Ang Pagkakaiba-iba ng Nicotine (Positibo at Negatibo) na Epekto sa Utak

Ang nikotina ay may malawak na hanay ng mga neurophysiological effect, hindi lahat ay negatibo sa kabila ng popular na opinyon ng nikotina bilang isang simpleng nakakapinsalang substance. Ang nikotina ay may iba't ibang pro-cognitive effect at ginamit pa sa transdermal therapy upang mapabuti ang atensyon, memorya at bilis ng psychomotor sa banayad na cognitive impairment¹. Higit pa rito, ang nicotinic receptor agonists ay sinisiyasat para sa paggamot sa schizophrenia at Sakit na Alzheimer² na nagpapakita na ang mga epekto ng molekula ay kumplikado, hindi itim at puti gaya ng inilarawan sa media.

Nikotina ay isang sentral nervous system pampalakas-loob³ may positibo at negatibong epekto sa utak (ang paghatol ng positibo at negatibong tinukoy ng mga epekto sa pag-uugali na itinuturing sa lipunan bilang produktibo sa kapakanan ng mga indibidwal, na may mga pansariling positibong epekto na kumakatawan sa pagtaas ng kagalingan ng mga indibidwal sa lipunan). Nakakaapekto ang nikotina sa pagbibigay ng senyas ng iba't ibang neurotransmitters sa utak⁴, pangunahing kumikilos sa pamamagitan ng nicotinic receptors ng neurotransmitter acetylcholine⁵ at ang mga nakakahumaling na katangian nito ay nagmumula sa pagpapasigla ng paglabas ng dopamine sa nucleus accumbens⁶ sa bahagi ng utak na kilala bilang basal forebrain na lumilikha ng subjective na karanasan ng kasiyahan (gantimpala) na nagpapahintulot sa paglikha ng nakakahumaling na pag-uugali⁷ tulad ng chain-smoking.

Ang nikotina ay isang agonist ng nicotinic acetylcholine (nACh) na mga receptor na ionotropic (ang agonism ay nag-uudyok sa pagbubukas ng ilang mga channel ng ion)⁸. Ibubukod ng artikulong ito ang mga receptor na matatagpuan sa mga neuromuscular junction. Ang acetylcholine ay nagpapahirap sa parehong uri ng acetylcholine receptors: nicotinic at muscarinic receptors na metabotropic (ang agonism ay nag-uudyok ng isang serye ng mga metabolic na hakbang)⁹. Ang lakas at bisa ng mga pharmacological agent sa mga receptor ay multifactorial, kabilang ang binding affinity, kakayahang magdulot ng agonistic effect (tulad ng pag-induce ng gene transcription), epekto sa receptor (ilang agonist ay maaaring magsanhi ng receptor downregulation), dissociation mula sa receptor etcetera¹⁰. Sa kaso ng nikotina, ito ay karaniwang itinuturing na hindi bababa sa isang katamtamang malakas na nACh receptor agonist¹¹, dahil sa kabila ng napakalaking pagkakaiba ng istruktura ng kemikal sa nikotina at acetylcholine, ang parehong mga molekula ay naglalaman ng isang rehiyon na may nitrogen cation (positively charged nitrogen), at isa pang hydrogen bond acceptor region.¹².

Ang nACh receptor ay gawa sa 5 polypeptide subunits at mutations sa polypeptide chain subunits na nagdudulot ng limitadong agonism ng nACh receptors na maaaring magdulot ng iba't ibang neurological pathologies tulad ng epilepsy, mental retardation at cognitive deficits.¹³. Sa Alzheimer's disease, ang mga nACh receptor ay downregulated¹⁴, kasalukuyang mga naninigarilyo ay nauugnay sa 60% na nabawasan na panganib ng sakit na Parkinson¹⁵, ang mga gamot na nagpapataas ng nACh agonism sa utak ay ginagamit upang gamutin ang Alzheimer's disease¹⁶ (Ang mga nACh agonist ay kasalukuyang binuo upang gamutin ang Alzheimer's¹⁷) at ang katotohanan na ang nikotina ay isang cognitive function enhancer sa mababa hanggang sa katamtamang dosis¹⁸ binibigyang-diin ang kahalagahan ng nACh receptor agonism para sa pinakamainam na pag-andar ng pag-iisip.

