ผลกระทบของนิโคติน (เชิงบวกและเชิงลบ) ที่มีต่อสมอง

นิโคตินมีผลทางสรีรวิทยามากมาย ซึ่งไม่ใช่ทั้งหมดที่เป็นลบ แม้ว่าจะมีความเห็นว่านิโคตินเป็นสารที่เป็นอันตรายอย่างง่าย นิโคตินมีผลในเชิงการรู้คิดต่างๆ และยังถูกนำมาใช้ในการบำบัดทางผิวหนังเพื่อเพิ่มสมาธิ ความจำ และความเร็วของจิตในความบกพร่องทางสติปัญญาเล็กน้อย¹- นอกจากนี้ ยังมีการตรวจสอบตัวเร่งปฏิกิริยาตัวรับนิโคตินเพื่อรักษาโรคจิตเภทและ โรคอัลไซเมอร์² แสดงว่าผลกระทบของโมเลกุลมีความซับซ้อน ไม่ใช่ขาวดำ ตามที่อธิบายในสื่อ

นิโคติน เป็นศูนย์กลาง ระบบประสาท กระตุ้น³ ที่มีผลกระทบทั้งด้านบวกและด้านลบต่อ สมอง (การตัดสินเชิงบวกและเชิงลบกำหนดโดยผลกระทบต่อ พฤติกรรม ซึ่งถือว่าสังคมมีประสิทธิผลต่อความเป็นอยู่ที่ดีของแต่ละบุคคล โดยมีผลเชิงบวกเชิงอัตวิสัยซึ่งแสดงถึงความเป็นอยู่ที่ดีขึ้นของบุคคลในสังคม) นิโคตินส่งผลต่อการส่งสัญญาณของสารสื่อประสาทต่างๆ ในสมอง⁴โดยส่วนใหญ่ทำหน้าที่ผ่านตัวรับนิโคตินิกของสารสื่อประสาทอะเซทิลโคลีน⁵ และลักษณะการเสพติดเกิดขึ้นจากการกระตุ้นการปล่อยสารโดปามีนในนิวเคลียส accumbens⁶ ในส่วนของสมองที่เรียกว่า basal forebrain ซึ่งสร้างประสบการณ์ส่วนตัวของความสุข (รางวัล) ทำให้เกิดพฤติกรรมเสพติด⁷ เช่น การสูบบุหรี่เป็นลูกโซ่

นิโคตินเป็นตัวเอกของตัวรับนิโคตินอะซิติลโคลีน (nACh) ซึ่งเป็นไอโอโนทรอปิก (อะโกนิซึมทำให้เกิดการเปิดช่องไอออนบางช่อง)⁸. บทความนี้จะไม่รวมตัวรับที่พบในทางแยกของกล้ามเนื้อและกล้ามเนื้อ อะซิติลโคลีนทำให้เกิดความเจ็บปวดกับตัวรับอะซิติลโคลีนทั้งสองประเภท: ตัวรับนิโคตินิกและมัสคารินิกซึ่งเป็นเมตาบอทรอปิก (agonism ทำให้เกิดขั้นตอนการเผาผลาญเป็นชุด)⁹. ความแรงและประสิทธิภาพของยาต่อตัวรับคือพหุปัจจัย รวมถึงความสัมพันธ์ที่มีผลผูกพัน ความสามารถในการทำให้เกิดผลที่เป็นเอกเทศ (เช่น การกระตุ้นการถอดรหัสยีน) ผลกระทบต่อตัวรับ (ตัวเร่งปฏิกิริยาบางตัวอาจทำให้ตัวรับลดลง) การแยกออกจากตัวรับ ฯลฯ¹⁰. ในกรณีของนิโคติน โดยทั่วไปถือว่าอย่างน้อยเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาตัวรับ nACh ที่แรงปานกลาง¹¹เนื่องจากแม้จะมีความแตกต่างของโครงสร้างทางเคมีอย่างมากในนิโคตินและอะซิติลโคลีน โมเลกุลทั้งสองก็มีบริเวณที่มีไนโตรเจนไอออนบวก (ไนโตรเจนที่มีประจุบวก) และอีกบริเวณตัวรับพันธะไฮโดรเจน¹².

