Nicotin

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Nicotin

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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Zum gleichnamigen Kriminalroman von Agatha Christie siehe Nikotin (Roman).
Strukturformel
Struktur von Nicotin
Allgemeines
Name Nicotin
Andere Namen
  • Nikotin
  • (S)-(–)-3-(1-Methyl- pyrrolidin-2-yl) pyridin
  • (S)-(–)-1-Methyl- 2-(3-pyridyl) pyrrolidin
  • L-3-Pyridyl-N-methylpyrrolidin
  • Destruxol
Summenformel C10H14N2
CAS-Nummer 54-11-5
PubChem 942
ATC-Code

N07BA01

DrugBank APRD00200
Kurzbeschreibung

farblose bis bräunliche ölige Flüssigkeit[1]

Arzneistoffangaben
Wirkstoffklasse

Mittel zur Raucherentwöhnung

Verschreibungspflichtig: Ja (mit Ausnahmen)
Eigenschaften
Molare Masse 162,23 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

1,01 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

−79 °C[1]

Siedepunkt

246 °C[1]

Dampfdruck

5,6 Pa (20 °C) [1]

Löslichkeit

leicht in Wasser, Ethanol, Diethylether und Chloroform, mischbar mit vielen organischen Lösungsmitteln[2]

Sicherheitshinweise
Bitte die eingeschränkte Gültigkeit der Gefahrstoffkennzeichnung bei Arzneimitteln beachten
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
06 – Giftig oder sehr giftig 09 – Umweltgefährlich

Gefahr

H- und P-Sätze H: 310-301-411
P: 273-​280-​302+352-​309+310 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
Sehr giftig Umweltgefährlich
Sehr giftig Umwelt-
gefährlich
(T+) (N)
R- und S-Sätze R: 25-27-51/53
S: (1/2)-36/37-45-61
MAK

nicht festgelegt[1]

LD50
  • 50 mg·kg−1 (Ratte, oral)[5]
  • 3,34 mg·kg−1 (Maus, oral)[5]
  • 9,2 mg·kg−1 (Hund, oral)[5]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Nicotin, auch Nikotin, benannt nach Jean Nicot, ist ein Alkaloid, das vorwiegend in der Tabakpflanze und in geringerer Konzentration auch in anderen Nachtschattengewächsen vorkommt. In der ganzen Tabakpflanze kommt es mit einem Massenanteil von fünf Prozent vor. Nicotin ist eine Droge und ein starkes Nervengift. Die chemische Struktur von Nicotin wurde von Adolf Pinner und Richard Wolffenstein aufgeklärt. Nicotin besitzt ein stereogenes Zentrum, es ist chiral. In der Natur kommt ausschließlich (S)-Nicotin vor. Das Enantiomer (R)-Nicotin hat keine pathophysiologische Bedeutung. Wenn in diesem Artikel der Begriff ‚Nicotin‘ gebraucht wird, ist stets (S)-Nicotin gemeint.

Eigenschaften von Nicotin

Reines Nicotin ist bei Zimmertemperatur eine farblose, ölige Flüssigkeit, die sich an der Luft rasch braun färbt. Es ist eine wasserlösliche Base. Nicotiana, so die lateinische Bezeichnung für die Gattung der Tabakpflanzen, erzeugt das Nicotin in ihren Wurzeln. Wenn die Pflanze reift, wandert der Stoff in die Blätter. Nicotin dient dort zur Abwehr von Schadinsekten.

Pharmakologische Wirkung

Nicotin wirkt stimulierend auf nicotinische Acetylcholinrezeptoren. Dieser Rezeptortyp befindet sich in parasympathischen Ganglien, sympathischen Ganglien, im Nebennierenmark, Zentralnervensystem und an den motorischen Endplatten. Nicotin fördert die Ausschüttung des Hormons Adrenalin sowie der Neurotransmitter Dopamin und Serotonin. In niedrigen Mengen hat Nicotin einen stimulierenden Effekt. Nicotin beschleunigt den Herzschlag und bewirkt eine Verengung v. a. der peripheren Blutgefäße; dadurch kommt es zu Blutdrucksteigerung, zu einer Abnahme des Hautwiderstandes – also zu leichtem Schwitzen – und einem Absinken der Hauttemperatur. Zu den zentralen Effekten gehören vor allem die Steigerung der psychomotorischen Leistungsfähigkeit sowie der Aufmerksamkeits- und Gedächtnisleistungen. Diese Steigerung ist allerdings nur von kurzer Dauer. Durch die Nicotinzufuhr verringert sich der Appetit. Es kommt zu einer Steigerung der Magensaftproduktion und zu einer erhöhten Darmtätigkeit. Außerdem ist auch eine antidiuretische Wirkung des Nicotins bekannt. Entzugserscheinungen wie Kopfschmerzen oder Ängstlichkeit können bis zu 72 Stunden andauern.

