Nikotien se wisselende (positiewe en negatiewe) effekte op die brein

Nikotien het 'n groot verskeidenheid neurofisiologiese effekte, wat nie almal negatief is nie, ondanks die algemene opinie van nikotien as 'n simplisties skadelike stof. Nikotien het verskeie pro-kognitiewe effekte en is selfs in transdermale terapie gebruik om aandag, geheue en psigomotoriese spoed in ligte kognitiewe inkorting te verbeter¹. Verder word nikotienreseptoragoniste ondersoek vir behandeling in skisofrenie en Alzheimer se siekte² wat wys dat die molekule se effekte kompleks is, nie swart en wit soos dit in die media beskryf word nie.

Nikotien is 'n sentrale senuweestelsel stimulant³ met positiewe en negatiewe uitwerking op die brein (die oordeel van positief en negatief gedefinieer deur effekte op gedrag wat sosiaal beskou word as produktief vir die welstand van individue, met subjektiewe positiewe effekte wat verhoogde welstand van individue in die samelewing verteenwoordig). Nikotien beïnvloed sein van verskeie neurotransmitters in die brein⁴, wat hoofsaaklik deur nikotienreseptore van die neuro-oordragstof asetielcholien optree⁵ en sy verslawende kenmerke spruit uit die stimulering van dopamienvrystelling in die nucleus accumbens⁶ in die deel van die brein bekend as die basale voorbrein wat die subjektiewe ervaring van plesier (beloning) skep wat die skepping van verslawende gedrag moontlik maak⁷ soos kettingrook.

Nikotien is 'n agonis van nikotienasetielcholien (nACh) reseptore wat ionotropies is (agonisme veroorsaak opening van sekere ioonkanale)⁸. Hierdie artikel sal reseptore wat by neuromuskulêre aansluitings gevind word, uitsluit. Asetielcholien agoniseer beide tipes asetielcholienreseptore: nikotien- en muskarienreseptore wat metabotropies is (agonisme veroorsaak 'n reeks metaboliese stappe)⁹. Die sterkte en doeltreffendheid van farmakologiese middels op reseptore is multifaktoriaal, insluitend bindingsaffiniteit, vermoë om agonistiese effek te veroorsaak (soos die indusering van geentranskripsie), effek op reseptor (sommige agoniste kan reseptorafregulering veroorsaak), dissosiasie van reseptor, ens.¹⁰. In die geval van nikotien word dit oor die algemeen beskou as ten minste 'n matige sterk nACh-reseptoragonis¹¹, want ten spyte van massiewe chemiese struktuur verskille in nikotien en asetielcholien, bevat beide molekules 'n gebied met 'n stikstof katioon (positief gelaaide stikstof), en 'n ander waterstofbinding aanvaar gebied¹².

Die nACh-reseptor bestaan ​​uit 5 polipeptiedsubeenhede en mutasies in die polipeptiedkettingsubeenhede wat beperkte agonisme van nACh-reseptore veroorsaak kan verskillende neurologiese patologieë soos epilepsie, verstandelike gestremdheid en kognitiewe tekorte veroorsaak¹³. In Alzheimer se siekte word nACh-reseptore afgereguleer¹⁴, huidige rokers word geassosieer met 60% verminderde risiko van Parkinson se siekte¹⁵, dwelms wat nACh agonisme in die brein verhoog, word gebruik om Alzheimer se siekte te behandel¹⁶ (nACh-agoniste word tans ontwikkel om Alzheimer se siekte te behandel¹⁷) en die feit dat nikotien 'n kognitiewe funksie versterker is teen lae tot matige dosisse¹⁸ beklemtoon die belangrikheid van nACh reseptor agonisme vir optimale kognitiewe funksie.

Die primêre gesondheidsorg oor rook is kanker en hartsiektes¹⁹. Die risiko's van rook hoef egter nie dieselfde te wees as die risiko's van die inname van nikotien sonder tabak nie, soos deur verdamping van nikotienvloeistof of kou van nikotiengom. Kardiovaskulêre toksisiteit van nikotienverbruik is aansienlik laer as dié van sigaretrook²⁰. Kort en langer termyn nikotiengebruik is geneig om nie arteriële plaakafsetting te versnel nie²⁰ maar kan steeds 'n risiko wees as gevolg van nikotien se vasokonstriktiewe effekte²⁰. Verder is die genotoksisiteit (dus karsinogenisiteit) van nikotien getoets. Sekere toetse wat genotoksisiteit van nikotien evalueer, toon potensiële karsinogenisiteit deur chromosomale afwykings en susterchromatied-uitruiling by nikotienkonsentrasies slegs 2 tot 3 keer hoër as rokerserum nikotienkonsentrasies²¹. 'n Studie van nikotien se uitwerking op menslike limfosiete het egter geen effek getoon nie²¹ maar dit kan abnormaal wees in die lig van die afname in DNA-skade wat deur nikotien veroorsaak word wanneer dit saam met 'n nACh-reseptorantagonis geïnkubeer word²¹ wat daarop dui dat die oorsaak van oksidatiewe stres deur nikotien afhanklik kan wees van die aktivering van die nACh-reseptor self²¹.

Langdurige nikotiengebruik kan desensibilisering van nACh-reseptore veroorsaak²² aangesien endogene asetielcholien deur die asetielcholienesterase-ensiem gemetaboliseer kan word terwyl nikotien nie kan nie, dus lei tot langdurige reseptorbinding²². In muise wat vir 6 maande aan nikotienbevattende dampe blootgestel is, was dopamieninhoud in die frontale korteks (FC) aansienlik verhoog, terwyl dopamieninhoud in die striatum (STR) aansienlik verlaag is.²³. Daar was geen betekenisvolle effek op serotonienkonsentrasies nie²³. Glutamaat ('n opwindende neurotransmitter) was matig verhoog in beide die FC en die STR en GABA ('n inhiberende neurotransmitter was matig verminder in beide²³. Aangesien GABA dopamienvrystelling inhibeer terwyl glutamaat dit versterk²³, die beduidende dopaminerge aktivering van die mesolimbiese pad²⁴ (geassosieer met beloning en gedrag²⁵) en die vrystelling van effek van nikotien op endogene opioïede²⁶ kan die hoë verslawing van nikotien en ontwikkeling van verslawende gedrag verklaar. Laastens kan die toename in dopamien- en nACh-reseptoraktivering die verbeterings van nikotien in motoriese reaksie verklaar in toetse van gefokusde en volgehoue ​​aandag, en herkenningsgeheue²⁷.

***

Verwysings:

1. Newhouse P., Kellar, K., et al 2012. Nikotienbehandeling van ligte kognitiewe inkorting. 'N 6-maande dubbelblinde proef kliniese proef. Neurologie. 2012 10 Jan; 78(2): 91–101. DOI: https://doi.org/10.1212/WNL.0b013e31823efcbb   

2. Woodruff-Pak DS. en Gould TJ., 2002. Neuronale nikotiniese asetielcholienreseptore: betrokkenheid by Alzheimersiekte en skisofrenie. Gedrags- en kognitiewe neurowetenskapresensies. Volume: 1 uitgawe: 1, bladsy(e): 5-20 Uitgawe gepubliseer: 1 Maart 2002. DOI: https://doi.org/10.1177/1534582302001001002   

3. PubChem [Internet]. Bethesda (MD): Nasionale Biblioteek van Geneeskunde (VS), Nasionale Sentrum vir Biotegnologie-inligting; 2004-. PubChem verbinding Opsomming vir CID 89594, Nikotien; [aangehaal 2021 8 Mei]. Beskikbaar van: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Nicotine 

4. Quattrocki E, Baird A, Yurgelun-Todd D. Biologiese aspekte van die verband tussen rook en depressie. Harv Rev Psigiatrie. 2000 Sep;8(3):99-110. PMID: 10973935. Aanlyn beskikbaar by https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10973935/  

5. Benowitz NL (2009). Farmakologie van nikotien: verslawing, rookgeïnduseerde siekte en terapeutika. Jaarlikse oorsig van farmakologie en toksikologie, 49, 57-71. https://doi.org/10.1146/annurev.pharmtox.48.113006.094742  

6. Fu Y, Matta SG, Gao W, Brower VG, Sharp BM. Sistemiese nikotien stimuleer dopamienvrystelling in nucleus accumbens: herevaluering van die rol van N-metiel-D-aspartaatreseptore in die ventrale tegmentale area. J Pharmacol Exp Ther. 2000 Aug;294(2):458-65. PMID: 10900219. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10900219/  

7. Di Chiara, G., Bassareo, V., Fenu, S., De Luca, MA, Spina, L., Cadoni, C., Acquas, E., Carboni, E., Valentini, V., & Lecca, D. (2004). Dopamien en dwelmverslawing: die nucleus accumbens dopverbinding. Neuro Farmacologie, 47 byv 1, 227-241. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2004.06.032  

8. Albuquerque, EX, Pereira, EF, Alkondon, M., & Rogers, SW (2009). Soogdier nikotien asetielcholien reseptore: van struktuur tot funksie. Fisiologiese resensies, 89(1), 73-120. https://doi.org/10.1152/physrev.00015.2008  

9. Chang en Neumann, 1980. Asetielcholienreseptor. Molecular Aspects of Bioelectricity, 1980. Aanlyn beskikbaar by https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/acetylcholine-receptor Toegang op 07 Mei 2021.   

