при температуре 95 ° F на воздухе, несмотря на низкое давление пара. Из-за этого большая часть никотина сгорает при курении сигареты; тем не менее, вдоха достаточно для достижения желаемого эффекта

Фармакология

Когда никотин попадает в организм, он быстро распространяется через кровоток и может преодолевать гематоэнцефалический барьер.В среднем вещество достигает мозга при вдыхании за семь секунд. Период полураспада никотина в организме составляет около двух часов [3]. Количество никотина, вдыхаемого с табачным дымом, составляет небольшую долю от количества, содержащегося в табачных листьях. Количество никотина, усваиваемого организмом в результате курения, зависит от многих факторов, в том числе от типа табака, от того, вдыхается ли дым и от того, используется ли фильтр. Для жевательного табака, табака для окунания и нюхательного табака, которые удерживаются во рту между губой и жевательной резинкой или вводятся в нос, количество, попадающее в организм, обычно намного больше, чем при курении.Никотин метаболизируется в печени ферментами цитохрома P450 (в основном CYP2A6, а также CYP2B6). Основным метаболитом является котинин.

В CNS

Связываясь с никотиновыми рецепторами типа ЦНС, молекула никотина увеличивает уровни дофамина в цепях вознаграждения мозга. Таким образом, он активирует систему вознаграждения и вызывает чувство удовольствия, подобное тому, которое вызывается кокаином и другими стимуляторами.Исследования показали, что курение табака ингибирует моноаминоксидазу (МАО) [5], фермент, ответственный за расщепление моноаминергических нейромедиаторов, таких как дофамин, в головном мозге. В настоящее время считается, что никотин сам по себе не подавляет выработку моноаминоксидазы (МАО), но полагают, что за эту активность ответственны другие ингредиенты вдыхаемого табачного дыма. Кроме того, он активирует симпатическую нервную систему, действуя через внутренние нервы на мозговое вещество надпочечников, стимулирует высвобождение адреналина.Ацетилхолин, выделяемый преганглионарными симпатическими волокнами этих нервов, воздействует на никотиновые рецепторы ацетилхолина, вызывая выброс адреналина (и норадреналина) в кровоток.

Психоактивные эффекты Эффекты изменения настроения никотина различаются по отчетам. Сначала вызывая выброс глюкозы из печени и адреналина (адреналина) из мозгового вещества надпочечников, он вызывает стимуляцию. Пользователи сообщают о чувствах расслабления, спокойствия и бдительности. Сообщается даже, что он вызывает легкое состояние эйфории.Как следствие, снижая аппетит и повышая метаболизм, некоторые курильщики могут похудеть. Это также позволяет стимулировать ротовую полость без еды, а вкус табачного дыма может обуздать аппетит. [Цитата необходима]

Когда вы выкуриваете сигарету, богатая никотином кровь проходит из легких в мозг в течение семи секунд и немедленно стимулирует высвобождение многих химических посредников, включая ацетилхолин, норэпинефрин, адреналин, вазопрессин, аргинин, дофамин и бета-эндорфин.Это приводит к усилению удовольствия, уменьшению беспокойства и состоянию бдительного расслабления. Никотин улучшает концентрацию и обучаемость за счет увеличения содержания ацетилхолина. Он также повышает внимательность из-за повышения уровня ацетилхолина и норадреналина. Возбуждение усиливается за счет повышения уровня норэпинефрина. Боль уменьшается за счет повышения уровня ацетилхолина и бета-эндорфина. Беспокойство уменьшается за счет повышения уровня бета-эндорфина. Эффект никотина длится от пяти минут до двух часов. Большинство сигарет (в вдыхаемом дыме) содержат 0.От 1 до 2,8 миллиграммов никотина. [Ссылка]

Исследования [6] показывают, что, когда курильщики хотят добиться стимулирующего эффекта, они делают короткие быстрые затяжки, которые производят низкий уровень никотина в крови. Это стимулирует нервную передачу. Когда они хотят расслабиться, они делают глубокие затяжки, которые производят высокий уровень никотина в крови, который подавляет прохождение нервных импульсов, оказывая легкое седативное действие. В низких дозах никотин сильно усиливает действие норадреналина и дофамина в головном мозге, вызывая лекарственный эффект, типичный для психостимуляторов.В более высоких дозах никотин усиливает действие серотонина и опиатной активности, оказывая успокаивающее и обезболивающее. Никотин уникален по сравнению с большинством лекарств, поскольку его профиль меняется от стимулятора к седативному / обезболивающему при увеличении дозировки и использования.