Ang mga pangunahing alalahanin sa kalusugan sa paninigarilyo ay kanser at sakit sa puso¹⁹. Gayunpaman, ang mga panganib ng paninigarilyo ay hindi kailangang pareho sa mga panganib ng paglunok ng nikotina nang walang tabako, tulad ng sa pamamagitan ng pagsingaw ng nicotine fluid o pagnguya ng nicotine gum. Ang cardiovascular toxicity ng pagkonsumo ng nikotina ay makabuluhang mas mababa kaysa sa paninigarilyo²⁰. Ang maikli at mas matagal na paggamit ng nikotina ay may posibilidad na hindi mapabilis ang pagdeposito ng arterial plaque²⁰ ngunit maaari pa ring maging panganib dahil sa mga epekto ng vasoconstrictive ng nikotina²⁰. Higit pa rito, ang genotoxicity (samakatuwid carcinogenicity) ng nikotina ay nasubok. Ang ilang partikular na pagsusuri na sinusuri ang genotoxicity ng nicotine ay nagpapakita ng potensyal na carcinogenicity sa pamamagitan ng chromosomal aberrations at sister chromatid exchange sa mga konsentrasyon ng nikotina nang 2 hanggang 3 beses lang na mas mataas kaysa sa smoker serum na konsentrasyon ng nikotina²¹. Gayunpaman, ang isang pag-aaral ng mga epekto ng nikotina sa mga lymphocyte ng tao ay hindi nagpakita ng anumang epekto²¹ ngunit ito ay maaaring maanomalya kung isasaalang-alang ang pagbaba ng pinsala sa DNA na dulot ng nikotina kapag pinagsama sa isang nACh receptor antagonist²¹ nagmumungkahi na ang sanhi ng oxidative stress sa pamamagitan ng nikotina ay maaaring nakasalalay sa pag-activate ng nACh receptor mismo²¹.

Ang matagal na paggamit ng nikotina ay maaaring magdulot ng desensitization ng mga nACh receptor²² dahil ang endogenous acetylcholine ay maaaring ma-metabolize ng acetylcholinesterase enzyme habang ang nikotina ay hindi, samakatuwid ay humahantong sa matagal na receptor binding²². Sa mga daga na nalantad sa singaw na naglalaman ng nikotina sa loob ng 6 na buwan, ang nilalaman ng dopamine sa frontal cortex (FC) ay makabuluhang nadagdagan habang ang nilalaman ng dopamine sa striatum (STR) ay makabuluhang nabawasan.²³. Walang makabuluhang epekto sa mga konsentrasyon ng serotonin²³. Ang glutamate (isang excitatory neurotransmitter) ay katamtamang nadagdagan sa parehong FC at sa STR at GABA (isang inhibitory neurotransmitter ay katamtamang nabawasan sa parehong²³. Dahil pinipigilan ng GABA ang paglabas ng dopamine habang pinapaganda ito ng glutamate²³, ang makabuluhang dopaminergic activation ng mesolimbic pathway²⁴ (na nauugnay sa gantimpala at pag-uugali²⁵) at naglalabas ng epekto ng nikotina sa mga endogenous na opioid²⁶ maaaring ipaliwanag ang mataas na pagkaadik ng nikotina at pag-unlad ng mga nakakahumaling na pag-uugali. Panghuli, ang pagtaas sa dopamine at nACh receptor activation ay maaaring ipaliwanag ang mga pagpapabuti mula sa nikotina sa pagtugon sa motor sa mga pagsubok ng nakatutok at napapanatiling atensyon, at memorya ng pagkilala.²⁷.

