Η χημική ένωση του μήνα

 [Μάιος 2009]

Επιμέλεια σελίδας:

Θανάσης Βαλαβανίδης, Καθηγητής - Κωνσταντίνος Ευσταθίου, Καθηγητής

"Εάν οι υποδοχείς ακετυλοχολίνης των νευρομυικών συνδέσμων ήταν τόσο ευαίσθητοι στη νικοτίνη, όσο και οι υποδοχείς της στον εγκέφαλο,

τότε δεν θα μπορούσες να καπνίσεις. Η νικοτίνη θα ήταν απλά μια τοξίνη." (Dougherty DA, [Αναφ. 7γ])

Ιστορία του καπνού και του καπνίσματος

Η νικοτίνη είναι το δραστικό αλκαλοειδές συστατικό των φύλλων του καπνού (Nicotiana tabacum), που ανήκει στην οικογένεια των σολανιδών (solanaceae), στην οποία ανήκουν φυτά όπως η μελιτζάνα, η πατάτα, η τομάτα και η πιπεριά. Η περιεκτικότητα σε νικοτίνη των ξηρών φύλλων του καπνού κυμαίνεται από 0,6 έως 3%. Η νικοτίνη δρα ως προστατευτική ουσία του φυτού έναντι των εντόμων.

Ο Χριστόφορος Κολόμβος και οι πρώτοι άποικοι που έφθασαν στην Αμερική στα μέσα του 15^ου αιώνα βρήκαν τους ιθαγενείς στη Βόρεια και στη Νότια Αμερική να καπνίζουν φύλλα καπνού και πούρα. Ο πρώτος που έγραψε για τον καπνό και το κάπνισμα από Ευρωπαίους άποικους και ιθαγενείς ήταν ο Γάλλος Jacques Cartier. Η εισαγωγή καπνού στην Ευρώπη έγινε για πρώτη φορά κατά τον 16º αιώνα. Στη Γαλλία εισήχθει το 1556, στην Πορτογαλία το 1558, στην Ισπανία το 1559 και στην Αγγλία το 1565, όπου ο Sir Walter Raleigh πρότεινε και έπεισε τη Βασίλισσα Ελισάβετ να αρχίσει το κάπνισμα.

Αρχικά η χρήση του καπνού περιοριζόταν στη θεραπεία διαφόρων ασθενειών. Το 1560 ο Γάλλος πρέσβης στην Πορτογαλία Jean Nicot de Villemain έστειλε σπόρους καπνού από τη Βραζιλία στο Παρίσι και τον πρότεινε ως θεραπευτικό φυτό στην Αικατερίνη των Μεδίκων. Από τον Nicot πήρε το όνομα το φυτό και αργότερα το κύριο δραστικό συστατικό του η νικοτίνη, όπως και μια σειρά ενώσεων που περιέχουν βασικά τμήματα του μορίου της νικοτίνης (νικοτινικό οξύ, νικοτιναμίδιο και παράγωγά τους).

Στις ΗΠΑ η καλλιέργεια του καπνού έγινε προσοδοφόρος επιχείρηση και για κάποιο διάστημα ο καπνός ανταλλάσσονταν με εμπορεύματα από την Ευρώπη. Στα μέσα του 19ου αιώνα το κάπνισμα έγινε συνήθεια της υψηλής κοινωνίας και προς το τέλος του αιώνα εμφανίστηκαν οι πρώτες βιομηχανίες τσιγάρων.

Μετά τον 2º Παγκόσμιο Πόλεμο άρχισαν οι πρώτες έρευνες ως προς τις επιπτώσεις του καπνίσματος στην υγεία του ανθρώπου. Το 1964, για πρώτη φορά, ο Υπουργός Υγείας των ΗΠΑ στην ετήσια έκθεσή του κατηγορεί το κάπνισμα για τον πρόωρο θάνατο περισσότερων από 3 εκατομμύρια ανθρώπων ετησίως σε παγκόσμια κλίμακα και ζητά να αναγράφονται στα πακέτα των τσιγάρων προειδοποιήσεις για τις επικίνδυνες επιπτώσεις του καπνίσματος.

Το φυτό και τα άνθη του καπνού, καλλιέργειες καπνού, ξήρανση φύλλων καπνού και τριμμένα φύλλα καπνού έτοιμα για την παραγωγή τσιγάρων.

Χημεία της νικοτίνης

Η νικοτίνη είναι ένα υγροσκοπικό, υδατοδιαλυτό ελαιώδες και σχετικά εύφλεκτο υγρό. Το μόριό της αποτελείται από ένα δακτύλιο πυριδίνης και ένα δακτύλιο πυρρολιδίνης. Ως τυπική αζωτούχος βάση σχηματίζει άλατα με οξέα και στον καπνό βρίσκεται ως άλας με διάφορα συνήθη οξέα του φυτικού κόσμου, όπως το κιτρικό και το μηλικό οξύ. Κατά το κάπνισμα μικρό μόνο ποσοστό της νικοτίνης εισπνέεται, ενώ το μεγαλύτερο ποσοστό της καίγεται.

Η παρουσία στον χυμό των φύλλων του καπνού ενός πτητικού συστατικού με βασικές ιδιότητες διαπιστώθηκε για πρώτη φορά από τον Γάλλο χημικό-φαρμακοποιό Louis Nicolas Vauquelin το 1809, ο οποίος παρέλαβε νικοτίνη σε ακάθαρτη μορφή με διαβίβαση υδρατμών μέσω φύλλων καπνού. Σε χημικώς καθαρή μορφή η νικοτίνη παραλήφθηκε από τα φύλλα του καπνού το 1828 από τους Γερμανούς χημικούς Posselt και Reimann του Πανεπιστημίου της Χαϊλδεβέργης. Ο εμπειρικός χημικός τύπος της νικοτίνης βρέθηκε από τον Melsens το 1848 και ο συντακτικός τύπος της από τον Garry Pinner το 1893. Η πρώτη σύνθεσή της νικοτίνης πραγματοποιήθηκε από τους Pictet και Crepieux το 1904.

Σύνθεση νικοτίνης. 'Ενα τυπικό συνθετικό σχήμα της νικοτίνης, με το οποίο επιβεβαιώνεται η χημική δομή της δείχνεται παραπάνω [Αναφ. 3]. Η σύνθεση ξεκινά με την 3-κυανοπυριδίνη (Ι) η οποία αντιδρά με το 3-αιθοξυ-προπυλο-μαγνησιοβρωμίδιο, παρέχοντας την κετόνη ΙΙ, σύμφωνα με το παρακάτω γενικό σχήμα αντίδρασης νιτριλίων με τα αντιδραστήρια Grignard για την παρασκευή κετονών:

Η κετόνη ΙΙ αντιδρά με υδροξυλαμίνη παρέχοντας την αντίστοιχη οξίμη ΙΙΙ, η οποία ανάγεται με LiAlH4 προς την αμινοένωση ΙV. Με επίδραση HBr η αιθοξυλική ομάδα αντικαθίσταται με Br παρέχοντας την ενδιάμεση ένωση V, από την οποία αποσπάται HBr με σχηματισμό πυρρολιδινικού δακτυλίου και της ένωσης 3-(2-πυρρολιδινο)-πυριδίνης γνωστής ως νορνικοτίνης (VI). Με επίδραση CH3I, η νορνικοτίνη μεθυλιώνεται στο άζωτο του πυρρολιδινικού δακτυλίου παρέχοντας νικοτίνη (VII). Φυσικά, η σύνθεση αυτή οδηγεί στη ρακεμική μορφή της νικοτίνης (ισομοριακό μίγμα των S και R μορφών).