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Es wird diskutiert, ob der beschriebene Mechanismus dazu beiträgt, dass Adern verstopfen können, denn die Gefahr für Thrombose (eine Gefäßerkrankung, bei der ein Gefäß durch ein Blutgerinnsel verstopft wird), Herzinfarkt und Raucherbein steigt. Die Haut wirkt schlaff und grau, Frauen kommen früher in die Wechseljahre, Männer verlieren ihre Potenz, Wunden und Knochenbrüche heilen langsamer, die Gefahr für eine Maculadegeneration und damit für Blindheit steigt. Studien zufolge kann jedoch nicht das Nicotin alleine für diese Effekte des Tabakkonsums verantwortlich gemacht werden, da Zigarettenrauch weitere toxische Substanzen enthält, außerdem ist der Rauch selber – egal ob nicotinhaltig oder nicht – stark gesundheitsgefährdend.

Toxische Wirkung

Nicotin ist sehr giftig für höhere Tiere, da es die Ganglien des vegetativen Nervensystems blockiert. Bereits 1851 wies der belgische Chemiker Jean Servais Stas nach, dass Hippolyte Visart de Bocarmé sein Opfer Gustave Fougnies mit Nicotin vergiftet hatte.

Reines Nicotin wurde früher im Pflanzenschutz als Pestizid gegen saugende oder beißende Insekten (unter anderem Blattläuse) eingesetzt. Für Pflanzen ist der Stoff gut verträglich und zudem biologisch gut abbaubar. Aufgrund der hohen Toxizität besteht für Nicotin jedoch seit den 1970er Jahren ein Anwendungsverbot. Synthetisch hergestellte Insektizide wie beispielsweise E605 wurden als Ersatz verwendet.

Nicotin wird im Körper schnell zu Cotinin und anderen Stoffen abgebaut, eine chronische Nicotinvergiftung kann also nicht auf einer Kumulation des Wirkstoffes beruhen. Weil sich das Gift so schnell im Körper verteilt und sehr schnell wieder abgebaut wird, ist Nicotinkonsum nicht an sich schädlich. Im Fall von durch Kinder verschluckten Zigaretten hat eine amerikanische 5-Jahres-Studie mit 700 analysierten Fällen gezeigt, dass der Krankheitsverlauf beim Verschlucken von bis zu zwei Zigaretten immer leicht war.[6] Das Schweizerische Toxikologische Informationszentrum empfiehlt daher bei Kindern eine ärztliche Konsultation erst, wenn mehr als zwei Zigaretten verschluckt worden sind oder Vergiftungssymptome (wie Erbrechen, Hautrötungen, Blässe, Unruhe) auftreten.[7] Teilweise wird aber auch schon bei geringeren Mengen eine ärztliche Konsultation als zwingend angesehen.[8] Erbrechen sollte bei Verdacht auf Nicotinvergiftung nicht ausgelöst werden.[8]

Eine Zigarette enthält etwa 12 Milligramm Nicotin, also deutlich mehr als auf der Verpackung angegeben, denn die dortigen Angaben beziehen sich auf die Menge Nicotin, die beim Rauchen einer Zigarette inhaliert wird.[9]

Vereinfachte Übersicht über die Wirkung von Nicotin.

