La nicotina és un alcaloide present en la família de plantes de les solanàcies, que constitueix aproximadament el 0,6-3,0% del pes sec del tabac. La biosíntesi es produeix a les arrels i la nicotina s'acumula a les fulles. Funciona com a substància antiherbívors, amb una especificitat particular per als insectes; per tant, en el passat, la nicotina va ser utilitzada àmpliament com a insecticida i actualment continuen tenint un ús estès anàlegs de la nicotina com ara la imidacloprida.
Tota o gran part de la nicotina present a les cigarretes i cigarretes electròniques és afegida artificialment. A concentracions baixes (una cigarreta mitjana allibera aproximadament 1 mg de nicotina absorbida), la substància actua com a estimulant en els mamífers i és un dels principals factors responsables de les propietats creadores de dependència del tabaquisme. Segons l'American Heart Association, "l'addicció a la nicotina ha estat històricament una de les addiccions més difícils de superar." Les característiques farmacològiques i etològiques que determinen l'addicció al tabac són semblants a les que determinen l'addicció a drogues com ara l'heroïna i la cocaïna.American Heart Association and Nicotine addiction.
Història i nom La nicotina deu el seu nom a la planta del tabac, Nicotiana tabacum, que al seu torn fou anomenada en referència a Jean Nicot de Villemain, ambaixador francès al Portugal, que envià tabac i llavors del Brasil a París el 1560 i en va promoure l'ús medicinal. La nicotina va ser aïllada de la planta del tabac per primer cop el 1828 pels químics alemanys Posselt & Reimann. La seva fórmula empírica química va ser descrita per Melsens el 1843, la seva estructura va ser descoberta per Garry Pinner el 1893, i va ser sintetitzada per primer cop el 1904 per A. Pictet i Crepieux.
Química La nicotina és un líquid oliós i higroscòpica, que és miscible amb l'aigua en la seva forma bàsica. Com a base nitrogenada que és, la nicotina forma sals amb àcids que són generalment sòlides i solubles en aigua. La nicotina penetra fàcilment la pell. Com ho mostren les dades físiques, la nicotina en la seva forma de base lliure crema a una temperatura per sota del seu punt d'ebullició, i els seus vapors combusteixen a 308 K en l'aire, malgrat una pressió de vapor baixa. A causa d'això, gran part de la nicotina es crema quan es fuma una cigarreta; tanmateix, se n'inhala prou com per provocar els efectes desitjats. La quantitat de nicotina inhalada amb el fum del tabac és una petita part de la quantitat continguda a les fulles de tabac.
Activitat òptica La nicotina és òpticament activa, amb dues formes enantiomèriques. La forma de nicotina que es troba a la natura és levogira, amb [α]D = –166.4 °. La forma dextrogira, la (+)-nicotina, només presenta la meitat d'activitat fisiològica de la (–)-nicotina. Per tant, és més feble en el sentit que en cal una dosi més elevada per aconseguir els mateixos efectes. Les sals de la (+)-nicotina són generalment dextrogires.
Farmacologia Farmacocinètica Quan la nicotina entra al cos, és distribuïda ràpidament pel flux sanguini i pot travessar la barrera hematoencefàlica. De mitjana, la substància triga un set segons a arribar al cervell quan és inhalada. La vida mitjana de la nicotina dins el cos és d'aproximadament dues hores. La quantitat de nicotina absorbida pel cos del tabac depèn de molts factors, incloent-hi el tipus de tabac, si s'inhala el fum, i si s'utilitza un filtre. Pel tabac per mastegar, el tabac sense fum i el tabac per ensumar, que són mantinguts entre els llavis i les genives, o consumits pel nas, la quantitat de nicotina alliberada al cos tendeix a ser molt més gran que en el cas del tabac fumat. La nicotina és metabolitzada al fetge per enzims del citocrom P450 (principalment CYP2A6, i també CYP2B6). Un metabòlit important és la cotinina. Altres metabòlits principals inclouen el nicotina N'-òxid, la nornicotina, l'ió nicotina isometoni, la 2-hidroxinicotina i el nicotina glucurònid.