Αποικοδόμηση της νικοτίνης. Η νικοτίνη υπόκειται σε αντιδράσεις αποικοδόμησης και οξείδωσης, από τα προϊόντα των οποίων διαπιστώθηκε αρχικά η δομή της. Ορισμένες από τις αντιδράσεις αυτές παρουσιάζονται στο παραπλεύρως σχήμα [Αναφ. 3]. 'Ετσι:

i) Απόσταξη με άνυδρο ZnCl2 παρέχει πυριδίνη, πυρρόλιο και μεθυλαμίνη, που επιβεβαιώνουν την παρουσία πυριδινικού και πυρρολικού δακτυλίου στο μόριο.

ii) Συμπύκνωση με πυκνό ΗΙ στους 150ºC παρέχει CH3I, γεγονός που προϋποθέτει την παρουσία στο μόριο της ομάδας >Ν-CH3.

iii) Οξείδωση της νικοτίνης με ισχυρά οξειδωτικά μέσα σε όξινο περιβάλλον παρέχει νικοτινικό οξύ, γεγονός που αποδεικνύει ότι ο πυριδινικός δακτύλιος συνδέεται με το υπόλοιπο μόριο μέσω της 3-θέσης.

iv) Η μετατροπή της νικοτίνης μέσω μεθυλίωσης και οξείδωσης σε υγρινικό οξύ, επιβεβαιώνει την παρουσία του πυρρολικού δακτυλίου και ότι αυτός συνδέεται με τον πυριδινικό δακτύλιο μέσω της 2-θέσης.

Η νικοτίνη ως βάση. Η νικοτίνη δρα ως ασθενής διβασική βάση (ασθενέστερη και από την αμμωνία), με pKb1 = 6,16 και pKb2 = 10,96 (15ºC) (για την αμμωνία είναι pKb = 4,75). Πρώτο πρωτονιώνεται το άζωτο του πυρρολιδινικού δακτυλίου, ως πλέον βασικό του αζώτου του πυριδινικού δακτυλίου.

Εναντιομερείς μορφές νικοτίνης. Η πρώτη εναντιοεκλεκτική (enantioselective) σύνθεση της φυσικής (S)-νικοτίνης πραγματοποιήθηκε το 1981, ενώ της μη φυσικής (R)-νικοτίνης πραγματοποιήθηκε το 2000 [Αναφ. 4]. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η μη φυσική (R)-νικοτίνη έχει περίπου τη μισή φυσιολογική δραστικότητα της (S)-νικοτίνης και ότι κατά το κάπνισμα οι υψηλές θερμοκρασίες που αναπτύσσονται οδηγούν σε μερική ρακεμοποίηση της (S)-νικοτίνης.

Αλκαλοειδή παρόμοιας δομής. 'Αλλα αλκαλοειδή παρόμοιας δομής με εκείνη της νικοτίνης και ορισμένα προϊόντα οξείδωσής της που απαντούν σε μικρή αναλογία στα φύλλα του καπνού ή στο αίμα των καπνιστών δείχνονται παρακάτω. Ειδικά, η κοτινίνη και δευτερευόντως το Ν-οξείδιο της νικοτίνης είναι οι μορφές στις οποίες κατά κύριο λόγο μετατρέπεται η νικοτίνη στον ανθρώπινο οργανισμό.

Η νορνικοτίνη είναι προϊόν ενζυματικής Ν-απομεθυλίωσης της νικοτίνης και η συσσώρευσή της στον καπνό κατά τη ξήρανση των φύλλων του ή στον οργανισμό των καπνιστών, θεωρείται ως ιδιαίτερα επικίνδυνη. Η επικινδυνότητα της νορνικοτίνης οφείλεται στη δευτεροταγή αμινομάδα της. 'Οπως όλες οι δευτεροταγείς αμίνες μπορεί να αντιδράσει με νιτρώδες οξύ παρέχοντας την καρκινογόνο 'Ν-νιτρωδονορνικοτίνη [Αναφ. 5]. Η αντίδραση αυτή έχει τη γενική μορφή:

R-NH-R' + HONO    R-N(-Ν=Ο)-R' + Η2Ο

και όλες οι Ν-νιτρωδο-αμίνες ή νιτροζαμίνες είναι εξαιρετικά επικίνδυνες καρκινογόνες ενώσεις.

Χρήσεις της καθαρής νικοτίνης

Η νικοτίνη παράγεται με εκχύλιση των φύλλων καπνού, αφού προηγουμένως αυτά υγρανθούν με διάλυμα ισχυρής βάσης για να απελευθερωθεί η νικοτίνη από τα άλατά της.

Η νικοτίνη έχει χρησιμοποιηθεί σε εντομοκτόνα σκευάσματα για ψεκασμούς καλλιεργειών σε θερμοκήπια. Έχει το πλεονέκτημα ότι τα επιβλαβή έντομα δεν αναπτύσσουν ανοχή απέναντί της και επίσης αναφέρεται ότι δεν βλάπτει χρήσιμα ή αβλαβή έντομα.

Το γνωστότερο νικοτινούχο εντομοκτόνο είναι το ονομαζόμενο Black Leaf 40 (διάλυμα 40% θειικής νικοτίνης). Το διάλυμα αυτό αραιώνεται με διάλυμα σάπωνος, οπότε λόγω του αλκαλικού pH του σαπωνοδιαλύματος ελευθερώνεται νικοτίνη. Το προκύπτον νικοτινούχο σαπωνοδιάλυμα ψεκάζεται στις καλλιέργειες. Το Black Leaf 40 σπάνια χρησιμοποιείται πλέον. Η παραγωγή του στις ΗΠΑ σταμάτησε από το 1992 και έχει αντικατασταθεί από δραστικότερα οργανοφωσφορικά εντομοκτόνα [Αναφ. 6].

Ποσότητες νικοτίνης χρησιμοποιούνται από διάφορες φαρμακευτικές βιομηχανίες για την παρασκευή νικοτινούχων επιθεμάτων ("αυτοκόλλητα νικοτίνης"), ρινικών σπρέυ και άλλων σχετικών προϊόντων που βοηθούν στην απεξάρτηση από το κάπνισμα, μια αγορά που τα τελευταία χρόνια βρίσκεται σε "άνθηση".

Φαρμακολογία και φαρμακοδυναμικά χαρακτηριστικά της νικοτίνης στο σώμα του ανθρώπου [Αναφ. 7]

Κατά το κάπνισμα αναπτύσσεται θερμοκρασία 650-700 ^οC στο κύριο ρεύμα του καπνού (mainstream smoke) του τσιγάρου που εξατμίζει την νικοτίνη και κατακαίει το μεγαλύτερο ποσοστό της. Το "μέσο" τσιγάρο περιέχει 8-9 mg νικοτίνης, από τα οποία ο καπνιστής εισπνέει περίπου 1 mg.

Με την είσοδο των ατμών της νικοτίνης στους πνεύμονες απορροφάται ταχύτατα από το κυκλοφορούν αίμα και διαπερνά πολύ εύκολα τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, ένα είδος "φίλτρου" το οποίο προστατεύει το κεντρικό νευρικό σύστημα από βλαβερές ουσίες που θα εισέρχονταν στην κυκλοφορία του αίματος. Κατά μέσον όρο αρκούν μόλις 7 δευτερόλεπτα για να φθάσει η νικοτίνη στον εγκέφαλο μετά την εισπνοή του καπνού. Η ημιζωή της νικοτίνης στο σώμα είναι περίπου 2 ώρες και εξαρτάται από πολλούς παράγοντες.

Η νικοτίνη εισέρχεται ευκολότατα στην κυκλοφορία του αίματος και μέσω του δέρματος, γεγονός που απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή κατά την εργασία (π.χ. σε ψεκασμούς με νικοτινούχα σκευάσματα) με αυτήν. Αναφέρεται πως 1/60 γραμμαρίου νικοτίνης (λιγότερο από μισή σταγόνα) στη γλώσσα του ανθρώπου προκαλεί τον θάνατο.

Στο pH 7,3 του αίματος το μεγαλύτερο ποσοστό της νικοτίνης βρίσκεται υπό τη μορφή μονοφορτισμένου κατιόντος, ενώ μόλις το 5% της νικοτίνης δεσμεύεται από τις πρωτεΐνες του αίματος [Αναφ. 7α].