ตัวรับ nACh ประกอบด้วยหน่วยย่อยของโพลีเปปไทด์ 5 ยูนิต และการกลายพันธุ์ในยูนิตย่อยของสายโซ่โพลีเปปไทด์ ทำให้เกิดปฏิกิริยาที่จำกัดของตัวรับ nACh ที่จำกัด อาจทำให้เกิดโรคทางระบบประสาทที่แตกต่างกัน เช่น โรคลมบ้าหมู ปัญญาอ่อน และการขาดดุลทางปัญญา¹³. ในโรคอัลไซเมอร์ ตัวรับ nACh จะลดลง¹⁴, ปัจจุบัน ผู้สูบบุหรี่ สัมพันธ์กับความเสี่ยงโรคพาร์กินสันลดลง 60%¹⁵, ยาเพิ่ม nACh agonism ในสมองใช้รักษาโรคอัลไซเมอร์¹⁶ (ปัจจุบันมีการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยา nACh เพื่อรักษาโรคอัลไซเมอร์¹⁷) และความจริงที่ว่านิโคตินเป็นตัวเสริมการทำงานขององค์ความรู้ในปริมาณต่ำถึงปานกลาง¹⁸ เน้นถึงความสำคัญของตัวรับ nACh agonism สำหรับการทำงานขององค์ความรู้ที่ดีที่สุด

ความกังวลด้านสุขภาพเบื้องต้นเกี่ยวกับการสูบบุหรี่คือโรคมะเร็งและโรคหัวใจ¹⁹. อย่างไรก็ตาม ความเสี่ยงของการสูบบุหรี่ไม่จำเป็นต้องเหมือนกับความเสี่ยงของการบริโภคนิโคตินโดยไม่ใช้ยาสูบ เช่น จากการระเหยของของเหลวนิโคตินหรือการเคี้ยวหมากฝรั่งนิโคติน ความเป็นพิษต่อหัวใจและหลอดเลือดของการบริโภคนิโคตินนั้นต่ำกว่าการสูบบุหรี่อย่างมาก²⁰. การใช้นิโคตินในระยะสั้นและระยะยาวจะไม่เร่งการสะสมของคราบจุลินทรีย์ในหลอดเลือด²⁰ แต่อาจจะยังเสี่ยงเพราะฤทธิ์ของนิโคตินทำให้หลอดเลือดหดตัว²⁰. นอกจากนี้ ยังได้ทดสอบความเป็นพิษต่อยีน (ดังนั้นจึงเป็นสารก่อมะเร็ง) ของนิโคติน การทดสอบบางอย่างที่ประเมินความเป็นพิษต่อยีนของนิโคตินแสดงให้เห็นศักยภาพในการก่อมะเร็งจากความผิดปกติของโครโมโซมและการแลกเปลี่ยนซิสเตอร์โครมาทิดที่ความเข้มข้นของนิโคตินซึ่งสูงกว่าความเข้มข้นของนิโคตินในซีรัมของผู้สูบบุหรี่เพียง 2 ถึง 3 เท่า²¹. อย่างไรก็ตาม การศึกษาผลกระทบของนิโคตินต่อเซลล์ลิมโฟไซต์ของมนุษย์ไม่แสดงผลใดๆ²¹ แต่สิ่งนี้อาจผิดปกติเมื่อพิจารณาถึงความเสียหายของ DNA ที่ลดลงที่เกิดจากนิโคตินเมื่อฟักร่วมกับตัวรับ nACh ที่เป็นปฏิปักษ์²¹ บ่งชี้ว่าสาเหตุของความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยนิโคตินอาจขึ้นอยู่กับการกระตุ้นของตัวรับ nACh เอง²¹.

การใช้นิโคตินเป็นเวลานานอาจทำให้ตัวรับ nACh เสื่อมสภาพได้²² เนื่องจาก acetylcholine ภายในร่างกายสามารถเผาผลาญได้โดยเอนไซม์ acetylcholinesterase ในขณะที่นิโคตินไม่สามารถทำได้ ดังนั้นจึงนำไปสู่การจับตัวรับเป็นเวลานาน²². ในหนูที่ได้รับไอระเหยที่มีนิโคตินเป็นเวลา 6 เดือน ปริมาณโดปามีนในเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า (FC) เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในขณะที่ปริมาณโดปามีนใน striatum (STR) ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ²³. ไม่มีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อความเข้มข้นของเซโรโทนิน²³. กลูตาเมต (สารสื่อประสาทที่กระตุ้น) เพิ่มขึ้นในระดับปานกลางทั้งใน FC และ STR และ GABA (สารสื่อประสาทที่ยับยั้งลดลงในระดับปานกลางในทั้งสอง²³. เนื่องจาก GABA ยับยั้งการหลั่งโดปามีนในขณะที่กลูตาเมตช่วยเพิ่ม²³, การกระตุ้นโดปามีนที่สำคัญของทางเดิน mesolimbic²⁴ (เกี่ยวข้องกับรางวัลและพฤติกรรม²⁵) และปล่อยผลของนิโคตินต่อฝิ่นภายนอก²⁶ อาจอธิบายการเสพติดนิโคตินในระดับสูงและการพัฒนาพฤติกรรมการเสพติด สุดท้ายนี้ การเพิ่มขึ้นของโดปามีนและการกระตุ้นตัวรับ nACh อาจอธิบายการปรับปรุงจากนิโคตินในการตอบสนองของมอเตอร์ในการทดสอบการจดจ่อและความสนใจอย่างต่อเนื่อง และหน่วยความจำการรู้จำ²⁷.

***

อ้างอิง:

1. Newhouse P. , Kellar, K. , et al 2012. การรักษานิโคตินสำหรับความบกพร่องทางสติปัญญาเล็กน้อย การทดลองทางคลินิกนำร่องแบบ double-blind เป็นเวลา 6 เดือน ประสาทวิทยา. 2012 10 ม.ค. 78(2): 91–101. ดอย: https://doi.org/10.1212/WNL.0b013e31823efcbb   

2. ดุจดัง-ปาก DS. และ Gould TJ. , 2002. Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptors: การมีส่วนร่วมในโรคอัลไซเมอร์และโรคจิตเภท บทวิจารณ์เกี่ยวกับพฤติกรรมและความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับประสาทวิทยา Volume: 1 ฉบับ: 1 หน้า: 5-20 ฉบับที่ตีพิมพ์: 1 มีนาคม 2002 DOI: https://doi.org/10.1177/1534582302001001002   

3. PubChem [อินเทอร์เน็ต]. Bethesda (MD): หอสมุดแห่งชาติแพทยศาสตร์ (US), ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ; 2004-. PubChem Compound Summary สำหรับ CID 89594, นิโคติน; [อ้างถึง 2021 พฤษภาคม 8]. ได้จาก: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Nicotine 

4. Quattrocki E, Baird A, Yurgelun-Todd D. แง่มุมทางชีววิทยาของความเชื่อมโยงระหว่างการสูบบุหรี่กับภาวะซึมเศร้า Harv Rev จิตเวช. 2000 ก.ย.;8(3):99-110. PMID: 10973935 ออนไลน์ได้ที่ https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10973935/  

5. เบโนวิตซ์ NL (2009) เภสัชวิทยาของนิโคติน: การเสพติด โรคที่เกิดจากการสูบบุหรี่ และการบำบัด การทบทวนเภสัชวิทยาและพิษวิทยาประจำปี, 49, 57-71 https://doi.org/10.1146/annurev.pharmtox.48.113006.094742  