Detecció d'ús La nicotina es pot quantificar en la sang, plasma o orina per confirmar una diagnosi d'enverinament o per facilitar una investigació de mort medicolegal. Les concentracions de cotinina urinàries o salivàries es mesuren amb freqüència en programes com ara assegurances mèdiques. És important que hi hagi una interpretació cautelosa dels resultats, ja que l'exposició passiva al fum de cigarrets pot resultar en una acumulació important de nicotina.Benowitz NL, Hukkanen J, Jacob P. Nicotine chemistry, metabolism, kinetics and biomarkers. Handb. Exp. Pharmacol. 192: 29-60, 2009. (en anglès)R. Baselt, Disposition of Toxic Drugs and Chemicals in Man, 8th edition, Biomedical Publications, Foster City, CA, 2008, p. 1103-1107.(en anglès) L'ús de la nicotina no està regulat en l'esport de competició, encara que l'ús d'aquesta droga s'ha demostrat que té un efecte beneficiós en la resistència atlètica en persones que mai havien fet servir la nicotina anteriorment.
Farmacodinàmica La nicotina actua sobre els receptors nicotínics, concretament el receptor nicotínic de tipus gangli i un receptor nicotínic de l'SNC. El primer es troba a la medul·la adrenal i altres llocs, mentre que l'últim es troba al sistema nerviós central (SNC). En concentracions petites, la nicotina augmenta l'activitat d'aquests receptors. La nicotina també té efectes sobre una varietat d'altres neurotransmissors a través de mecanismes menys directes.
A l'SNC En unir-se als receptors nicotínics, la nicotina augmenta el nivell de diversos neurotransmissors – funcionant com una mena de "control de volum". Es creu que el nivell augmentat de dopamina als circuits de recompensa del cervell és el responsable de l'eufòria, la relaxació i l'eventual addicció provocades pel consum de nicotina. Una única diferència d'aminoàcid entre els receptors de l'acetilcolina del cervell i dels músculs explica per què la nicotina activa l'SNC però no activa els músculs esquelètics (causant la mort instantània). Per tant, l'addicció a la nicotina és una coincidència biològica.Xinan Xiu, Nyssa L. Puskar, Jai A. P. Shanata, Henry A. Lester & Dennis A. Dougherty. Nicotine binding to brain receptors requires a strong cation– interaction. Nature 458, 534-537 (26 de març del 2009)
El fum de tabac conté els inhibidors de la monoamina oxidasa harmana i norharmana, i redueix significativament l'activitat de les monoamina oxidases en els fumadors. Els enzims MAO descomponen neurotransmissors monoaminèrgics com la dopamina, la norepinefrina i la serotonina.
L'exposició crònica a la nicotina mitjançant el fum del tabac sobreregula el alpha4beta2* nAChR a les regions del cerebel i el tronc de l'encèfal, però no estructures habenulopedunculars.
A l'SNP La nicotina també activa el sistema nerviós simpàtic, actuant via els nervis esplàncnics a la medul·la adrenal, estimulant l'alliberament d'epinefrina. L'acetilcolina alliberada per les fibres simpàtiques pregangliòniques d'aquests nervis actua sobre els receptors nicotínics, provocant l'alliberament d'epinefrina (i norepinefrina) al flux sanguini.
Efectes fisiològics A dosis petites, la nicotina té un efecte estimulant; augmenta l'activitat, l'atenció i la memòria. També augmenta el ritme cardíac i la pressió sanguínia, i redueix l'apetit. A dosis elevades provoca nàusees i vòmits.
Els consumidors habituals de nicotina desenvolupen una dependència de la substància. Els símptomes de l'abstinència inclouen irritabilitat, maldecaps i ansietat. Poden durar mesos o fins i tot anys, tot i que el seu pic arriba generalment després de 48-72 hores d'abstinència.
Tot i que la quantitat de nicotina inhalada pel fum del tabac és més aviat petita (gran part de la substància és destruïda per la calor), continua sent suficient per causar dependència.