Μεταβολισμός της νικοτίνης. Η νικοτίνη μεταβολίζεται κατά 80-90% στο ήπαρ από τα κυτοχρωμικά ένζυμα Ρ450 (κυρίως τα CYP2A6 και CYP2B6) και σε μικρότερο ποσοστό στους πνεύμονες. Κατά κύριο λόγο μετατρέπεται σε κοτινίνη και σε μικρότερο ποσοστό σε Ν-οξείδιο της νικοτίνης. Τα επίπεδα της συγκέντρωσης κοτινίνης (και του υδροξυλιωμένου παραγώγου της trans-3'-υδροξυκοτινίνης) σε βιολογικά υγρά αποτελούν δείκτη των καπνιστικών συνηθειών ενός ατόμου. Σε αντίθεση με τη νικοτίνη, ο χρόνος ημιζωής της κοτινίνης στο σώμα είναι πολύ μεγαλύτερος (μέχρι και 24 ώρες) και οι προσδιορισμοί αυτοί πραγματοποιούνται σχετικά εύκολα με υγροχρωματογραφία. Συχνά, ασφαλιστικές εταιρείες ζητούν τον προσδιορισμό της κοτινίνης σε δείγματα αίματος υποψήφιων πελατών τους για να διαπιστωθεί αν αυτοί είναι καπνιστές και να καθορίσουν ανάλογα τα ασφάλιστρά τους.

Απομάκρυνση της νικοτίνης. Το αίμα απαλλάσσεται μέσω των νεφρών από τη νικοτίνη και τους μεταβολίτες της που έτσι αποβάλλονται με τα ούρα. Επίσης νικοτίνη εκκρίνεται και στο σάλιο και είναι χαρακτηριστική η πικρή γεύση που αισθάνονται στο στόμα τους (καμιά φορά "κατά κύματα") οι καπνιστές. Από το σάλιο περνάει στο στομάχι και μέσω του λεπτού εντέρου η νικοτίνη επανέρχεται στην κυκλοφορία του αίματος, γεγονός που ερμηνεύει ένα είδος διακυμάνσεων της συγκέντρωσής της στο αίμα κατά τη διακοπή του καπνίσματος.

Κατά την εγκυμοσύνη, η νικοτίνη διαπερνά εύκολα τον πλακούντα και έχει βρεθεί στο αμνιωτικό υγρό που περιβάλλει το έμβρυο, όπως επίσης και στο αίμα των νεογνών. Ακόμη, νικοτίνη έχει βρεθεί και στο γάλα θηλασμού καπνιστριών [Αναφ. 7α].

Οξεία δηλητηρίαση από νικοτίνη. Οξεία δηλητηρίαση από νικοτίνη μπορεί να συμβεί σε εργαζόμενους με νικοτινούχα φυτοφάρμακα, κατά τη μάσηση μεγάλης ποσότητας καπνού, όπως και κατά την υπερβολική κατανάλωση νικοτινούχων υποκατάστατων του τσιγάρου (π.χ. τσίχλες νικοτίνης). Στα συμπτώματα περιλαμβάνονται: ναυτία, εμετοί, σιελόρροια, ζάλη, σύγχυση και αδυναμία. Σε μεγαλύτερες δόσεις (>50-60 mg νικοτίνης για ενήλικες) παρουσιάζονται κατά σειρά: πτώση αρτηριακής πίεσης, δυσκολία αναπνοής, καρδιακή αρρυθμία, συσπάσεις, αδυναμία αναπνοής και τέλος θάνατος. Δεν υπάρχει αντίδοτο για περιπτώσεις οξείας δηλητηρίασης από νικοτίνη και η μόνη αντιμετώπιση βασίζεται στην καταπολέμηση των συμπτωμάτων και στην αναπνευστική υποστήριξη [Αναφ. 7ε].

Νικοτίνη και καρκίνος. Η νικοτίνη διαπιστώθηκε ότι δεν είναι η ίδια καρκινογόνος ή μεταλλαξιγόνος ουσία [Αναφ. 7α]. Ωστόσο, συνδέεται έμμεσα με τον καρκίνο διότι διαπιστώθηκε σε πειράματα in vitro και in vivo ότι διεγείρει τους μηχανισμούς αγγειογένεσης και ο σχηματισμός νέων αγγείων είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την τροφοδοσία με αίμα και επομένως την ανάπτυξη ενός κακοήθους όγκου. Αυτό σημαίνει ότι σε περίπτωση διάγνωσης καρκίνου σε καπνιστή, ανεξάρτητα του είδους του καρκίνου και του σταδίου του, πρέπει να διακόπτεται αμέσως το κάπνισμα [Αναφ. 7στ].