***

Sanggunian:

1. Newhouse P., Kellar, K., et al 2012. Paggamot sa nikotina ng banayad na kapansanan sa pag-iisip. Isang 6 na buwang double-blind pilot clinical trial. Neurology. 2012 Ene 10; 78(2): 91–101. DOI: https://doi.org/10.1212/WNL.0b013e31823efcbb   

2. Woodruff-Pak DS. at Gould TJ., 2002. Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptors: Paglahok sa Alzheimer's Disease at Schizophrenia. Mga Review sa Behavioral at Cognitive Neuroscience. Volume: 1 issue: 1, page(s): 5-20 Issue published: March 1, 2002. DOI: https://doi.org/10.1177/1534582302001001002   

3. PubChem [Internet]. Bethesda (MD): National Library of Medicine (US), National Center for Biotechnology Information; 2004-. PubChem Compound Summary para sa CID 89594, Nicotine; [binanggit noong 2021 Mayo 8]. Magagamit mula sa: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Nicotine 

4. Quattrocki E, Baird A, Yurgelun-Todd D. Biological na aspeto ng link sa pagitan ng paninigarilyo at depresyon. Harv Rev Psychiatry. 2000 Set;8(3):99-110. PMID: 10973935. Available online sa https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10973935/  

5. Benowitz NL (2009). Pharmacology ng nikotina: pagkagumon, sakit na dulot ng paninigarilyo, at mga panterapeutika. Taunang pagsusuri ng pharmacology at toxicology, 49, 57-71. https://doi.org/10.1146/annurev.pharmtox.48.113006.094742  

6. Fu Y, Matta SG, Gao W, Brower VG, Sharp BM. Pinasisigla ng systemic nicotine ang paglabas ng dopamine sa nucleus accumbens: muling pagsusuri ng papel ng mga receptor ng N-methyl-D-aspartate sa ventral tegmental area. J Pharmacol Exp Ther. 2000 Ago;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). Dopamine at pagkagumon sa droga: ang nucleus accumbens shell connection. Neuropharmacology, 47 Suppl 1, 227-241. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2004.06.032  

8. Albuquerque, EX, Pereira, EF, Alkondon, M., & Rogers, SW (2009). Mammalian nicotinic acetylcholine receptors: mula sa istraktura hanggang sa paggana. Mga pagsusuri sa pisyolohikal, 89(1), 73-120. https://doi.org/10.1152/physrev.00015.2008  

9. Chang at Neumann, 1980. Acetylcholine Receptor. Molecular Aspects of Bioelectricity, 1980. Magagamit online sa https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/acetylcholine-receptor Na-access noong 07 Mayo 2021.   

10. Kelly A Berg, William P Clarke, Making Sense of Pharmacology: Inverse Agonism at Functional Selectivity, International Journal of Neuropsychopharmacology, Dami 21, Isyu 10, Oktubre 2018, Mga Pahina 962-977, https://doi.org/10.1093/ijnp/pyy071 

11. Pharmacology ni Rang & Dale, International Edition Rang, Humphrey P.; Dale, Maureen M.; Ritter, James M.; Bulaklak, 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). Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptor Structure at Function at Tugon sa Nicotine. Internasyonal na pagsusuri ng neurobiology, 124, 3-19. https://doi.org/10.1016/bs.irn.2015.07.001  

13. Steinlein OK, Kaneko S, Hirose S. Nicotinic acetylcholine receptor mutations. Sa: Noebels JL, Avoli M, Rogawski MA, et al., mga editor. Mga Pangunahing Mekanismo ng Epilepsy ni Jasper [Internet]. ika-4 na edisyon. Bethesda (MD): National Center for Biotechnology Information (US); 2012. Magagamit mula sa: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK98138/ 

