Различное (положительное и отрицательное) влияние никотина на мозг

Никотин обладает множеством нейрофизиологических эффектов, не все из которых являются отрицательными, несмотря на широко распространенное мнение о никотине как о вредном веществе. Никотин обладает различными прокогнитивными эффектами и даже использовался в трансдермальной терапии для улучшения внимания, памяти и психомоторной скорости при легких когнитивных нарушениях.¹. Кроме того, агонисты никотиновых рецепторов исследуются для лечения шизофрении и Болезнь Альцгеймера² показывая, что эффекты молекулы сложные, а не черно-белые, как это описано в СМИ.

Никотин является центральным нервная система стимулятор³ с положительным и отрицательным воздействием на мозг (суждение о положительном и отрицательном, определяемое воздействием на поведение которые в социальном плане считаются продуктивными для благополучия людей, а субъективные положительные эффекты отражают повышение благосостояния людей в обществе). Никотин влияет на передачу сигналов различных нейротрансмиттеров в мозге⁴, в первую очередь действуя через никотиновые рецепторы нейромедиатора ацетилхолина⁵ и его характеристики привыкания возникают из-за его стимуляции высвобождения дофамина в прилежащем ядре⁶ в части мозга, известной как базальный передний мозг, которая создает субъективное переживание удовольствия (награды), позволяя создавать аддиктивное поведение⁷ например, непрерывное курение.

Никотин является агонистом никотиновых ацетилхолиновых (nACh) рецепторов, которые являются ионотропными (агонизм вызывает открытие определенных ионных каналов)⁸. В этой статье будут исключены рецепторы, обнаруженные в нервно-мышечных соединениях. Ацетилхолин агонизирует оба типа рецепторов ацетилхолина: никотиновые и мускариновые рецепторы, которые являются метаботропами (агонизм вызывает ряд метаболических стадий)⁹. Сила и эффективность фармакологических агентов на рецепторы являются многофакторными, включая аффинность связывания, способность вызывать агонистический эффект (например, индуцирование транскрипции гена), действие на рецептор (некоторые агонисты могут вызывать подавление рецептора), диссоциацию от рецептора и т. Д.¹⁰. В случае никотина его обычно считают, по крайней мере, умеренно сильным агонистом рецептора nACh.¹¹, потому что, несмотря на значительные различия в химической структуре никотина и ацетилхолина, обе молекулы содержат область с катионом азота (положительно заряженный азот) и еще одну область акцептора водородной связи.¹².

Рецептор nACh состоит из 5 полипептидных субъединиц, и мутации в субъединицах полипептидной цепи, вызывающие ограниченный агонизм рецепторов nACh, могут вызывать различные неврологические патологии, такие как эпилепсия, умственная отсталость и когнитивные нарушения.¹³. При болезни Альцгеймера активность рецепторов nACh снижается.¹⁴, ток курильщики связаны с 60% снижением риска болезни Паркинсона¹⁵, препараты, увеличивающие агонизм nACh в головном мозге, используются для лечения болезни Альцгеймера¹⁶ (агонисты nACh в настоящее время разрабатываются для лечения болезни Альцгеймера.¹⁷) и тот факт, что никотин усиливает когнитивные функции в малых и средних дозах.¹⁸ подчеркивает важность агонизма рецепторов nACh для оптимальной когнитивной функции.

Основными проблемами для здоровья в связи с курением являются рак и сердечные заболевания.¹⁹. Однако риски курения не обязательно должны быть такими же, как риски употребления никотина без табака, например, при испарении никотиновой жидкости или жевании никотиновой резинки. Кардиоваскулярная токсичность потребления никотина значительно ниже, чем курения сигарет.²⁰. Краткосрочное и долгосрочное употребление никотина, как правило, не ускоряет отложение артериальных бляшек.²⁰ но все же может быть риск из-за сосудосуживающего действия никотина²⁰. Кроме того, была проверена генотоксичность (следовательно, канцерогенность) никотина. Некоторые анализы, оценивающие генотоксичность никотина, показывают потенциальную канцерогенность за счет хромосомных аберраций и обмена сестринских хроматид при концентрациях никотина, только в 2–3 раза превышающих концентрации никотина в сыворотке крови курильщиков.²¹. Однако исследование влияния никотина на лимфоциты человека не показало никакого эффекта.²¹ но это может быть аномально, учитывая уменьшение повреждений ДНК, вызванных никотином, при совместной инкубации с антагонистом рецептора nACh²¹ предполагая, что причиной окислительного стресса никотин может быть активация самого рецептора nACh²¹.