Никотиновая жевательная резинка и пластыри доступны, как правило, в виде жевательной резинки в дозах 2 или 4 мг, которые не содержат всех остальных ингредиентов копченого табака. Они не вызывают привыкания или доставляют удовольствие, и, как утверждается, имеют меньше побочных эффектов [цитата необходима].Возникают ли также все другие психоактивные эффекты, не было хорошо изучено

Зависимость

Современные исследования показывают, что никотин действует на мозг, вызывая ряд эффектов. В частности, было обнаружено, что его вызывающая зависимость природа показывает, что никотин активирует пути вознаграждения — схему в мозгу, которая регулирует чувство удовольствия и эйфории. [7] Дофамин — один из ключевых нейротрансмиттеров, активно участвующих в работе мозга.Исследования показывают, что, повышая уровень дофамина в цепях вознаграждения в мозгу, никотин действует как химическое вещество, вызывающее сильную зависимость. Во многих исследованиях было показано, что он вызывает большее привыкание, чем кокаин и героин, хотя хроническое лечение имеет противоположный эффект на порог вознаграждения. Как и другие наркотики, вызывающие физическую зависимость, никотин вызывает подавление выработки дофамина и других стимулирующих нейротрансмиттеров, поскольку мозг пытается компенсировать искусственную стимуляцию.Кроме того, снижается чувствительность никотиновых рецепторов ацетилхолина. Чтобы компенсировать этот компенсаторный механизм, мозг, в свою очередь, активирует количество рецепторов, запутывая свои регуляторные эффекты с компенсаторными механизмами, предназначенными для противодействия другим компенсаторным механизмам. Чистый эффект — увеличение чувствительности пути вознаграждения, в отличие от других наркотиков, вызывающих злоупотребление (а именно кокаина и героина, которые снижают чувствительность пути вознаграждения) [цитата необходима]. Это изменение нейронов головного мозга сохраняется в течение месяцев после прекращения приема.Из-за увеличения чувствительности пути вознаграждения, синдром отмены никотина относительно мягкий по сравнению с отменой этанола или героина. Никотин также может вызывать зависимость у многих животных, кроме людей. Мышам вводили никотин, и при прекращении его приема у них проявляются реакции отмены. Гориллы были вынуждены курить сигареты людьми, и им трудно бросить курить. [8] Исследование показало, что воздействие никотина у мышей-подростков замедляет рост дофаминовой системы, тем самым увеличивая риск злоупотребления психоактивными веществами во взрослом возрасте.[9] От поставщиков фармацевтов и их клиентов поступают важные неофициальные данные о зависимости от никотиновой жевательной резинки или никотиновых пластырей.

Токсикология

LD50 никотина составляет 50 мг / кг для крыс и 3 мг / кг для мышей. 40–60 мг (0,5–1,0 мг / кг) могут быть летальной дозой для взрослых людей. [10] [11] Это делает его чрезвычайно смертельным ядом. Он более токсичен, чем многие другие алкалоиды, такие как кокаин, LD50 которого составляет 95,1 мг / кг при введении мышам.

Токсикология

LD50 никотина составляет 50 мг / кг для крыс и 3 мг / кг для мышей. 40–60 мг (0,5–1,0 мг / кг) могут быть летальной дозой для взрослых людей. [10] [11] Это делает его чрезвычайно смертельным ядом. Он более токсичен, чем многие другие алкалоиды, такие как кокаин, LD50 которого составляет 95,1 мг / кг при введении мышам.

Канцерогенные свойства никотина в отдельной форме, отдельно от табачного дыма, не оценивались МАИР, и он не был отнесен к официальной группе канцерогенов.В доступной в настоящее время литературе указано, что никотин сам по себе не способствует развитию рака в здоровых тканях и не обладает мутагенными свойствами. Его тератогенные свойства еще недостаточно изучены, и, хотя вероятность врожденных дефектов, вызванных никотином, очень мала или отсутствует, производители никотинзамещающих продуктов рекомендуют проконсультироваться с врачом перед использованием никотинового пластыря или никотиновой жевательной резинки во время беременности или кормления грудью. . Однако никотин и вызываемая им повышенная холинергическая активность препятствуют апоптозу [необходима цитата], который является одним из методов, с помощью которых организм разрушает нежелательные клетки (запрограммированная гибель клеток).Поскольку апоптоз помогает удалить мутировавшие или поврежденные клетки, которые в конечном итоге могут стать злокачественными, ингибирующее действие никотина создает более благоприятную среду для развития рака. Таким образом, никотин играет косвенную роль в канцерогенезе. Также важно отметить, что его вызывающие привыкание свойства часто являются основным мотивирующим фактором курения табака, способствуя распространению рака. По крайней мере, одно исследование пришло к выводу, что воздействие никотина, а не просто компонента сигаретного дыма, может быть причиной некоторых нейропатологических изменений, наблюдаемых у младенцев, умирающих от синдрома внезапной детской смерти (СВДС).[12] Было отмечено, что большинство людей с диагнозом шизофрения курят табак. По оценкам, количество курящих шизофреников колеблется от 75% до 90%. Недавно утверждалось, что повышенный уровень курения при шизофрении может быть вызван желанием заниматься самолечением никотином. [13] [14] Более поздние исследования показали обратное: это фактор риска без долгосрочной пользы, используемый только для краткосрочных эффектов. [15] Однако исследования никотина, вводимого через пластырь или жевательную резинку, продолжаются.