Νικοτίνη και Εγκέφαλος [Αναφ. 7-8] Σε αντίθεση με τους υπολογιστές, όπου η πληροφορία διαδίδεται ως αλληλουχία ηλεκτρικών σημάτων μέσω μεταλλικών αγωγών, στον εγκέφαλο και γενικότερα στο νευρικό σύστημα, τα νευρικά κύτταρα ή νευρώνες (neurons), είναι τα μέσα τα οποία μεταφέρουν τις πληροφορίες, αλλά συγχρόνως εξυπηρετούν και στην "αποθήκευσή" τους. Κάθε νευρώνας χαρακτηρίζεται από το σώμα που περιλαμβάνει τον πυρήνα και χιλιάδες δενδρίτες, οι οποίοι παρέχουν τα σημεία "εισόδου" των σημάτων. Από το κύριο σώμα του νευρώνα ξεκινάει ο επιμήκης νευράξονας και καταλήγει σε ένα μεγάλο αριθμό αξονικών απολήξεων με τα συναπτικά κομβία, τα οποία αποτελούν τα σημεία "εξόδου" των σημάτων. Στους ενήλικες ανθρώπους, ο άξονας ορισμένων νευρώνων του περιφερικού νευρικού συστήματος ξεπερνάει σε μήκος ακόμη και το 1 μέτρο. Η πολυπλοκότητα του νευρικού συστήματος ενός οργανισμού καθορίζεται από ένα τεράστιο αριθμό συνδέσεων μεταξύ των νευρώνων και από ένα περιορισμένο αριθμό διαφορετικού τύπου "διακινούμενων" σημάτων. Τα σήματα διαβιβάζονται από νευρώνα σε νευρώνα ή από νευρώνα σε μυικά κύτταρα ή σε αδένες, για να επέλθει το ζητούμενο αποτέλεσμα (π.χ. μια μυική συστολή, που θα προκαλέσει κάποια κίνηση ή η έκκριση μιας ορμόνης, που θα προκαλέσει την έναρξη κάποια βιοχημικής λειτουργίας). Τα "σήματα" στους νευρώνες έχουν ηλεκτροχημικό χαρακτήρα και διαδίδονται μέσω ιόντων ως ηλεκτρικές ώσεις κατά μήκος των νευραξόνων, με ταχύτητες που φθάνουν περίπου τα 100 m/s. Ωστόσο, οι νευρώνες διαβιβάζουν σήματα σε άλλους νευρώνες (ή άλλα κύτταρα) μέσω χημικών μορίων-"αγγελιαφόρων", που εκλύει μια "έξοδος" του ενός και "συλλαμβάνει" μια "είσοδος" του άλλου. Οι επαφές "εισόδου-εξόδου" ονομάζονται συνάψεις και τα μόρια-αγγελιαφόροι ονομάζονται νευροδιαβιβαστές (neurotransmitters). Εκτιμάται ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος διαθέτει 100 δισεκατομμύρια νευρώνες και ο καθένας σχηματίζει 1000 (κατά μέσο όρο) συνάψεις, δηλ. συνολικά στον εγκέφαλο βρίσκονται περίπου 1014 συνάψεις. 'Ολες οι "πληροφορίες" (μνήμη) που συγκρατεί ο εγκέφαλος δεν είναι παρά σύνθετα πλέγματα συνάψεων. Κάθε σύναψη μπορεί να θεωρηθεί ως ένα "στοιχείο πληροφορίας", όπως περίπου το bit στην περίπτωση των ψηφιακών υπολογιστών. Οι νευροδιαβιβαστές εκλύονται από τον προσυναπτικό νευρώνα και παραλαμβάνονται από τους υποδοχείς (receptors) του μετασυναπτικού νευρώνα ή ενός π.χ. μυικού κυττάρου. Οι υποδοχείς από χημική άποψη είναι πρωτεϊνικά συγκροτήματα καθορισμένης μοριακής διαμόρφωσης που βρίσκονται στις μεμβράνες (λιπιδικές διπλοστιβάδες) των κυττάρων-"δεκτών" και δρουν σαν "ελεγχόμενες βαλβίδες". Οι υποδοχείς διαθέτουν θέσεις σύνδεσης (μη ομοιοπολικής) με τα μόρια των νευροδιαβιβαστών. Κάθε νευροδιαβιβαστής έχει τη δική του οικογένεια υποδοχέων (receptors), που διαθέτουν θέσεις σύνδεσης με αυτόν (σχέση "κλειδιού-κλειδαριάς"). Με τη σύνδεση, σε πολύ γενικές γραμμές, επέρχεται μια τροποποίηση της μοριακής διαμόρφωσης του υποδοχέα, η οποία οδηγεί σε κάποιο αποτέλεσμα, όπως π.χ. τη διάνοιξη ενός ιοντικού διαύλου μέσω της μεμβράνης του κυττάρου. Ουσιαστικά, ο νευροδιαβιβαστής "υπαγορεύει" στο επόμενο κύτταρο "τι να κάνει". Η ακετυλοχολίνη (ACh) είναι ένας τυπικός νευροδιαβιβαστής. Οι υποδοχείς της ACh αναφέρονται και ως χολινεργικοί υποδοχείς και διακρίνονται σε νικοτινικούς και μουσκαρινικούς (συνηθίζεται οι υποδοχείς να ονομάζονται με το όνομα μιας ουσίας προς την οποία εμφανίζουν ιδιαίτερη δυνατότητα σύνδεσης). Ως νευροδιαβιβαστής η ACh αναλαμβάνει τα εξής: (α) Διαβιβάζει σήματα από τον εγκέφαλο προς τους μυς και αντιστρόφως, (β) ελέγχει βασικές λειτουργίες, όπως η ενεργειακή κατάσταση, οι καρδιακοί παλμοί και η αναπνοή, (γ) επιβλέπει τη ροή πληροφοριών στον εγκέφαλο και (δ) παίζει σημαντικό ρόλο στην εκμάθηση και στη μνήμη. Ο οργανισμός ελέγχει τόσο την παραγωγή της ACh, όσο και τα σημεία δράσης της και στη συνέχεια την καταστρέφει (συχνά σε χρόνους λίγων ms) π.χ. με υδρόλυση μέσω του ενζύμου ακετυλοχολινεστεράση. Μετά την απομάκρυνση ή καταστροφή της ACh, το κύτταρο-"δέκτης" επανέρχεται ταχύτατα στην "ήρεμη" κατάσταση. Αυτήν την ταχεία επαναφορά στην κατάσταση ηρεμίας καθυστερεί η σύνδεση του υποδοχέα με τη νικοτίνη. Από το YouTube: Δύο κατατοπιστικά video σχετικά με τον τρόπο δράσης της νικοτίνης στον εγκέφαλο (video1, video2). Κατά το κάπνισμα η νικοτίνη εισέρχεται στην κυκλοφορία του αίματος και ενεργοποιεί τους νικοτινικούς υποδοχείς ACh σαν να ήταν ACh. Δηλαδή δρα ως αγωνιστής της ACh (για αγωνιστές-ανταγωνιστές, βλέπε: Χημική ένωση του μήνα: "Μεθαδόνη"). Υπάρχει όμως μια ουσιώδης διαφορά: η δράση της δεν υπόκειται στους "ελέγχους" που υπόκειται η δράση της ACh. 'Ετσι, υπάρχει παντού στο κυκλοφορούν αίμα και δεν καταστρέφεται αμέσως μετά τη δέσμευσή της στους υποδοχείς. Επειδή βρίσκεται ακριβώς παντού, δρα συγχρόνως σε πολλές διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου. Ο ερεθισμός που προκαλείται έχει ως αποτέλεσμα: - 'Εκλυση περισσότερης ACh, γεγονός το οποίο αυξάνει τη δραστηριότητα του εγκεφάλου. 'Ετσι, προκαλεί εγκεφαλική "εγρήγορση" που δημιουργεί μια αίσθηση "ενεργοποίησης", αυξάνει την αυτοσυγκέντρωση, μειώνει τον χρόνο αντίδρασης σε ερεθίσματα και ο καπνιστής αισθάνεται πως μπορεί να εργαστεί αποδοτικότερα. - 'Εκλυση περισσότερης ντοπαμίνης, νευροδιαβιβαστή που εμπλέκεται στα μονοπάτια ανταμοιβής (reward pathways). Ο ερεθισμός των νευρώνων αυτών των περιοχών του εγκεφάλου δημιουργεί ευχάριστα αισθήματα που ενθαρρύνουν την επανάληψη. 'Οταν ουσίες όπως η κοκαΐνη και η νικοτίνη ενεργοποιούν τα "μονοπάτια" αυτά, επιβάλλουν την επιθυμία επαναπρόσληψής τους, αφού δημιουργούν μια ευχάριστη αίσθηση. - 'Εκλυση γλουταμικών νευροδιαβιβαστών που εμπλέκονται στους μηχανισμούς μάθησης και μνήμης, ενισχύοντας τις συνδέσεις μεταξύ ομάδων νευρώνων. Κατά την πρόσληψη νικοτίνης, τα γλουταμικά δημιουργούν ένα βρόχο μνήμης των "ευχάριστων" αισθημάτων, που προκαλεί την επιθυμία επαναπρόσληψης νικοτίνης.

Εξάρτηση και εθισμός στη νικοτίνη

Η νικοτίνη ως αλκαλοειδές έχει μερικές από τις πιο ενδιαφέρουσες και πολύπλοκες διεγερτικές ιδιότητες και έχει μελετηθεί συστηματικά τις τελευταίες δεκαετίες. Παρόλα αυτά ακόμη παραμένουν ορισμένα ερωτήματα.

Μικρές και γρήγορες δόσεις νικοτίνης, μέσω του καπνίσματος τσιγάρων, προκαλούν στον καπνιστή εγρήγορση και διέγερση, ενώ μεγαλύτερης διάρκειας δόσεις από «ρουφηξιές» διαρκείας, προκαλούν χαλάρωση έως και νάρκωση. Η νικοτίνη επιδρά θετικά σε πολλές ορμόνες που σχετίζονται με το στρες.

Η νικοτίνη διεγείρει στον εγκέφαλο τον υποθαλαμικό παράγοντα απελευθέρωσης της κορτικοτροπίνης (hypothalamic corticotrophin-releasing factor, CRF), αυξάνει τα επίπεδα των ενδορφινών (endorphins) των γνωστών ως "φυσικών αναλγητικών", της αδενοκορτικοτροπικής ορμόνης (ACTH) και της αντιδιουρητικής ορμόνης βασοπρεσσίνη (ADH) ανάλογα με τη δόση. Επίσης, η νικοτίνη απελευθερώνει κορτικοστεροειδή ανάλογα με τις συγκεντρώσεις της στο πλάσμα του αίματος.

Η νικοτίνη διεγείρει τη βιοδιαθεσιμότητα των νευροδιαβιβαστών ντοπαμίνης και της σεροτονίνης με αποτέλεσμα να επιταχύνει τη λειτουργία της καρδιάς και να αυξάνει την πίεση του αίματος. Επίσης, η νικοτίνη δρα στους εγκεφαλικούς μηχανισμούς ανταμοιβής, εμμέσως με την ενεργοποίηση των ενδογενών οπιοειδών (opioids) και άμεσα μέσω μηχανισμών της ντοπαμίνης. Οι μηχανισμοί αυτοί είναι το αίτιο εθισμού προς το κάπνισμα, αλλά και κάθε άλλου είδους εθισμού.

Γιατί δρα στον εγκέφαλο και όχι στους μυς; Παρά τις πολυάριθμες έρευνες των τελευταίων χρόνων για τον τρόπο που η νικοτίνη συνδέεται με ορισμένους υποδοχείς στον εγκέφαλο, η ακριβής μορφή του συμπλέγματος της νικοτίνης με τους υποδοχείς της ακετυλοχολίνης (ACh) παρέμενε ένα μυστήριο.