Karzinogene Wirkung

Nikotin steht nicht auf der Liste karzinogener Substanzen der Internationalen Agentur für Krebsforschung der Weltgesundheitsorganisation.[10]

Krebsbegünstigende Wirkung

Im US-Fachblatt „Journal of Clinical Investigation“ wurde berichtet, dass Nicotin im Rahmen einer Chemotherapie die Fähigkeit des Körpers blockiert, Zellen mit beschädigtem Erbmaterial zu zerstören. Derartige Zellen müssen aber gerade bei einer solchen Therapie vom Körper möglichst schnell abgebaut werden, weil sich sonst die bereits im Körper befindlichen Krebsgeschwulste weitervermehren.[11][12] In gesunden Zellen aktiviert Nicotin die Proteinkinase B, die den Metabolismus, das Wachstum und das Absterben von Zellen kontrolliert. Dadurch wird die Überlebensfähigkeit der Zellen erhöht, was schädlich ist, falls diese später einmal zu Krebszellen mutieren.[13]

Darüber hinaus wurde im Fachblatt „Nature Medicine“ berichtet, dass Nicotin die Bildung neuer Blutgefäße (Angiogenese) in Krebsgeschwulsten fördert, wodurch diese besser mit Nährstoffen versorgt werden und schneller wachsen können.

Sonstige Wirkung

Obwohl Rauchen als Risikofaktor für Alzheimer-Patienten gilt[14], gibt es auch Studien, die die positive Wirkung von Nikotin in Bezug auf Entstehung und Behandlung dokumentieren[15].

Bei Mäusen konnte eine schädliche Wirkung auf Embryonen während der Schwangerschaft nachgewiesen werden, die sich epigenetisch in der nächsten und übernächsten Generation als Asthma manifestierte. Ob ein solcher Effekt beim Menschen besteht, ist unbekannt.[16]

Abhängigkeitspotenzial

Hauptartikel: Nikotinabhängigkeit

Nicotin gehört zu den Substanzen mit dem höchsten Abhängigkeitspotential, auch gemessen an illegalen Drogen wie z. B. Kokain, und ist hauptverantwortlich für die Abhängigkeit von Tabakerzeugnissen. Diese Aussage betrifft aber nur Nicotin, das in einer vergleichsweise hohen Konzentration im Blut vorliegt, die nur durch Inhalieren oder intravenöse Gabe entstehen kann. Das Abhängigkeitspotenzial von oral aufgenommenem Nicotin ist deutlich geringer, Pflaster haben fast kein Abhängigkeitspotenzial.

Vor allem ist von Bedeutung, dass Nicotin unterschwellig das Verlangen nach einem Tabakerzeugnis erzeugt und durch das immer kürzer werdende gewöhnungsbedingte Reiz-Reaktions-Intervall eine immer stärker ausgeprägte Abhängigkeit in Form von erhöhtem Tabakkonsum entsteht.

Man weiß heute, dass bereits nach drei Wochen Abstinenz keine messbare Veränderung der Acetylcholinrezeptoren mehr vorhanden ist – sie sich also wieder auf Normal-Niveau eingestellt haben. Während dieser Zeit kann es zu Unruhe und Gereiztheit bis hin zu Aggressivität sowie zu Depressionen kommen. Das Nicotin selbst ist zu diesem Zeitpunkt schon längst nicht mehr im Gehirn nachweisbar (bis max. drei Tage nach Beendigung des Nicotinkonsums).

Folglich kann man ein Abhängigkeitspotential konstatieren, welches eher unbewusst, d. h. im unreflektierten Alltag, seine stärkste Ausprägung findet und in Entzugsphasen dadurch zum Vorschein tritt, dass vormals unbewusste verhaltensbedingte Veränderungen der menschlichen Kognition durch Lernen nun bewusst durch den Entziehenden verarbeitet werden müssen.

Im Ergebnis ist festzustellen, dass während des Entzugs weniger die Abhängigkeit von der vom Nicotin erzeugten Wirkung von Bedeutung ist, was viele gescheiterte Therapien mit Nicotinsubstituten zeigen, sondern vielmehr der durch die nicotinerge Stimulation des Nucleus accumbens induzierte Lernprozess. In geeigneter Weise kann dieser Lernprozess nur durch starke Selbstmotivation oder professionelle Verhaltenstherapien beeinflusst bzw. umgekehrt werden. Nicotinersatz oder Medikamente können den Entzug unterstützen.

Nicotin als Sekundärmetabolit

Auftreten

Nicotin wird vor allem durch verschiedene Arten der Gattung Nicotiana und anderer Gattungen der Nachtschattengewächse (beispielsweise Duboisia) als Sekundärmetabolit in nennenswerter Menge erzeugt. In sehr geringer Konzentration ist Nicotin auch in einigen anderen Arten der Familie und der nahe verwandten Windengewächse nachgewiesen. Außerhalb dieser Familien tritt der Stoff sporadisch in geringerer Konzentration auf, so zum Beispiel in der Gattung Erythroxylum aus der Familie der Rotholzgewächse.[17]

Biosynthese von Nicotin in Nicotiana sp.

Biosynthese von Nicotin

In Tabakpflanzen wird Nicotin, ausgehend von Nicotinsäure und L-Ornithin, in folgenden Schritten synthetisiert:[18]

  1. 1,4-Reduktion des Pyridinrings der Nicotinsäure zu 1,4-Dihydronicotinsäure, unter Verwendung von NADPH als Reduktionsmittel.
  2. Decarboxylierung der 1,4-Dihydronicotinsäure zu 1,2-Dihydropyridin.

Parallel dazu:

  1. Bildung von Putrescin aus L-Ornithin.
  2. Synthese eines N-Methylpyrrolinium-Kations aus Putrescin.

Reaktion zum fertigen Nicotin:

1,4-Dihydronicotinsäure (ein Enamin) reagiert mit dem N-Methylpyrrolinium-Kation (einem Iminium-Ion) über ein Zwischenprodukt und anschließender Reoxidation des Dihydropyridinrings mit NADP+ zu Nicotin.

Nicotingehalt von Tabakprodukten und Substituten

Der Nicotingehalt des Rauches einer Zigarette betrug lange Zeit etwa 0,9 Milligramm. Inzwischen liegen die Werte bei (fast) allen Marken deutlich niedriger als noch im Jahre 2000. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Angabe der Nicotinmenge pro Zigarette nur eine äußerst eingeschränkte Informationsqualität besitzt, da der Gehalt an aufgenommenem Nicotin je nach Art der Inhalation und der Konstruktion der Zigarette variiert. Des Weiteren ist von wesentlicher Bedeutung, dass ein Raucher durch die Umstellung auf nicotinreduzierte Zigaretten nicht zwingend weniger Nicotin pro Tag zu sich nimmt, da viele Raucher an diesen stärker und länger ziehen.

Die Zigarette selbst enthält wesentlich mehr Nicotin (ca. 12 mg, siehe Toxische Wirkung), das beim Rauchen jedoch größtenteils einfach verbrennt, bevor es eingeatmet wird.

Ein typisches Nicotinpflaster enthält 8,3 bis 52 Milligramm Nicotin, das bei bestimmungsgemäßer Benutzung über 16 oder 24 Stunden abgegeben wird.

Das Tabakschnupfen kann zu einer täglichen Nicotinaufnahmemenge ähnlich derjenigen eines starken Rauchers führen (20 bis 60 mg)[19].

Medizinische Verwendung

Siehe auch: Nikotinersatz

Nicotin wird in der Raucherentwöhnungstherapie in Form von Pflastern, Sprays oder Kaugummis verwendet.[20] Das zugeführte Nicotin reduziert dabei die Entzugssymptome bei Rauchverzicht; viele der durch den Tabakrauch entstehenden Risiken werden durch reines Nicotin vermieden.[21] Eine Metaanalyse von 103 randomisierten, Placebo-kontrollierten Studien ergab, dass Nicotintherapie die Chance der Tabakabstinenz nach mindestens 6 Monaten um den Faktor 1,5 bis 2 erhöht.[22]

Nicotinkaugummis sind in der Regel mit einem Nicotingehalt von entweder 2 mg für Raucher mit einem gemäßigten Tabakkonsum, oder 4 mg bei starker Abhängigkeit erhältlich. In Deutschland können sie nur in Apotheken bezogen werden. In der Schweiz sind alle Nicotinentwöhnungsmittel in der Abgabekategorie D, das heißt sie sind in Apotheken und Drogerien erhältlich.