Список литературы

  1. Монография по курению и борьбе против табака № 9.
  2. Американская кардиологическая ассоциация и никотиновая зависимость.
  3. Индивидуальная изменчивость метаболизма и сердечно-сосудистых эффектов никотина у человека.
  4. Анатомия и физиология человека. Элейн Н Мариеб и Катя Хоэн. 2007, Pearson Education.
  5. Фаулер Дж. С., Волков Н. Д., Ван Г. Дж., Паппас Н., Логан Дж., МакГрегор Р., Алексофф Д., Вольф А. П., Уорнер Д., Чиленто Р., Зезулкова И. (1998). «Нейрофармакологические действия сигаретного дыма: ингибирование моноаминоксидазы В головного мозга (МАО В)». Журнал аддиктивных болезней . PMID 9549600.
  6. Эйнштейн, Стэнли (1989). Употребление наркотиков и алкоголя: проблемы и факторы . Спрингер, 101–118. ISBN 0306413787.
  7. http://www.nida.nih.gov/researchreports/nicotine/nicotine2.html
  8. http://www.nida.nih.gov/NIDA_notes/NNvol19N2/Early.html
  9. Нолли Е.П. И Келли Б. «Персеверация системы поощрения подростков из-за никотина: исследования с метилфенидатом», Neurotoxicol Teratol. , октябрь 2006 г. 4
  10. Окамото М., Кита Т., Окуда Х., Танака Т., Накашима Т. (1994). «Влияние старения на острую токсичность никотина у крыс». Pharmacol Toxicol. 75 (1): 1-6.
  11. IPCS INCHEM
  12. Machaalani et al. (2005) «Влияние постнатального воздействия никотина на апоптотические маркеры в развивающемся мозге поросят»
  13. Schizophr. Res. 2002
  14. Am. J. Психиатрия 1995
  15. Br.J. Psychiatry 2005
  16. Cohen, David J .; Мишель Дусе, Дональд Э. Катлип, Калон К.Л. Хо, Джеффри Дж. Попма, Ричард Э. Кунц (2001). «Влияние курения на клинический и ангиографический рестеноз после чрескожного коронарного вмешательства». Тираж 104: 773.
  17. Лонгмор, М., Уилкинсон, И., Торок, Э. Оксфордский справочник по клинической медицине (пятое издание) с. 232
  18. Зеленый, JT; Ричардсон К., Маршалл Р.В., Родс Дж., Маккирди ХК, Томас Г.А., Уильямс Г.Т. (ноябрь 2000 г.).«Оксид азота опосредует терапевтический эффект никотина при язвенном колите». Aliment Pharmacol Ther 14 (11): 1429-1434. PMID: 11069313. Проверено 6 ноября 2006 г.
  19. «Курение снижает риск редкого рака», UPI, 29 марта 2001 г.
  20. Recer, Пол. «Сигареты могут быть полезны», AP, 19 мая 1998 г.
  21. Lain, Kristine Y .; Роберт В. Пауэрс, Мариян А. Крон, Роберта Б. Несс, Уильям Р.Кромблхолм, Джеймс М. Робертс (ноябрь 1991 г.). «Концентрация котинина в моче подтверждает снижение риска преэклампсии при воздействии табака». Американский журнал акушерства и гинекологии 181 (5): 908-14. PMID: 11422156. Проверено 6 ноября 2006 г.
  22. Hjern, A; Хедберг А., Хаглунд Б., Розен М. (июнь 2001 г.). «Предотвращает ли табачный дым атопические расстройства? Исследование двух поколений жителей Швеции». Clin Exp Allergy 31 (6): 908-914.PMID: 11422156. Проверено 6 ноября 2006 г.
  23. Лиза Мелтон (июнь 2006 г.). «Пламя тела». Scientific American : стр.24.
  24. Fratiglioni, L; Ван ХХ (август 2000 г.). «Курение и болезнь Паркинсона и Альцгеймера: обзор эпидемиологических исследований». Behav Brain Res 113 (1-2): 117-120. PMID: 10942038. Проверено 6 ноября 2006 г.
  25. Томпсон, Кэрол. Болезнь Альцгеймера связана с отказом от курения.Проверено 6 ноября 2006.
  26. Томпсон, Кэрол. Болезнь Паркинсона связана с отказом от курения.
  27. Никотин как противоэпилептическое средство в ADNFLE: исследование n-of-one.
  28. Синдром дефицита внимания с гиперактивностью. Reuters Health . Рейтер (декабрь 2001 г.). Архивировано 26 апреля 2006 года. «Никотин улучшает симптомы СДВГ. Хотя такие результаты, конечно, не должны побуждать кого-либо курить, некоторые исследования сосредоточены на преимуществах никотиновой терапии у взрослых с СДВГ.€
  29. NIH, онлайн по адресу [1]
  30. Курение сигарет и снижение веса у жителей дома престарелых [2]
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *