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Die unterschiedlichen (positiven und negativen) Auswirkungen von Nikotin auf das Gehirn

WISSENSCHAFTENBIOLOGIEDie unterschiedlichen (positiven und negativen) Auswirkungen von Nikotin auf das Gehirn

Nikotin hat eine breite Palette neurophysiologischer Wirkungen, von denen nicht alle negativ sind, trotz der weit verbreiteten Meinung, dass Nikotin eine vereinfacht schädliche Substanz ist. Nikotin hat verschiedene prokognitive Wirkungen und wurde sogar in der transdermalen Therapie verwendet, um die Aufmerksamkeit, das Gedächtnis und die psychomotorische Geschwindigkeit bei leichten kognitiven Beeinträchtigungen zu verbessern1. Darüber hinaus werden Nikotinrezeptoragonisten zur Behandlung von Schizophrenie und Alzheimer untersucht2 Dies zeigt, dass die Wirkungen des Moleküls komplex sind und nicht schwarz-weiß, wie es in den Medien beschrieben wird.

Nikotin ist ein Stimulans des zentralen Nervensystems3 mit positiven und negativen Auswirkungen auf das Gehirn (die Beurteilung von positiv und negativ, definiert durch Auswirkungen auf das Verhalten, die sozial als produktiv für das Wohlbefinden des Einzelnen gelten, wobei subjektiv positive Effekte ein gesteigertes Wohlbefinden des Einzelnen in der Gesellschaft darstellen). Nikotin beeinflusst die Signalübertragung verschiedener Neurotransmitter im Gehirn4, wirkt hauptsächlich über Nikotinrezeptoren des Neurotransmitters Acetylcholin5 und seine suchterzeugenden Eigenschaften resultieren aus seiner Stimulation der Dopaminfreisetzung im Nucleus accumbens6 in dem Teil des Gehirns, der als basales Vorderhirn bekannt ist, der die subjektive Erfahrung von Freude (Belohnung) erzeugt und die Erzeugung von Suchtverhalten ermöglicht7 wie Kettenrauchen.

Nikotin ist ein Agonist von nikotinergen Acetylcholin (nACh)-Rezeptoren, die ionotrop sind (Agonismus induziert die Öffnung bestimmter Ionenkanäle).8. Dieser Artikel schließt Rezeptoren aus, die an neuromuskulären Verbindungen gefunden werden. Acetylcholin agonisiert beide Arten von Acetylcholinrezeptoren: nikotinische und muskarinische Rezeptoren, die metabotrop sind (Agonismus induziert eine Reihe von Stoffwechselschritten)9. Stärke und Wirksamkeit von pharmakologischen Wirkstoffen auf Rezeptoren sind multifaktoriell, einschließlich Bindungsaffinität, Fähigkeit, agonistische Wirkungen hervorzurufen (wie die Induktion von Gentranskription), Wirkung auf den Rezeptor (einige Agonisten können eine Herunterregulierung des Rezeptors verursachen), Dissoziation vom Rezeptor usw10. Im Fall von Nikotin gilt es im Allgemeinen als mindestens ein mäßig starker nACh-Rezeptoragonist11, denn trotz massiver chemischer Strukturunterschiede von Nikotin und Acetylcholin enthalten beide Moleküle eine Region mit einem Stickstoffkation (positiv geladener Stickstoff) und eine weitere Wasserstoffbrücken-Akzeptorregion12.

Der nACh-Rezeptor besteht aus 5 Polypeptid-Untereinheiten und Mutationen in den Polypeptidketten-Untereinheiten, die einen begrenzten Agonismus der nACh-Rezeptoren verursachen, können unterschiedliche neurologische Pathologien wie Epilepsie, geistige Behinderung und kognitive Defizite verursachen13. Bei der Alzheimer-Krankheit werden die nACh-Rezeptoren herunterreguliert14, aktuell Raucher sind mit einem um 60 % reduzierten Risiko für die Parkinson-Krankheit verbunden15, Medikamente, die den nACh-Agonismus im Gehirn erhöhen, werden zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit eingesetzt16 (nACh-Agonisten werden derzeit zur Behandlung von Alzheimer entwickelt17) und die Tatsache, dass Nikotin in niedrigen bis mittleren Dosen ein kognitiver Funktionsverstärker ist18 betont die Bedeutung des nACh-Rezeptoragonismus für eine optimale kognitive Funktion.

Die wichtigsten Gesundheitsprobleme beim Rauchen sind Krebs und Herzkrankheiten19. Die Risiken des Rauchens müssen jedoch nicht dieselben sein wie die Risiken der Aufnahme von Nikotin ohne Tabak, beispielsweise durch das Verdampfen von Nikotinflüssigkeit oder das Kauen von Nikotinkaugummi. Die kardiovaskuläre Toxizität des Nikotinkonsums ist deutlich geringer als die des Zigarettenrauchens20. Kurz- und längerfristiger Nikotinkonsum neigt dazu, die Ablagerung von arteriellen Plaques nicht zu beschleunigen20 kann aber aufgrund der gefäßverengenden Wirkung von Nikotin immer noch ein Risiko darstellen20. Weiterhin wurde die Genotoxizität (daher Karzinogenität) von Nikotin getestet. Bestimmte Assays zur Bewertung der Genotoxizität von Nikotin zeigen eine potenzielle Karzinogenität durch Chromosomenaberrationen und Schwesterchromatidaustausch bei Nikotinkonzentrationen, die nur 2 bis 3 Mal höher sind als die Nikotinkonzentrationen im Serum von Rauchern21. Eine Studie über die Wirkung von Nikotin auf menschliche Lymphozyten zeigte jedoch keine Wirkung21 Dies kann jedoch anormal sein, wenn man bedenkt, dass die durch Nikotin verursachte DNA-Schädigung bei gleichzeitiger Inkubation mit einem nACh-Rezeptorantagonisten abnimmt21 Dies deutet darauf hin, dass die Verursachung von oxidativem Stress durch Nikotin von der Aktivierung des nACh-Rezeptors selbst abhängig sein könnte21.

Längerer Nikotinkonsum kann zu einer Desensibilisierung der nACh-Rezeptoren führen22 da endogenes Acetylcholin durch das Enzym Acetylcholinesterase metabolisiert werden kann, während Nikotin dies nicht kann, was zu einer verlängerten Rezeptorbindung führt22. Bei Mäusen, die 6 Monate lang nikotinhaltigen Dämpfen ausgesetzt waren, war der Dopamingehalt im frontalen Kortex (FC) signifikant erhöht, während der Dopamingehalt im Striatum (STR) signifikant erniedrigt war23. Es gab keinen signifikanten Einfluss auf die Serotoninkonzentrationen23. Glutamat (ein erregender Neurotransmitter) war sowohl bei FC als auch bei STR und GABA (ein hemmender Neurotransmitter war bei beiden mäßig verringert)23. Da GABA die Dopaminfreisetzung hemmt, während Glutamat sie verstärkt23, die signifikante dopaminerge Aktivierung des mesolimbischen Signalwegs24 (verbunden mit Belohnung und Verhalten25) und freisetzende Wirkung von Nikotin auf körpereigene Opioide26 kann die hohe Abhängigkeit von Nikotin und die Entwicklung von Suchtverhalten erklären. Schließlich kann der Anstieg der Dopamin- und nACh-Rezeptoraktivierung die Verbesserungen der motorischen Reaktion durch Nikotin in Tests der fokussierten und anhaltenden Aufmerksamkeit und des Erkennungsgedächtnisses erklären27.

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