14. Narahashi, T., Marszalec, W., Moriguchi, S., Yeh, JZ, & Zhao, X. (2003). Natatanging mekanismo ng pagkilos ng mga gamot na Alzheimer sa utak nicotinic acetylcholine receptors at NMDA receptors. sciences Life, 74(2-3), 281-291. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2003.09.015 

15. Mappin-Kasirer B., Pan H., et al 2020. Ang paninigarilyo ng tabako at ang panganib ng sakit na Parkinson. Isang 65-taong follow-up ng 30,000 lalaking British na doktor. Neurology. Vol. 94 hindi. 20 e2132e2138. PubMed: 32371450. DOI: https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000009437 

16. Ferreira-Vieira, TH, Guimaraes, IM, Silva, FR, at Ribeiro, FM (2016). Alzheimer's disease: Pag-target sa Cholinergic System. Kasalukuyang neuropharmacology, 14(1), 101-115. https://doi.org/10.2174/1570159×13666150716165726 

17. Lippiello PM, Caldwell WS, Marks MJ, Collins AC (1994) Pag-unlad ng Nicotinic Agonists para sa Paggamot ng Alzheimer's Disease. Sa: Giacobini E., Becker RE (eds) Alzheimer Disease. Mga Pagsulong sa Alzheimer Disease Therapy. Birkhäuser Boston. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-8149-9_31 

18. Valentine, G., & Sofuoglu, M. (2018). Mga Epekto ng Cognitive ng Nicotine: Kamakailang Pag-unlad. Kasalukuyang neuropharmacology, 16(4), 403-414. https://doi.org/10.2174/1570159X15666171103152136 

19. CDC 2021. Mga Epekto sa Kalusugan ng Paninigarilyo. Available online sa https://www.cdc.gov/tobacco/data_statistics/fact_sheets/health_effects/effects_cig_smoking/index.htm Na-access noong 07 Mayo 2021.  

20. Benowitz, NL, at Burbank, AD (2016). Cardiovascular toxicity ng nikotina: Mga implikasyon para sa paggamit ng elektronikong sigarilyo. Mga uso sa cardiovascular na gamot, 26(6), 515-523. https://doi.org/10.1016/j.tcm.2016.03.001 

21. Sanner, T., at Grimsrud, TK (2015). Nicotine: Carcinogenicity at Mga Epekto sa Tugon sa Paggamot sa Kanser – Isang Pagsusuri. Mga hangganan sa oncology, 5, 196. https://doi.org/10.3389/fonc.2015.00196 

22. Dani JA (2015). Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptor Structure at Function at Tugon sa Nicotine. Internasyonal na pagsusuri ng neurobiology, 124, 3-19. https://doi.org/10.1016/bs.irn.2015.07.001 

23. Alasmari F., Alexander LEC., et al 2019. Mga Epekto ng Talamak na Paglanghap ng Electronic Cigarette Vapor na Naglalaman ng Nicotine sa Neurotransmitter sa Frontal Cortex at Striatum ng C57BL/6 Mice. harap. Pharmacol., 12 Agosto 2019. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2019.00885 

24. Clarke PB (1990). Mesolimbic dopamine activation–ang susi sa nicotine reinforcement?. Symposium ng Ciba Foundation, 152, 153-168. https://doi.org/10.1002/9780470513965.ch9 

25. Science Direct 2021. Mesolimbic Pathway. Available online sa https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/mesolimbic-pathway Na-access noong 07 Mayo 2021.  

26. Hadjiconstantinou M. at Neff N., 2011. Nicotine at endogenous opioids: Neurochemical at pharmacological na ebidensya. Neuropharmacology. Tomo 60, Mga Isyu 7–8, Hunyo 2011, Mga Pahina 1209-1220. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2010.11.010  

27. Ernst M., Matochik J., et al 2001. Epekto ng nikotina sa pag-activate ng utak sa panahon ng pagganap ng isang gumaganang gawain sa memorya. Mga Pamamaraan ng National Academy of Sciences Abr 2001, 98 (8) 4728-4733; DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.061369098  
     

***