Продолжительное употребление никотина может вызвать десенсибилизацию рецепторов nACh.²² поскольку эндогенный ацетилхолин может метаболизироваться ферментом ацетилхолинэстеразы, в то время как никотин не может, что приводит к пролонгированному связыванию рецептора²². У мышей, подвергавшихся воздействию паров никотина в течение 6 месяцев, содержание дофамина в лобной коре (FC) было значительно увеличено, в то время как содержание дофамина в полосатом теле (STR) было значительно снижено.²³. Не наблюдалось значительного влияния на концентрацию серотонина.²³. Глутамат (возбуждающий нейромедиатор) был умеренно повышен как в ФК, так и в STR и ГАМК (ингибиторный нейромедиатор был умеренно снижен в обоих²³. Поскольку ГАМК ингибирует высвобождение дофамина, в то время как глутамат усиливает его²³, значительная дофаминергическая активация мезолимбического пути²⁴ (связанный с наградой и поведением²⁵) и высвобождающее действие никотина на эндогенные опиоиды.²⁶ может объяснить сильное привыкание к никотину и развитие аддиктивного поведения. Наконец, увеличение активации дофамина и рецепторов nACh может объяснить улучшение двигательной реакции от никотина в тестах на сосредоточенное и устойчивое внимание и узнаваемую память.²⁷.

Ссылки:

1. Ньюхаус П., Келлар К. и др. 2012. Никотиновая терапия легких когнитивных нарушений. 6-месячное двойное слепое пилотное клиническое исследование. Неврология. 2012 10 января; 78 (2): 91–101. DOI: https://doi.org/10.1212/WNL.0b013e31823efcbb   

2. Woodruff-Pak DS. и Gould TJ., 2002. Нейрональные никотиновые рецепторы ацетилхолина: участие в болезни Альцгеймера и шизофрении. Обзоры поведенческой и когнитивной нейробиологии. Объем: 1 номер: 1, страниц (ов): 5-20 Номер опубликован: 1 марта 2002 г. DOI: https://doi.org/10.1177/1534582302001001002   

3. PubChem [Интернет]. Bethesda (MD): Национальная медицинская библиотека (США), Национальный центр биотехнологической информации; 2004-. Краткое описание соединения PubChem для CID 89594, никотин; [цитировано 2021 мая 8 г.]. Доступна с: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Nicotine 

4. Quattrocki E, Baird A, Yurgelun-Todd D. Биологические аспекты связи между курением и депрессией. Harv Rev Psychiatry. 2000 сентябрь; 8 (3): 99-110. PMID: 10973935. Доступно на сайте https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10973935/  

5. Беновиц Н.Л. (2009). Фармакология никотина: зависимость, заболевания, вызванные курением, и терапия. Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии, 49, 57-71. https://doi.org/10.1146/annurev.pharmtox.48.113006.094742  

6. Фу Й, Матта С.Г., Гао В., Брауэр В.Г., Шарп Б.М. Системный никотин стимулирует высвобождение дофамина в прилежащем ядре: переоценка роли рецепторов N-метил-D-аспартата в вентральной области покрышки. J Pharmacol Exp Ther. 2000 августа; 294 (2): 458-65. PMID: 10900219. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10900219/  

7. Ди Кьяра, Г., Бассарео, В., Фену, С., Де Лука, М. А., Спина, Л., Кадони, К., Аквас, Е., Карбони, Е., Валентини, В., и Лекка, Д. . (2004). Допамин и наркомания: связь прилежащего ядра. Нейрофармакология, 47 Suppl 1, 227-241. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2004.06.032  

8. Альбукерке, Э.С., Перейра, Э.Ф., Алкондон, М., и Роджерс, SW (2009). Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы млекопитающих: от структуры к функции. Физиологические обзоры, 89(1), 73-120. https://doi.org/10.1152/physrev.00015.2008  

9. Чанг и Нойман, 1980. Ацетилхолиновый рецептор. Молекулярные аспекты биоэлектричества, 1980. Доступно на сайте https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/acetylcholine-receptor Доступ 07 мая 2021 г.   