6. Fu Y, Matta SG, Gao W, Brower VG, Sharp BM. นิโคตินที่เป็นระบบช่วยกระตุ้นการหลั่งโดปามีนในนิวเคลียส accumbens: การประเมินบทบาทของตัวรับ N-methyl-D-aspartate อีกครั้งในบริเวณหน้าท้อง เจ Pharmacol Exp Ther. 2000 ส.ค.;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). สารโดปามีนและการติดยา: นิวเคลียส accumbens การเชื่อมต่อของเปลือก 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). ตัวรับนิโคตินนิโคตินิกอะซิติลโคลีนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม: จากโครงสร้างสู่การทำงาน ความคิดเห็นทางสรีรวิทยา, 89(1), 73-120 https://doi.org/10.1152/physrev.00015.2008  

9. ช้างและนอยมันน์, 1980. ตัวรับอะซิติลโคลีน. แง่มุมระดับโมเลกุลของพลังงานชีวภาพ พ.ศ. 1980 ออนไลน์ได้ที่ https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/acetylcholine-receptor เข้าถึงเมื่อ 07 พฤษภาคม 2021.   

10. Kelly A Berg, William P Clarke, ทำความเข้าใจเภสัชวิทยา: Inverse Agonism และ Functional Selectivity, วารสารนานาชาติของ Neuropsychopharmacology, ปริมาณ 21, ออก 10, ตุลาคม 2018, หน้า 962 – 977, https://doi.org/10.1093/ijnp/pyy071 

11. เภสัชวิทยาของ Rang & Dale, International Edition Rang, Humphrey P.; เดล, มอรีน เอ็ม.; ริตเตอร์, เจมส์ เอ็ม.; ดอกไม้, ร็อดเจ.; เฮนเดอร์สัน, แกรม 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. ดานี เจเอ (2015). โครงสร้างและหน้าที่ของตัวรับ Nicotinic Acetylcholine ของเซลล์ประสาทและการตอบสนองต่อนิโคติน การทบทวนทางชีววิทยาระหว่างประเทศ, 124, 3-19 https://doi.org/10.1016/bs.irn.2015.07.001  

13. Steinlein OK, Kaneko S, Hirose S. การกลายพันธุ์ของตัวรับ Nicotinic acetylcholine ใน: Noebels JL, Avoli M, Rogawski MA, et al., บรรณาธิการ กลไกพื้นฐานของแจสเปอร์สำหรับโรคลมบ้าหมู [อินเทอร์เน็ต] ฉบับที่ 4 Bethesda (MD): ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (US); 2012. ใช้ได้ตั้งแต่: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK98138/ 

14. Narahashi, T. , Marszalec, W. , Moriguchi, S. , Yeh, JZ, & Zhao, X. (2003). กลไกการออกฤทธิ์ของยาอัลไซเมอร์ในสมอง nicotinic acetylcholine receptors และ NMDA receptors วิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต, 74(2-3), 281 – 291 https://doi.org/10.1016/j.lfs.2003.09.015 

15. Mappin-Kasirer B., แพน เอช., อัล et 2020. บุหรี่กับความเสี่ยงโรคพาร์กินสัน. การติดตามผล 65 ปีของแพทย์ชายชาวอังกฤษ 30,000 คน ประสาทวิทยา. ฉบับที่ 94 หมายเลข 20 e2132e2138. PubMed: 32371450 ดอย: https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000009437 

16. Ferreira-Vieira, TH, Guimaraes, IM, Silva, FR และ Ribeiro, FM (2016) โรคอัลไซเมอร์: กำหนดเป้าหมายระบบ Cholinergic neuropharmacology ปัจจุบัน, 14(1), 101-115 https://doi.org/10.2174/1570159×13666150716165726 

