| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||||
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| MAK | 0,07 ml/m3; 0,5 mg/m3 | ||||||||||||||||||||
| Toxikologische Daten |
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Nicotin, deutsch Nikotin, benannt nach Jean Nicot, ist ein natürlich in der Tabakpflanze sowie in geringerer Konzentration auch in anderen Nachtschattengewächsen vorkommendes Alkaloid. In der ganzen Tabakpflanze ist es mit einem Massenanteil von bis zu fünf Prozent enthalten. Nicotin ist eine Droge und in hoher Konzentration ein starkes Nervengift. Die chemische Struktur von Nicotin, die auf zwei verbundenen Ringen aus Pyridin und Pyrrolidin basiert, 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. Selten werden Nicotinderivate als Nicotinoide bezeichnet; meist sind damit die synthetischen, als Insektizide eingesetzten Neonicotinoide 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.
Konstitutiver Pflanzenwehrstoff
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 in den Pflanzenteilen, insbesondere in den Blättern, zur Abwehr von Schadinsekten und anderen Herbivoren. Nicotin und Nikotinoide sind starke Insektizide als natürlicher Schutz zur Abwehr von Fressfeinden der Pflanze.
Pharmakologische Wirkung auf Mensch und Wirbeltiere
Wird Nicotin durch Tabakrauchen aufgenommen, kommt es 10 bis 20 Sekunden nach dem inhalieren im Gehirn an. Dort wirkt das Nicotin stimulierend auf die nicotinischen Acetylcholinrezeptoren. Dieser Rezeptortyp befindet sich in parasympathischen Ganglien, sympathischen Ganglien, im Nebennierenmark, Zentralnervensystem und an den motorischen Endplatten. Außerdem fördert Nicotin die Ausschüttung des Hormons Adrenalin sowie der Neurotransmitter Dopamin und Serotonin. In niedrigen Mengen hat Nicotin dadurch 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.
| Strukturformel | |
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| Allgemeines | |
| Name | Nicotin |
| Andere Namen |
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| Summenformel | C10H14N2 |
| CAS-Nummer | 54-11-5 |
| PubChem | 942 |
| ATC-Code | N07BA01 |
| DrugBank | APRD00200 |
| Kurzbeschreibung | farblose bis bräunliche ölige Flüssigkeit |
| Arzneistoffangaben | |
| Wirkstoffklasse | Mittel zur Raucherentwöhnung |
| Eigenschaften | |
| Molare Masse | 162,23 g/mol |
| Aggregatzustand | flüssig |
| Dichte | 1,01 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | −79 °C |
| Siedepunkt | 24 °C |
| Dampfdruck | 5,6 Pa (20 °C) |
| Löslichkeit | leicht in Wasser, Ethanol, Diethylether und Chloroform, mischbar mit vielen organischen Lösungsmitteln |
| Brechungsindex | 1,5282 (20 °C) |
Toxische Wirkung
Nicotin ist in hoher Konzentration 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.
Lange Zeit galt die Annahme, bereits 60 mg Nikotin seien für einen Erwachsenen lebensgefährlich. Diese Annahme beruhte auf den Forschungsergebnissen des Toxikologen und Pharmakologen Rudolf Kobert. Im Jahr 1906 veröffentlichte er das „Lehrbuch der Intoxikationen“, in dem er sich auf experimentelle Ergebnisse zwischen 0,002–0,004 g stützte und daraus ableitete, dass die maximale tödliche Nikotindosis nicht höher als 0,06 g sein könnte. Kobert führte seine Erhebungen zurück auf Selbstversuche des österreichischen Arztes Karl Damian von Schroff aus dem Jahr 1856. Erst durch die Veröffentlichung „How much nicotine kills a human“ in der Fachzeitschrift Archives of Toxicology durch den Pharmakologen Bernd Mayer von der Karl-Franzens-Universität in Graz wurde der über viele Jahre falsch zitierte Wert richtiggestellt.
Trotz der in hoher Dosierung toxischen Wirkung zeigt Nikotin, auch über viele Jahre in niedrigen Dosen genommen, nur geringe chronische Schädigungen des Organismus.
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 Nicotin 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. 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. Teilweise wird aber auch schon bei geringeren Mengen eine ärztliche Konsultation als zwingend angesehen. Erbrechen sollte bei Verdacht auf Nicotinvergiftung nicht ausgelöst werden.
Auf der Verpackung einer Zigarettenschachtel wird die Menge Nicotin angegeben, die beim Rauchen einer Zigarette inhaliert wird. Eine Zigarette enthält etwa 12 Milligramm Nicotin.
Karzinogene Wirkung
Nikotin steht nicht auf der Liste karzinogener Substanzen derInternationalen Agentur für Krebsforschung der Weltgesundheitsorganisation.
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. 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.
Darüber hinaus wurde im Fachblatt Nature Medicine berichtet, dass Nicotin die Bildung neuer Blutgefäße (Angiogenese) fördert und dadurch auch etwaige vorhandene Krebsgeschwulste besser mit Nährstoffen versorgt werden und schneller wachsen können.