Verschiedene Studien untersuchen den therapeutischen Einsatz von Nicotin-Präparaten zur Behandlung verschiedener Nervenerkrankungen.[23]

Konjugierte Impfstoffe mit Nicotin zur Erzeugung von anti-Nicotin-Antikörpern sind momentan in klinischen Studien.[24]

Handelsnamen

Monopräparate

Nicopatch (A), Nicorette (D, A, CH), Nicotinell (D, A, CH), Nicotrol (A), Nikaloz (A), Nikofrenon (D), NiQuitin (D, A)

Siehe auch

Literatur

  • Helmut Schievelbein (Hrsg.): Nikotin - Pharmakologie und Toxikologie des Tabakrauches -, Thieme Verlag, Stuttgart (1968) DNB 457705825

Weblinks

 Commons: Nicotin – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Vorlage:Commonscat/WikiData/Difference

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Eintrag zu Nikotin in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 2. September 2007 (JavaScript erforderlich).
  2. Thieme Chemistry (Hrsg.): Eintrag zu Nicotin im Römpp Online. Version 3.29. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2012, abgerufen am 12. April 2011.
  3. 3,0 3,1 Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 54-11-5 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)
  4. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  5. 5,0 5,1 5,2 Nicotin bei ChemIDplus.
  6. McGee D., Brabson T., McCarthy J., Picciotti M. "Four-year review of cigarette ingestions in children", Pediatric Emergency Care, 1995, 11, S. 13–16.
  7. Informationen des Schweizerischen Toxikologischen Informationszentrums zum Verschlucken von Zigaretten durch Kinder.
  8. 8,0 8,1 Gemeinsames GiftInformationszentrum, Häufige Vergiftungen durch Nikotin.
  9. Zeit online - Wissen - Stimmt's? Gefährliche Mahlzeit.
  10. http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/ClassificationsAlphaOrder.pdf
  11. http://www.wissenschaft.de/wissen/news/263584.html
  12. http://www.pnas.org/content/103/16/6332.full (engl. Originalarbeit)
  13. http://www.aerzteinitiative.at/Karzinogene05.pdf
  14. Janine K. Cataldo1, Judith J. Prochaska2, Stanton A. Glantz3: Cigarette Smoking is a Risk Factor for Alzheimer's Disease: An Analysis Controlling for Tobacco Industry Affiliation in Journal of Alzheimer's Disease Volume 19, Number 2 / 2010 IOS Press http://iospress.metapress.com/content/l772t118k247u723/
  15. Mehta M, Adem A, Kahlon MS, Sabbagh MN: The nicotinic acetylcholine receptor: smoking and Alzheimer's disease revisited. (PMID:22201862) http://europepmc.org/abstract/MED/22201862/reload=0;jsessionid=4fDetUuycYtDVztfxupu.18
  16. Virender K Rehan, Jie Liu u. a.: Perinatal nicotine exposure induces asthma in second generation offspring. In: BMC Medicine. 10, 2012, S. 129, doi:10.1186/1741-7015-10-129.
  17. Eckart Eich: Ornithine-Derived Alkaloids. In: Solanaceae and Convolvulaceae: Secondary Metabolites – Biosynthesis, Chemotaxonomy, Biological and Economical Significance (A Handbook), Springer Verlag 2008, S. 33–188. ISBN 978-3-540-74540-2.
  18. Paul M. Dewick, Medicinal Natural Products: A Biosynthetic Approach, WileyBlackwell, 2. Edition 2001, S. 313.
  19. http://www.springerlink.com/content/u7734v5r27140663/
  20. Arzneimittelkommission der deutschen Ärzteschaft: Handlungsleitlinie Tabakabhängigkeit aus Empfehlungen zur Therapie der Tabakabhängigkeit. Arzneiverordnung in der Praxis, Sonderheft, 1. Auflage, Mai 2001 (PDF, 44 KB)
  21. Molyneux, A.: "Nicotine replacement therapy", BMJ. 2004, Bd. 328, Nr. 7437, S. 454–456. PMID 14976103 doi:10.1136/bmj.328.7437.454
  22. Silagy C, et al.: "Nicotine replacement therapy for smoking cessation", Cochrane Database of Systematic Reviews 2004, Nr. 3/2004. doi:10.1002/14651858.CD000146.pub2
  23. http://www.wienerzeitung.at/Desktopdefault.aspx?tabID=3946&alias=wzo&lexikon=Medizin&letter=M&cob=6214
  24. E. H. Cerny, T. Cerny: Vaccines against nicotine. In: Hum Vaccin. (2009), Bd. 5(4), S. 200-5. PMID 19276649.
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