10. Келли А. Берг, Уильям П. Кларк, Осмысление фармакологии: обратный агонизм и функциональная селективность, Международный журнал нейропсихофармакологии, Том 21, Выпуск 10, Октябрь 2018, Страницы 962 – 977, https://doi.org/10.1093/ijnp/pyy071 

11. Фармакология Рэнга и Дейла, международное издание. Ранг, Хамфри П.; Дейл, Морин М .; Риттер, Джеймс М .; Цветок, Род Дж .; Хендерсон, Грэм 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. Дани Дж. А. (2015). Структура и функция нейрональных никотиновых ацетилхолиновых рецепторов и реакция на никотин. Международный обзор нейробиологии, 124, 3-19. https://doi.org/10.1016/bs.irn.2015.07.001  

13. Steinlein OK, Kaneko S, Hirose S. Мутации никотинового рецептора ацетилхолина. В: Noebels JL, Avoli M, Rogawski MA, et al., Редакторы. Основные механизмы эпилепсии Джаспера [Интернет]. 4-е издание. Bethesda (MD): Национальный центр биотехнологической информации (США); 2012. Доступно с: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK98138/ 

14. Нарахаши, Т., Маршалек, В., Моригути, С., Йе, Дж. З., и Чжао, X. (2003). Уникальный механизм действия препаратов Альцгеймера на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы и NMDA-рецепторы в головном мозге. Науки о жизни, 74(2-3), 281 – 291. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2003.09.015 

15. Маппин-Казирер Б., Пан Х., и др. 2020. Табакокурение и риск болезни Паркинсона. 65-летнее наблюдение 30,000 94 британских врачей-мужчин. Неврология. Vol. 20 нет. 2132 e2138e32371450. PubMed: XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000009437 

16. Феррейра-Виейра, TH, Гимарайнш, IM, Силва, FR, и Рибейро, FM (2016). Болезнь Альцгеймера: нацелена на холинергическую систему. Современная нейрофармакология, 14(1), 101-115. https://doi.org/10.2174/1570159×13666150716165726 

17. Lippiello PM, Caldwell WS, Marks MJ, Collins AC (1994) Разработка никотиновых агонистов для лечения болезни Альцгеймера. В: Giacobini E., Becker RE (eds) Болезнь Альцгеймера. Достижения в терапии болезни Альцгеймера. Birkhäuser Boston. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-8149-9_31 

18. Валентин, Г., и Софуоглу, М. (2018). Когнитивные эффекты никотина: последние достижения. Современная нейрофармакология, 16(4), 403-414. https://doi.org/10.2174/1570159X15666171103152136 

19. CDC 2021. Влияние курения на здоровье. Доступно в Интернете по адресу https://www.cdc.gov/tobacco/data_statistics/fact_sheets/health_effects/effects_cig_smoking/index.htm Доступ 07 мая 2021 г.  

20. Беновиц, Н.Л., и Бербанк, А.Д. (2016). Сердечно-сосудистая токсичность никотина: последствия для использования электронных сигарет. Тенденции в сердечно-сосудистой медицине, 26(6), 515-523. https://doi.org/10.1016/j.tcm.2016.03.001 

21. Саннер, Т., и Гримсруд, Т.К. (2015). Никотин: канцерогенность и влияние на реакцию на лечение рака - обзор. Границы онкологии, 5, 196. https://doi.org/10.3389/fonc.2015.00196 

22. Дани Дж. А. (2015). Структура и функция нейрональных никотиновых ацетилхолиновых рецепторов и реакция на никотин. Международный обзор нейробиологии, 124, 3-19. https://doi.org/10.1016/bs.irn.2015.07.001 

23. Аласмари Ф., Александр LEC., и др. 2019. Влияние хронического вдыхания паров электронных сигарет, содержащих никотин, на нейротрансмиттеры в лобной коре и полосатом теле мышей C57BL / 6. Передний. Pharmacol., 12 августа 2019 г. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2019.00885 

24. Кларк ПБ (1990). Активация мезолимбического дофамина - ключ к усилению никотина ?. Симпозиум Ciba Foundation, 152, 153-168. https://doi.org/10.1002/9780470513965.ch9 

25. Science Direct 2021. Мезолимбический путь. Доступно в Интернете по адресу https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/mesolimbic-pathway Доступ 07 мая 2021 г.  

26. Hadjiconstantinou M. и Neff N., 2011. Никотин и эндогенные опиоиды: нейрохимические и фармакологические данные. Нейрофармакология. Том 60, выпуски 7–8, июнь 2011 г., страницы 1209-1220. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2010.11.010  

27. Эрнст М., Маточик Дж. И др. 2001. Влияние никотина на активацию мозга во время выполнения задания на рабочую память. Proceedings of the National Academy of Sciences Apr 2001, 98 (8) 4728-4733; DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.061369098