Sonstige Wirkung
Obwohl Rauchen als Risikofaktor für Alzheimer-Patienten gilt, gibt es auch Studien, die die positive Wirkung von Nicotin in Bezug auf Entstehung und Behandlung dokumentieren.
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.
Anwendung im Pflanzenschutz
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 Insektizidewie beispielsweise E605 wurden als Ersatz verwendet. Andere natürliche Nikotinoide und synthetische Neonicotinoide werden als Insektizide vor allem für die kommerzielle Anwendung entwickelt.
Abhängigkeitspotenzial
Vergl.: Nikotinabhängigkeit
Nicotin ist mitverantwortlich für die Abhängigkeit von Tabakerzeugnissen. Vergleiche von Tierstudien und Studien über menschlichen Drogenkonsum zeigen auf, dass pures Nicotin nur wenig Suchtpotenzial, Tabakzigarettenrauch jedoch ein sehr hohes Suchtpotenzial aufweist. Nicotin hat in Verbindung mit anderen Stoffen im Tabakrauch ein extrem hohes Abhängigkeitspotenzial und kann sehr schnell zu einem abhängigen Verhalten führen. Laut einem im Jahr 2007 veröffentlichten Papier von D. Nutt et al. liegt das Abhängigkeitspotenzial von Tabakrauch zwischen Alkohol und Kokain. Genauer gesagt, liegt das physische Abhängigkeitspotential bei dem von Alkoholbzw. Barbituraten und das psychische Abhängigkeitspotenzial bei dem von Kokain. Ein Vergleich mit der Sucht nach Opiaten wie Heroin ist nicht angezeigt, weil diese weitaus komplizierter zu behandeln ist und die Entzugserscheinungen schwerwiegender sind. Es reichen wenige Zigaretten oder wenige Tage mit kleinem Zigarettenkonsum bis zum Eintritt der körperlichen Abhängigkeit. Das Abhängigkeitspotenzial von oral aufgenommenem Nicotin ist deutlich geringer, Pflaster haben fast kein Abhängigkeitspotenzial.
Vor allem ist von Bedeutung, dass Nicotin, in Verbindung mit anderen Stoffen im Tabakrauch, 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 Tabakrauch 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.
Die Rückfallwahrscheinlichkeit bei Rauchern, die ohne Hilfsmittel mit dem Tabakkonsum aufhören, liegt bei 97 % innerhalb von sechs Monaten nach dem Rauchstopp. Bis 2012 ging man davon aus, dass Nicotinersatzpräparate bei korrekter Dosierung und weiterer fachlicher Anleitung die Erfolgschancen um 3 % steigern können. Eine neuere Studie von 2012 besagt, dass die Rückfallrate bei denen, die Nicotinersatzpräparate zum Aufhören verwendet haben, genau so hoch war wie bei denen, die ohne Hilfsmittel aufgehört haben.
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.
Biosynthese von Nicotin in Nicotiana sp.
In Tabakpflanzen wird Nicotin, ausgehend von Nicotinsäure und L-Ornithin, in folgenden Schritten synthetisiert:
- 1,4-Reduktion des Pyridinrings der Nicotinsäure zu 1,4-Dihydronicotinsäure, unter Verwendung von NADPH als Reduktionsmittel.
- Decarboxylierung der 1,4-Dihydronicotinsäure zu 1,2-Dihydropyridin.
Parallel dazu:
- Bildung von Putrescin aus L-Ornithin.
- 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), 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).
Medizinische Verwendung
Nicotin wird in der Raucherentwöhnungstherapie in Form von Pflastern, Sprays oder Kaugummis verwendet. Das zugeführte Nicotin reduziert dabei die Entzugssymptome bei Rauchverzicht; viele der durch den Tabakrauch entstehenden Risiken werden durch reines Nicotin vermieden.
Eine Metaanalyse von 103 randomisierten, Placebo-kontrollierten Studien ergab, dass die Rückfallwahrscheinlichkeit bei Rauchern, die ohne Hilfsmittel mit dem Tabakkonsum aufhören, bei 97 % innerhalb von sechs Monaten nach dem Rauchstopp liegt. Bis 2012 ging man davon aus, dass Nikotinersatzpräparate bei korrekter Dosierung und weiterer Fachlicher Anleitung die Erfolgschancen um 3 % steigern können. Eine neuere Studie von 2012 besagt, dass die Rückfallraten bei denen, die Nikotinersatzpräparate zum Aufhören verwendet haben, genau so hoch war wie derer, die ohne Hilfsmittel aufgehört haben.
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.
Konjugierte Impfstoffe mit Nicotin zur Erzeugung von anti-Nicotin-Antikörpern sind momentan in klinischen Studien.
Handelsnamen
- Monopräparate
Nicopatch (A), Nicorette (D, A, CH), Nicotinell (D, A, CH), Nicotrol (A), Nikaloz (A), Nikofrenon (D), NiQuitin (D, A)
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 11.05. 2023