Μυστήριο παρέμενε και ο λόγος σύνδεσης της νικοτίνης αποκλειστικά με υποδοχείς ACh του εγκεφάλου και όχι των μυών. Εάν η νικοτίνη συνδεόταν και ενεργοποιούσε τους υποδοχείς ACh των μυών, δηλ. στις νευρομυικές συνάψεις, όπως με τους αντίστοιχους υποδοχείς της στον εγκέφαλο, το κάπνισμα θα προκαλούσε στον καπνιστή παράλυση έως και θάνατο. Μια πρόσφατη δημοσίευση (Μάρτιος 2009) από την ερευνητική ομάδα του Καθηγητή Dennis Doughert του California Institute of Technology (Caltech) δίνει μια απάντηση στο ερώτημα αυτό [Αναφ. 9].

Στην περιοχή σύνδεσης των νικοτινικών υποδοχέων ACh, από παλαιότερες έρευνες είχε διαπιστωθεί η παρουσία ενός χώρου που ονομάστηκε αρωματικό κουτί (aromatic box), λόγω διάταξης μιας πεντάδας αρωματικών αμινοξέων σε σχήμα κουτιού χωρίς το "καπάκι" του. Η περιοχή αυτή βρίσκεται στους νικοτινικούς υποδοχείς ACh τόσο των νευρώνων του εγκεφάλου, όσο και των μυών.

Η ερευνητική ομάδα του Doughert αποδίδει στους υποδοχείς ACh του εγκεφάλου την ικανότητα έντονης δέσμευσης του κατιόντος της νικοτίνης λόγω αλληλεπίδρασης τύπου "κατιόν-π" με ένα από τα αρωματικά αμινοξέα της πεντάδας, τη θρυπτοφάνη. Κοντά στο "αρωματικό κουτί" υπάρχει το αμινοξύ λυσίνη, το οποίο μέσω δεσμού υδρογόνου διαμορφώνει τον χώρο κατά τρόπο που διευκολύνει το κατιόν της νικοτίνης να πλησιάσει και να συνδεθεί με τη θρυπτοφάνη. Επιπλέον, δεσμός υδρογόνου της νικοτίνης με το καρβονύλιο της καρβοξυλικής ομάδας της θρυπτοφάνης σταθεροποιεί επιπλέον τη σύνδεση (βλ. παραπλεύρως σχήμα).

Στους νευρομυικούς υποδοχείς ACh δεν ισχύουν τα προηγούμενα. Η διαφορά τους αυτή εντοπίζεται σε μία και μόνη σημειακή μετάλλαξη, η οποία οδηγεί στην παρουσία του αμινοξέος γλυκίνη στη θέση της λυσίνης. Η αντικατάσταση αυτή παραμορφώνει το "αρωματικό κουτί" κατά τρόπο που δυσχεραίνει τη σύνδεση του κατιόντος της νικοτίνης με τη θρυπτοφάνη. Αυτό επιβεβαιώθηκε από το ότι όταν οι ερευνητές αντικατέστησαν τη γλυκίνη του μυικού υποδοχέα με λυσίνη, ο τροποποιημένος μυικός υποδοχέας συνδεόταν σταθερά πλέον με τη νικοτίνη [Αναφ. 9α].

Το εύρημα αυτό θεωρείται ιδιαίτερα σημαντικό, ειδικά για τον σχεδιασμό νέων φαρμάκων που θα μπορούσαν να προσανατολισθούν ακριβώς προς νικοτινικούς υποδοχείς ACh. Οι υποδοχείς αυτοί αποτελούν στόχο θεραπείας για μια σειρά ασθενειών και καταστάσεων όπως: σχιζοφρένια, ασθένειες Alzheimer και Parkinson, επιληψία, αυτισμός, κατάθλιψη, πόνος, ακόμη και για την απαλλαγή από τη συνήθεια του καπνίσματος.

Νικοτίνη και κατάθλιψη - Απεξάρτηση

Είναι γνωστό ότι υπάρχει σημαντική συσχέτιση μεταξύ καπνίσματος και κατάθλιψης. Μελέτες σε μεγάλο αριθμό ανθρώπων που πάσχουν από χρόνια κατάθλιψη έδειξαν ότι ο αριθμός των καπνιστών είναι διπλάσιος σε σχέση με τους μη καπνιστές. Επίσης, έρευνες έδειξαν ότι το κάπνισμα είναι αποτέλεσμα της προσπάθειας για μείωση των αρνητικών φαινόμενων της κατάθλιψης και του άγχους, ενώ τα άτομα αυτά είναι ιδιαίτερα δύσκολο να απαλλαχθούν από το κάπνισμα.

Τα κύρια στερητικά συμπτώματα που εμφανίζονται σε κάθε προσπάθεια απεξάρτησης από το κάπνισμα συνοψίζονται στα εξής: Ευερεθιστότητα, ανυπομονησία, εχθρική συμπεριφορά, άγχος, κατάθλιψη, ανησυχία, βραδυκαρδία, αύξηση όρεξης και απόκτηση βάρους.

Η θεραπεία της εξάρτησης από το κάπνισμα και ιδιαίτερα της νικοτίνης αποτελεί εθνική στρατηγική υγείας στις αναπτυγμένες χώρες. Κάθε χρόνο ξοδεύονται τεράστια χρηματικά ποσά από τις Εθνικές Υπηρεσίες Υγείας για την καταπολέμηση του καπνίσματος. Ωστόσο, πολύ μεγαλύτερες είναι οι δαπάνες στις οποίες υποβάλλονται τα Εθνικά Συστήματα Υγείας για την αντιμετώπιση των προβλημάτων υγείας που προέρχονται εξαιτίας του καπνίσματος. Πλήθος ερευνητικών εργασιών αναφέρονται στις διαθέσιμες στρατηγικές απαλλαγής από τη συνήθεια του καπνίσματος [Αναφ. 11-13].

Υποκατάστατα του καπνίσματος. Η πηγή των βλαβερών συνεπειών του καπνίσματος δεν εντοπίζεται τόσο στη νικοτίνη (η οποία πρέπει να τονιστεί ότι δεν είναι καρκινογόνος ουσία), όσο σε πλήθος άλλων ουσιών που παράγονται κατά την καύση του καπνού και κυρίως στα μεταλλαξιγόνα και καρκινογόνα αρωματικά συστατικά της εισπνεόμενης "πίσσας", αλλά και σε άλλους παράγοντες (βλ. παρακάτω).

Η βλαπτική δράση της νικοτίνης εντοπίζεται κυρίως στο ότι είναι η ουσία η οποία προκαλεί τον εθισμό στο κάπνισμα, που με τη σειρά του ευθύνεται για την εισαγωγή στον οργανισμό άλλων ουσιών πλέον επικίνδυνων από την ίδια. Αυτό οδηγεί στο συμπέρασμα ότι εάν στον καπνιστή χορηγηθεί κατά (σχετικά) αβλαβή τρόπο η "ζητούμενη" ποσότητα νικοτίνης, τότε η θα περιοριστεί η διάθεσή του για κάπνισμα. Σταδιακή μείωση της χορηγούμενης νικοτίνης μπορεί τελικά να οδηγήσει σε πλήρη απεξάρτηση του καπνιστή από την ουσία αυτή και επομένως και από το κάπνισμα. Ωστόσο, ισχυρός εθιστικός παράγοντας, πέραν του "βιοχημικού εθισμού" προς τη νικοτίνη, φαίνεται να είναι και ο "ψυχολογικός εθισμός" προς την ίδια τη διαδικασία-"τελετουργία" του καπνίσματος.

Τα πλέον γνωστά νικοτινούχα υποκατάστατα του καπνίσματος παρέχονται με τη μορφή επιθεμάτων ("αυτοκόλλητα νικοτίνης"), τσίχλας, υπογλώσσιων δισκίων, ρινικών σπρέϋ και εισπνευστήρα (inhaler). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα υποκατάστατα αυτά είναι φαρμακευτικά προϊόντα και διατίθενται στο εμπόριο μόνο με την έγκριση των Εθνικών Οργανισμών Φαρμάκου και, εφόσον εγκριθούν, η χρήση τους θα πρέπει γίνεται σύμφωνα με τις ιατρικές οδηγίες, για να αποφευχθούν φαινόμενα οξείας δηλητηρίασης από τη νικοτίνη.

Η συχνότητα χρήσης και η προσλαμβανόμενη ποσότητα νικοτίνης θα πρέπει να ρυθμίζεται ανάλογα με την ανοχή που έχει αναπτύξει ο οργανισμός του καπνιστή προς το αλκαλοειδές. Για παράδειγμα, τα επιθέματα νικοτίνης διατίθενται σε "περιεκτικότητες" των 7, 14 και 21 mg νικοτίνης, ποσότητα η οποία απελευθερώνεται και εισέρχεται στον οργανισμό διαδερμικά σε ένα 24ωρο. 'Ετσι, ένας σχετικά "βαρύς" καπνιστής, που καπνίζει περίπου 20 τσιγάρα την ημέρα και επομένως εισάγει στον οργανισμό περίπου 20 mg νικοτίνης την ημέρα, θα πρέπει να χρησιμοποιήσει επίθεμα των 21 mg. Μετά από 6 εβδομάδες πρέπει να προχωρήσει σε επιθέματα των 14 mg και στη συνέχεια, μετά από δύο εβδομάδες, σε επιθέματα των 7 mg. Ειδικά, για τα επιθέματα νικοτίνης τα οποία πρέπει να παραμένουν τοποθετημένα σε όλο το 24ωρο, έχει αναφερθεί ως παρενέργεια "ανήσυχος" ύπνος με εφιάλτες και για τον λόγο αυτό πολλοί τα αφαιρούν κατά τον ύπνο [Αναφ. 14α-β].

Ηλεκτρονικό τσιγάρο. Μια μορφή υποκατάστατου του καπνίσματος, που σε κάποιο βαθμό υποτίθεται πως καλύπτει και τον εθισμό ως προς την "τελετουργία" του καπνίσματος, είναι το ονομαζόμενο ηλεκτρονικό τσιγάρο (e-cigarette). Πρόκειται για ένα προϊόν κινεζικής προέλευσης που εμφανίσθηκε στην αγορά το 2004. 'Οταν ένας εισπνεύσει από το ηλεκτρονικό τσιγάρο, ένας αισθητήρας ανιχνεύει τη ροή αέρα και ενεργοποιεί έναν μικροεπεξεργαστή. Με τη σειρά του αυτός ενεργοποιεί έναν ηλεκτροθερμαινόμενο ψεκαστήρα που εισάγει μικροσταγονίδια διαλύματος νικοτίνης στη ροή του αέρα. Το διάλυμα περιέχει και προπυλενογλυκόλη, η οποία δημιουργεί ατμό που μοιάζει με τον καπνό κανονικού τσιγάρου. Ο ατμός διέρχεται από φίλτρα που του παρέχουν το άρωμα κανονικού καπνού ή άλλου είδους. Το ηλεκτρονικό τσιγάρο διαθέτει στην άκρη του ένα πορτοκαλόχρωμο LED, το οποίο δημιουργεί την εντύπωση "καύτρας" κανονικού τσιγάρου (!) και ενσωματωμένη επαναφορτιζόμενη μπαταρία λιθίου.

Η διάθεση του προϊόντος αυτού φαίνεται πως έχει δημιουργήσει κάποιες αντιδράσεις και σε πολλές χώρες απαγορεύεται η διάθεσή του. Πρέπει να τονιστεί ότι ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (WHO) δεν περιλαμβάνει το ηλεκτρονικό τσιγάρο στα υποκατάστατα καπνίσματος, ούτε συστήνει τη χρήση του για την απεξάρτηση από το κάπνισμα. Σχετικό πόρισμα επιτροπής του WHO αναμένεται μέσα στο 2009 [Αναφ. 14γ-ε].

Αβλαβέστεροι για την υγεία τρόποι πρόσληψης νικοτίνης, που βοηθούν στην απεξάρτηση από τη συνήθεια του καπνίσματος (από αριστερά προς τα δεξιά): Διαδερμικό επίθεμα (patch) νικοτίνης. Τσίχλες (gums) νικοτίνης. Ρινικό σπρέυ (nasal spray) νικοτίνης. Εισπνευστήρας (inhaler) νικοτίνης. "Ηλεκτρονικό" τσιγάρο (ουσιαστικά πρόκειται για ηλεκτρικά θερμαινόμενο και ηλεκτρονικά ελεγχόμενο ψεκαστήρα νικοτίνης σε περίβλημα που μοιάζει με κανονικό τσιγάρο).

Φαρμακευτική αντιμετώπιση του καπνίσματος. Στο εμπόριο διατίθενται μη νικοτινούχα φαρμακευτικά σκευάσματα τα οποία διευκολύνουν στην απεξάρτηση από το κάπνισμα. Οι ουσίες αυτές δρουν ανταγωνιστικά προς τη νικοτίνη δεσμεύοντας τους νικοτινικούς υποδοχείς. Αναφέρεται ότι είναι αποτελεσματικότερες σε σχέση με τα νικοτινούχα υποκατάστατα, αλλά πρέπει να χορηγούνται υπό ιατρική παρακολούθηση λόγω πιθανών παρενεργειών.

Η βουπροπιόνη (εμπορική ονομασία: "Zyban"), είναι μια αντικαταθλιπτική ουσία που διευκολύνει τη διακοπή του καπνίσματος λόγω ντοπαμινεργικής δράσης και δέσμευσης των νικοτινικών υποδοχέων. Η βαρενικλίνη (εμπορική ονομασία: "Champix" στην Ευρώπη, "Chantix" στις ΗΠΑ) είναι μια άλλη ουσία, μερικός αγωνιστής των νικοτινικών υποδοχέων, τους οποίους αρχικά διεγείρει προκαλώντας απελευθέρωση ντοπαμίνης, σε μικρότερη όμως ένταση σε σχέση με τη νικοτίνη. Η δέσμευση των νικοτινικών υποδοχέων σε κάθε περίπτωση μειώνει έως εξαφανίζει πλήρως την ευχαρίστηση που αισθάνεται ένα άτομο όταν καπνίζει [Αναφ. 13δ, 15].

 

Κάπνισμα και επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου [Αναφ. 16]

Σύμφωνα με τις Διεθνείς και Εθνικές Ιατρικές Οργανώσεις το κάπνισμα θεωρείται ο σημαντικότερος εξωγενής παράγοντας νοσηρότητας και θνησιμότητας στον άνθρωπο. Από τα στατιστικά στοιχεία της Παγκόσμιας Οργάνωσης Υγείας (WHO) το 2002 σημειώθηκαν 55 εκατομμύρια θάνατοι σε παγκόσμια κλίμακα, κατά σειρά είναι:

(1) Ασθένειες κυκλοφορικού, καρδιαγγειακές ασθένειες (ασθένεια γήρανσης), κ.λπ. 7,14 εκατομμύρια. (2) Κάπνισμα, 4,9 εκατομμύρια, εκ των οποίων 2,5 εκατομμύρια στις αναπτυγμένες χώρες. Οι περισσότεροι θάνατοι σε ηλικίες 45-65 ετών, ιδιαίτερα λόγω καρκίνου του πνεύμονα, οισοφάγου, παχέος εντέρου, ουροδόχου κύστης, μαστού, κ.λπ. (3) Υψηλή χοληστερόλη (καρδιαγγειακές ασθένειες), 4,4 εκατομμύρια. (4) Υποσιτισμός, χαμηλό βάρος σώματος, 3,75 εκατομμύρια. (5) Σεξουαλική ζωή χωρίς προφυλάξεις (επιδημία AIDS/HIV, σύνδρομο επίκτητης ανοσοβιολογικής ανεπάρκειας), 2,9 εκατομμύρια.

Kάπνισμα και κακοήθεις νεοπλασίες στον άνθρωπο [Αναφ. 17]

Οι κακοήθεις νεοπλασίες είναι η δεύτερη αιτία θανάτου στις αναπτυγμένες χώρες μετά τις καρδιαγγειακές ασθένειες με ποσοστά που κυμαίνονται 23-25%. Οι πρώτες 5 βασικές αιτίες πρόκλησης καρκίνου στον άνθρωπο, μετά από πολλές επιδημιολογικές έρευνες, είναι:

(1) Διατροφή/έλλειψη άσκησης, 35-40% (κατανάλωση ζωικού λίπους, παχυσαρκία, διατροφή με καπνιστές και αλατισμένες τροφές, κατανάλωση κόκκινου κρέατος, έλλειψη φρούτων και λαχανικών, έλλειψη άσκησης, κ.λπ.). (2) Κάπνισμα, 30%. Συμβάλλει σε ισχαιμικές και καρδιαγγειακές ασθένειες και χρόνιες ασθένειες του αναπνευστικού συστήματος και στους πιο επικίνδυνους τύπους καρκίνου όπως: καρκίνος του πνεύμονα (οφείλεται κατά 85-90% στο κάπνισμα, το 2000 υπήρξαν 1,1 εκατομμύρια θάνατοι από καρκίνο του πνεύμονα), του ήπατος, μαστού, ορθού/παχέος εντέρου, οισοφάγου, και ουροδόχου κύστης. (3) Εργασιακό περιβάλλον, 5%. (4) Περιγεννητικοί παράγοντες/προβλήματα ανάπτυξης, 5%. (5) Ιοί, 5%.

Καπνός του τσιγάρου και καρκινογόνες ουσίες [Αναφ. 18]

Σύμφωνα με τη Διεθνή Οργάνωση για την 'Ερευνα του Καρκίνου IARC (International Agency for Research on Cancer , WHO) ο καπνός του τσιγάρου περιέχει 4.500 χημικές ενώσεις, οι περισσότερες σε μικρές ποσότητες, όπως: μονοξείδιο του άνθρακα, ακεταλδεΰδη, 2-νιτροπροπάνιο, υδροκυάνιο, κατεχόλες, βαρέα μέταλλα (σίδηρο, κάδμιο, νικέλιο, χρώμιο, κ.λπ.), φλουορανθένια, οξείδια αζώτου, κινόνες, πολυάριθμες πτητικές ενώσεις (αλκοόλες, κινόνες, αμίνες, αλδεΰδες), ανόργανα άλατα, κ.λπ.

Επίσης, περιέχει περίπου 50 από τις πλέον καρκινογόνες ουσίες: πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες (ΠΑΥ), νιτρο-ΠΑΥ, νιτροζαμίνες, Ν-ετεροκυκλικές αμίνες, ραδιενεργά στοιχεία (πολώνιο-210, μόλυβδος-210 και ραδόνιο), βενζόλιο, σταθερές ελεύθερες ρίζες κινονών,

Αλλά το πιο σημαντικό για την επικινδυνότητα τμήμα του καπνού είναι τα εξαιρετικά μικρού μεγέθους ανθρακούχα σωματίδια που διεισδύουν και εγκλωβίζονται στις κυψελίδες των πνευμόνων. Τα σωματίδια είναι πορώδη και στους πόρους διεισδύουν και παρακρατούνται βαρέα μέταλλα, οργανικές και ανόργανες ενώσεις. Στις κυψελίδες , τα σωματίδια, ανάλογα με τις συνθήκες, το pH και το βιολογικό υπόστρωμα στο οποίο επικάθονται, εκλύουν αργά τις τοξικές, καρκινογόνες και μεταλλαξιγόνες ουσίες. Αν και ο βλεννοκροσωτός μηχανισμός έκπλυσης των πνευμόνων εκκαθαρίζει πολλές ουσίες και τις αποβάλλει με τα φλέγματα, τα σωματίδια αυτά είναι συχνά σταθερά προσδεμένα στις κυτταρικές μεμβράνες και το λιπαρό τμήμα των πνευμονικών ιστών. Η συσσώρευση αυτή τοξικών και καρκινογόνων ουσιών προκαλούν μεταλλάξεις στο DNA των κυττάρων. Η μοριακή επιδημιολογία έχει διαπιστώσει σημαντική αύξηση μεταλλάξεων και προσθέτων (adducts) στους κλώνους του DNA των πνευμονικών κυττάρων των καπνιστών. Οι περισσότερες βλάβες στα νουκλεοτίδια των χρωμοσωμάτων οφείλονται σε μηχανισμούς ελευθέρων ριζών.

Ο καρκίνος του πνεύμονα, ο οποίος θεωρείται ως ο πλέον θανατηφόρος τύπος καρκίνου στον άνθρωπο. Εκτιμάται ότι προκαλεί τον πρόωρο (κατά 10-20 χρόνια) θάνατο μισού εκατομμυρίου ανθρώπων κάθε χρόνο (στην Ελλάδα υπολογίζονται σε 6 έως 7 χιλιάδες άτομα). Συνολικά, εκτιμάται ότι το κάπνισμα σε παγκόσμια κλίμακα προκαλεί τουλάχιστον το 1/7 των καρκίνων στον άνθρωπο (εκτίμηση για το έτος 1985).

Στα πλαίσια της αντικαπνιστικής εκστρατείας οι ταχυδρομικές υπηρεσίες πολλών κρατών εκτύπωσαν σχετικά προπαγανδιστικά γραμματόσημα, λίγα από τα οποία δείχνονται παραπάνω.

Οι ενδιαφερόμενοι μπορούν να δουν μια πληρέστερη διεθνή συλλογή των "αντικαπνιστικών" γραμματοσήμων στην ιστοσελίδα αυτή.

Βιβλιογραφία - Πηγές από το Διαδίκτυο

  1. (α) Merck Index, 12th ed, σελ. 1119. (β) International Labour Organization (ILO): "Nicotine".

  2. (α): Wikipedia: "Nicotine". (β) Fabre M, Bouchon G, Abry S, Simon D (École Normale Supérieure de Lyon, France: "Nicotine: The addictive drug in tobacco" (Bristol University, the Chemical of the Month, August 2001).

  3. Ιγνατιάδου-Ραγκούση Β: "Χημεία Φυσικών Προϊόντων", Αθήνα 1998, σελ. 217.

  4. (α) Fabre M, Bouchon G, Abry S, Simon D: "The Molecule of the Month: Nicotine" (University of Bristol, Dep. of Chemistry). (β) Sandres ΕΒ, Chavdarian CG, Bussfield RL: "Synthesis of optically active nicotinoids", J. Org. Chem. 47:1069-1073, 1982. (γ) Girard S, Robins RJ, Villiéras J, Lebreton J: "A short and efficient synthesis of unnatural (R)-nicotine", Tetrahedron Letters 41:9245-9249, 2000.

  5. (α) Siminszky B, Gavilano L, Bowen SW, Dewey RE: "Conversion of nicotine to nornicotine in Nicotiana tabacum is mediated by CYP82E4, a cytochrome P450 monooxygenase", Proceeding of the National Academy of Science (PNAS) 102(41):14919-14924, 2005 (Abstract). (β) Wikipedia: "N-Nitrosonornicotine". (γ) Hecht SS: "Metabolism of carcinogenic tobacco-specific nitrosamines". (National Cancer Institute, June 2004).

  6. (α) Pesticide Management Education Program (PMEP), Cornell University: "Nicotine (Black Leaf 40) Chemical Profile 4/85". (β) Flexyx Drugs: "Black leaf 40".

  7. (α) International Programme on Chemical Sasfety (IPCS) INCHEM: "Nicotine". (β) NIDA (National Institute on Drug Abuse) Notes: "Facts about nicotine and tobacco products" (July 1998). (δ) HowStuffWorks.com, Meeker-O'Connell A: "How nicotine works: Nicotine in the body". (ε) Royal College of Physicians: "Physical and pharmacological effects of nicotine". (ε) Michigan Department of Community Health: "Nicotine ingestion" (αρχείο PDF, 131 KB). (στ) Heeschen C, Jang JJ, Weis M, Pathak A, Kaji S, Hu RS, Tsao PS, Johnson FL, Cooke JP: "Nicotine stimulates angiogenesis and promotes tumor growth and atherosclerosis", Nature Medicine 7:833-839, 2001.

  8. (α) Wikipedia: "Nicotinic acetylcholine receptor". (β) Wikipedia: "Neurons". (γ) Kimball's Biology Pages: "Neurons". (δ) HowStuffWorks.com, Meeker-O'Connell A: "How nicotine works: Nicotine in the brain". (ε) McGill University (Καναδά): "The brain from top to bottom", "How drugs affect neurotransmitters".

  9. (α) Xiu X, Puskar NL, Shanata JA, Lester HA, Dougherty DA: "Nicotine binding to brain receptors requires a strong cation-pi interaction", Nature 458(7237):534, 2009 (PubMed). (β) Caltech Media Relations: "Caltech researchers find tiny genetic change keeps nicotine from binding to muscle cells" (March 23, 2009). (γ) Arnaud CH: "Nicotine's binding mystery solved: Study shows why nicotine binds tightly in brain but not in muscles", Chemical & Engineering News 87(10):8, 2009.

10. (α) Wikipedia: "Cation-π interaction". (β) Dougherty DA (Division of Chemistry and Chemical Engineering, California Institute of Technology): "The Cation-π Interaction" (αρχείο PDF, 397 KB).

11. Sharma S, Lertzman M: "Nicotine addiction" (e-Medicin, December 22, 2008).

13. (α) Croghan IT, Offord KP, Evans RW, Schmidt S, Gomez-Dahl LC, Schroeder DR, Patten CA, Hurt RD: "Cost-effeciveness of treating nicotine dependence: the Mayo Clinic experience", Mayo Clin. Proc. 72:917-924, 1997 (PubMed). (β) Hughes JR, Golstein MG, Hurt RD, Shiffman S: "Recent advances in the pharmacotherapy of smoking", JAMA 281:72-76, 1999 (PubMed). (γ) Garrett BE, Rose CA, Henningfield JE: "Tobacco addiction and pharmacological interventions", Expert. Opin. Pharmacother. 2:1545-1555, 2001 (PubMed). (δ) Henningfield JE, Fant PK, Buchhalter AR: "Pharmacotherapy for nicotine dependence", CA Cancer J Clin. 55:281-299, 2005. (ε) Cahill K, Stead LF, Lancaster T: "Nicotine receptor partial agonists for smoking cessation", Cochrane Database Syst. Rev. Jan 24, 2007, CD006103 (PubMed). (στ) Giovino GA: "The tobacco epidemic in the United States", Am. J. Prev. Med. 33:S318-S326, 2007 (PubMed). (ζ) Hatsukami DK, Stead LF, Gupta PC: "Tobacco addiction", Lancet 371:2027-2038, 2008 (PubMed). (η) Stead LF, Perera R, Bullen, Mant D, Lancaser T: "Nicotine replacement therapy for smoking cessation", Cochrane Database Syst. Rev. Jan 23, 2008, CD000146 (PubMed)

14. (α) Wikipedia: "Nicotine patch". (β) Page F, Coleman G, Conduit R: "The effect of transdermal nicotine patches on sleep and dreams", Physiol Behav. 88(4-5):425-32, 2006 (PubMed). (γ) (α) Wikipedia: "Electronic cigarette". (δ) Polito JR (WhyQuit.com): "Do Kennedy and Waxman know about electronic or e-cigarettes?" (March 29, 2008). (ε) World Health Organization: "Marketers of electronic cigarettes should halt unproved therapy claims" (Sept. 19, 2008).

15. (α) Wikipedia: "Bupropion". (β) Quitsmoking.com: "Zyban". (γ) Wikipedia: "Varenicline". (δ) Quitsmoking.com: "Chantix". (ε) Ιστοσελίδα για το Chantix.

16. (α) World Health Organization (WHO): "The World Health Report 2004", (αρχείο PDF, 3,94 MB). (β) Ezzati M, Lopez AD, Rodgers A, Hoorn SV, Murray CJL: "Selected major risk factors and global and regional burden of disease", The Lancet (Published online) October 30, 2002 (αρχείο PDF, 189 KB).

17. (α)Trichopoulos D, Li FP, Hunter DJ: "What causes cancer? Scientific American", 275:50-54, 1996. (β) Colditz GA, Atwood KA, Emmons K, Monson RR, Willett WC, Trichopoulos D, Hunter DJ: "Harvard report on cancer prevention volume 4: Harvard Cancer Risk Index. Risk Index Working Group, Harvard Center for Cancer Prevention", Cancer Causes Control. 211(6):477-488, 2000 (αρχείο PDF, 116 KB). (γ) Βαλαβανίδης Α: "Περιβάλλον και κακοήθεις νεοπλασίες", Εκδόσεις ΒΗΤΑ Ιατρικές εκδόσεις, Αθήνα, 2000. (δ) Βαλαβανίδης Α: "Κάπνισμα και υγεία. Νεότερες εξελίξεις στην αντικαπνιστική εκστρατεία και τις στατιστικές για τις επιπτώσεις του καπνίσματος στην υγεία του ανθρώπου", Χημικά Χρονικά 62(5): 142-145, 2000. (ε) Boyle P, Ferlay J: "Cancer incidence and mortality in Europe, 2004", Ann. Oncol. 16:481-488, 2005 (PubMed). (στ) Brandt CJ (NetDoctor.co.uk): "Smoking - health risks".

18. (α) Βαλαβανίδης Α: "Ελεύθερες ρίζες στην πίσσα και στην αέρια φάση του καπνού του τσιγάρου και ο ρόλος τους στις κακοήθεις νεοπλασίες στον άνθρωπο", από το βιβλίο: Βαλαβανίδης Α: "Ελεύθερες ρίζες και μηχανισμοί καρκινογένεσης", εκδ. ΒΗΤΑ Ιατρικές εκδόσεις, Αθήνα, 2003, σ. 65-84. (β) Βαλαβανίδης Α: "Η χημική σύσταση του καπνού του τσιγάρου. Τοξικές, καρκινογόνες, μεταλλαξιγόνες και τερατογόνες χημικές ουσίες, βαρέα μέταλλα και ραδιενεργά στοιχεία στο κύριο και παράπλευρο ρεύμα του καπνού του τσιγάρου", Ιατρική 54:20-27, 1988. (γ) Xaridze DG, Peto R. (eds): "Tobacco: A Major International Health Hazard", IARC Publications, Lyon, 1986. (δ) Hecht SS: "Tobacco smoke carcinogens and lung cancer", Review. J Natl. Cancer Inst. 91:1194-1210, 1999 (PubMed). (ε) Parkin DM, Pisani P, Lopez AD, Masuyer E: "At least one in seven cases of cancer is caused by smoking, Global estimates for 1985", Int. J. Cancer 495-504, 1994 (PubMed). (στ) Philips DH: "DNA adducts in human tissues: biomarkers of exposure to carcinogens in tobacco smoke", Environ. Health Perspect. 104 (Suppl. 3):453-458, 1996 (αρχείο PDF 1,20 MB). (ζ) Church DF, Pryor WA: "Free-radical chemistry of cigarette smoke and its toxicological implications", Environ Health Perspect. 64:111-126, 1985 (αρχείο PDF, 3,1 MB). (η) Pryor WA: "Cigarette smoke radicals and the role of free radicals in chemical carcinogenicity", Environmental Health Perspectives, 105 (Suppl. 4):875-882, 1997 (αρχείο PDF, 1,57 MB).

19. (α) DiFiranza JR: "Hooked from the first cigarette", Scientific American 298(5):60-65, 2008 (PubMed), (Πλήρες άρθρο, αρχείο PDF 1,08 MB). (β) DiFiranza JR: "Hooked from the first cigarette: one cigarette may be all it takes to get hooked. A 10-point questionnaire can help you drive that point home to adolescents who occasionally light up", Journal of Family Practice (Dec., 2007).

Ενδιαφέρουσες ιστοσελίδες για τη νικοτίνη και το κάπνισμα στα Ελληνικά

• Παπανικολή Ρ: "Μερικά στοιχεία για τη νικοτίνη και το κάπνισμα".

• Medlook.net: "Κάπνισμα" (81 άρθρα σχετικά με το κάπνισμα).

• Pathfinder.gr: "Πώς εθίζει η νικοτίνη;" (5/11/2004).

• Νέα Υγεία: "Η επίδραση των ουσιών του καπνού στον οργανισμό - Η περιγραφή του μηχανισμού εξάρτησης από τον καπνό".

• Ζαχαράκης Κ (Εγκυκλοπαίδεια Υγείας): "Η εξάρτηση από τη νικοτίνη και η θεραπεία της".

• 6ο Γυμνάσιο Σερρών: "Κάπνισμα & Υγεία" (μια ωραία και αξιέπαινη εργασία μαθητών του Γυμνασίου).

• http://www.nosmoking.gr