10. Kelly A Berg, William P Clarke, Maak sin van farmakologie: omgekeerde agonisme en funksionele selektiwiteit, Internasionale Tydskrif vir Neuropsigofarmakologie, Volume 21, Uitgawe 10, Oktober 2018, Bladsye 962-977, https://doi.org/10.1093/ijnp/pyy071 

11. Rang & Dale's Pharmacology, International Edition Rang, Humphrey P.; Dale, Maureen M.; Ritter, James M.; Blom, Rod J.; Henderson, Graeme 11: 
    https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Rod+Flower%3B+Humphrey+P.+Rang%3B+Maureen+M.+Dale%3B+Ritter%2C+James+M.+%282007%29%2C+Rang+%26+Dale%27s+pharmacology%2C+Edinburgh%3A+Churchill+Livingstone%2C&btnG=  

12. Dani JA (2015). Neuronale Nikotien Asetielcholien Reseptor Struktuur en Funksie en Reaksie op Nikotien. Internasionale oorsig van neurobiologie, 124, 3-19. https://doi.org/10.1016/bs.irn.2015.07.001  

13. Steinlein OK, Kaneko S, Hirose S. Nikotiniese asetielcholienreseptormutasies. In: Noebels JL, Avoli M, Rogawski MA, et al., redakteurs. Jasper se basiese meganismes van die epilepsie [Internet]. 4de uitgawe. Bethesda (MD): Nasionale Sentrum vir Biotegnologie-inligting (VS); 2012. Beskikbaar vanaf: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK98138/ 

14. Narahashi, T., Marszalec, W., Moriguchi, S., Yeh, JZ, & Zhao, X. (2003). Unieke meganisme van werking van Alzheimer-middels op brein nikotien asetielcholien reseptore en NMDA reseptore. lewenswetenskappe, 74(2-3), 281-291. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2003.09.015 

15. Mappin-Kasirer B., Pan H., et al 2020. Tabakrook en die risiko van Parkinson-siekte. 'n 65-jaar-opvolg van 30,000 94 manlike Britse dokters. Neurologie. Vol. 20 nr. 2132 e2138e32371450. PubMed: XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000009437 

16. Ferreira-Vieira, TH, Guimaraes, IM, Silva, FR, & Ribeiro, FM (2016). Alzheimer se siekte: gerig op die cholinergiese stelsel. Huidige neurofarmakologie, 14(1), 101-115. https://doi.org/10.2174/1570159×13666150716165726 

17. Lippiello PM, Caldwell WS, Marks MJ, Collins AC (1994) Ontwikkeling van nikotiniese agoniste vir die behandeling van Alzheimer se siekte. In: Giacobini E., Becker RE (eds) Alzheimersiekte. Vooruitgang in Alzheimer-siekteterapie. Birkhäuser Boston. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-8149-9_31 

18. Valentine, G., & Sofuoglu, M. (2018). Kognitiewe effekte van nikotien: onlangse vordering. Huidige neurofarmakologie, 16(4), 403-414. https://doi.org/10.2174/1570159X15666171103152136 

19. CDC 2021. Gesondheidseffekte van sigaretrook. Aanlyn beskikbaar by https://www.cdc.gov/tobacco/data_statistics/fact_sheets/health_effects/effects_cig_smoking/index.htm Toegang op 07 Mei 2021.  

20. Benowitz, NL, & Burbank, AD (2016). Kardiovaskulêre toksisiteit van nikotien: Implikasies vir elektroniese sigaretgebruik. Tendense in kardiovaskulêre medisyne, 26(6), 515-523. https://doi.org/10.1016/j.tcm.2016.03.001 

21. Sanner, T., & Grimsrud, TK (2015). Nikotien: Karsinogeniteit en effekte op reaksie op kankerbehandeling - 'n oorsig. Grense in onkologie, 5196. https://doi.org/10.3389/fonc.2015.00196 

22. Dani JA (2015). Neuronale Nikotien Asetielcholien Reseptor Struktuur en Funksie en Reaksie op Nikotien. Internasionale oorsig van neurobiologie, 124, 3-19. https://doi.org/10.1016/bs.irn.2015.07.001 

23. Alasmari F., Alexander LEC., et al 2019. Effekte van chroniese inaseming van elektroniese sigaretdamp wat nikotien bevat op neurotransmitters in die frontale korteks en striatum van C57BL/6-muise. Voorkant. Pharmacol., 12 Augustus 2019. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2019.00885 

24. Clarke PB (1990). Mesolimbiese dopamienaktivering - die sleutel tot nikotienversterking?. Ciba Foundation simposium, 152, 153-168. https://doi.org/10.1002/9780470513965.ch9 

25. Science Direct 2021. Mesolimbiese pad. Aanlyn beskikbaar by https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/mesolimbic-pathway Toegang op 07 Mei 2021.  

26. Hadjiconstantinou M. en Neff N., 2011. Nikotien en endogene opioïede: Neurochemiese en farmakologiese bewyse. Neurofarmakologie. Jaargang 60, Uitgawe 7–8, Junie 2011, Bladsye 1209-1220. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2010.11.010  

27. Ernst M., Matochik J., et al 2001. Effek van nikotien op breinaktivering tydens uitvoering van 'n werkgeheue-taak. Proceedings of the National Academy of Sciences Apr 2001, 98 (8) 4728-4733; DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.061369098  
     

***