17. Lippiello PM, Caldwell WS, Marks MJ, Collins AC (1994) การพัฒนา Nicotinic Agonists สำหรับการรักษาโรคอัลไซเมอร์ ใน: Giacobini E. , Becker RE (eds) โรคอัลไซเมอร์. ความก้าวหน้าในการรักษาโรคอัลไซเมอร์ Birkhäuser บอสตัน https://doi.org/10.1007/978-1-4615-8149-9_31 

18. Valentine, G. และ Sofuoglu, M. (2018). ผลกระทบทางปัญญาของนิโคติน: ความคืบหน้าล่าสุด neuropharmacology ปัจจุบัน, 16(4), 403-414 https://doi.org/10.2174/1570159X15666171103152136 

19. CDC 2021 ผลกระทบด้านสุขภาพของการสูบบุหรี่ ออนไลน์ได้ที่ https://www.cdc.gov/tobacco/data_statistics/fact_sheets/health_effects/effects_cig_smoking/index.htm เข้าถึงเมื่อ 07 พฤษภาคม 2021.  

20. Benowitz, NL, & Burbank, AD (2016) ความเป็นพิษต่อหัวใจและหลอดเลือดของนิโคติน: ผลกระทบต่อการใช้บุหรี่ไฟฟ้า แนวโน้มของยารักษาโรคหัวใจและหลอดเลือด, 26(6), 515-523 https://doi.org/10.1016/j.tcm.2016.03.001 

21. Sanner, T. และ Grimsrud, TK (2015). นิโคติน: การก่อมะเร็งและผลกระทบต่อการตอบสนองต่อการรักษามะเร็ง – บทวิจารณ์ พรมแดนด้านเนื้องอกวิทยา, 5, 196 https://doi.org/10.3389/fonc.2015.00196 

22. ดานี เจเอ (2015). โครงสร้างและหน้าที่ของตัวรับ Nicotinic Acetylcholine ของเซลล์ประสาทและการตอบสนองต่อนิโคติน การทบทวนทางชีววิทยาระหว่างประเทศ, 124, 3-19 https://doi.org/10.1016/bs.irn.2015.07.001 

23. อลาสมารี เอฟ, อเล็กซานเดอร์ ป.ป.ช. อัล et พ.ศ. 2019 ผลของการหายใจเข้าแบบเรื้อรังของไอบุหรี่ไฟฟ้าที่มีนิโคตินต่อสารสื่อประสาทในเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าและสมองส่วนหน้าของหนูเมาส์ C57BL/6 ด้านหน้า. Pharmacol., 12 สิงหาคม 2019. ดอย: https://doi.org/10.3389/fphar.2019.00885 

24. คลาร์ก พีบี (1990). การเปิดใช้งานโดปามีน Mesolimbic – กุญแจสำคัญในการเสริมนิโคติน? สัมมนามูลนิธิ Ciba, 152, 153-168 https://doi.org/10.1002/9780470513965.ch9 

25. Science Direct 2021 เส้นทาง Mesolimbic ออนไลน์ได้ที่ https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/mesolimbic-pathway เข้าถึงเมื่อ 07 พฤษภาคม 2021.  

26. Hadjiconstantinou M. และ Neff N. , 2011. นิโคตินและ opioids ภายนอก: หลักฐานทางประสาทเคมีและเภสัชวิทยา เภสัชวิทยา. เล่มที่ 60 ฉบับที่ 7-8 มิถุนายน 2011 หน้า 1209-1220 ดอย: https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2010.11.010  

27. Ernst M. , Matochik J. , et al 2001. ผลของนิโคตินต่อการกระตุ้นสมองระหว่างการปฏิบัติงานด้านความจำ การดำเนินการของ National Academy of Sciences เม.ย. 2001, 98 (8) 4728-4733; ดอย: https://doi.org/10.1073/pnas.061369098  
     

***