Quan arriba als receptors nicotínics, a baixes concentracions n'augmenta l'activitat, provocant un augment de la producció d'adrenalina, una hormona estimulant. La cotinina és un metabòlit de la nicotina que roman a la sang fins a 48 hores, motiu pel qual pot ser utilitzada com a indicador de l'exposició individual al fum.
A concentracions elevades, bloqueja els receptors de l'acetilcolina (receptors nicotínics). Aquest és el motiu de la seva toxicitat i la seva eficàcia com a insecticida.
A més d'això, la nicotina incrementa el nivell de dopamina als circuits cerebrals del plaer. Estudis han demostrat que el fum del tabac inhibeix la monoamina oxidasa (MAO), responsable de la degradació al cervell dels neurotransmissors monoaminèrgics, com ara la dopamina. Això genera una sensació de plaer amb un mecanisme anàleg al de la cocaïna i l'heroïna. Per consegüent, la dependència de la nicotina està relacionada amb la necessitat bioquímica de mantenir nivells elevats de dopamina. Igualment, és possible que altres substàncies presents al fum del tabac contribueixin sinèrgicament a crear aquest efecte.
La nicotina és un potent vasoconstrictor, motiu pel qual fa augmentar el risc de patologies cardiovasculars relacionades amb l'arterioesclerosi.
A més de tot això, la nicotina també explica un curiós efecte a nivell gàstric en sinergia amb altres components del fum del tabac. Pocs minuts després d'inhalar fum de tabac, s'observa un augment del 15% en la secreció d'HCl (àcid clorhídric) per part de la mucosa gàstrica. Aquest podria ser el motiu pel qual el desig de fumar augmenta després dels àpats, especialment si són abundants.
Efectes psicoactius Els efectes alterants de l'humor de la nicotina varien. Primer causa un alliberament de glucosa del fetge i epinefrina (adrenalina) de la medul·la adrenal, causant estimulació. Els usuaris relaten sensacions de relaxació, nitidesa, calma i alerta.Gilbert Lagrue, François Lebargy, Anne Cormier, "From nicotinic receptors to smoking dependence: therapeutic prospects" Alcoologie et Addictologie Vol. : 23, N° : 2S, juny del 2001, pàgines 39S - 42 Com que redueix l'apetit i augmentant el metabolisme, alguns fumadors poden perdre pes.Jean-Claude Orsini, "Dependence on tobacco smoking and brain systems controlling glycemia and appetite" Alcoologie et Addictologie Vol. : 23, N° : 2S, juny del 2001, pàgines 28S - 36S
Quan es fuma una cigarreta, la sang rica en nicotina passa dels pulmons al cervell en set segons i immediatament provoca l'alliberament de molts missatgers químics, incloent-hi acetilcolina, norepinefrina, epinefrina, vasopressina, arginina, dopamina, agents autocrins i beta-endorfina. Aquest alliberament de neurotransmissors i hormones és el responsable de gran part dels efectes de la nicotina. Sembla que la nicotina millora la concentració i la memòria degut a l'increment de l'acetilcolina. També sembla millorar l'alerta degut a l'augment d'acetilcolina i norepinefrina. L'excitació és augmentada per l'increment de norepinefrina. El dolor és reduït per l'augment de l'acetilcolina i la beta-endorfina. L'ansietat és reduïda per l'augment de beta endorfina. La nicotina també sensibilitza els sistemes de recompensa del cervell. Al fum que s'inhala, la majoria de cigarretes contenen entre 0,1 i 2,8 mil·ligrams de nicotina.Erowid Nicotine Vault : Dosage
Dependència miniatura|Pegat de 21 mg aplicat al braç esquerre La investigació recent mostra que la nicotina actua sobre el cervell produint una sèrie d'efectes. Específicament, estudis de la seva naturalesa addictiva han revelat que la nicotina activa les rutes de recompensa – els circuits del cervell que regulen les sensacions de plaer i eufòria.NIDA - Research Report Series - Tobacco Addiction - Extent, Impact, Delivery, and Addictiveness