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Uno de los componentes de más controversia en el vapor del cigarrillo electrónico es la nicotina. La controversia existe por su supuesto potencial adictivo y de mortalidad. Se han realizado algunos estudios recientes sobre los beneficios de la nicotina en el área del aprendizaje y la memoria, lo cual ha agregado una capa adicional a la complejidad del tema. Previamente, muchos estudios analizaban la nicotina en el contexto del fumado  - que es una de las razones de la controversia - existe poca literatura científica sobre el efecto de nicotina por sí sola sobre el ser humano. Sin embargo, el compuesto per se es bien conocido químicamente. Lo siguiente es un resumen de la nicotina por el Dr. Bernd Mayer, profesor de Farmacología en la Universidad de Graz.

Química y Presentación

La nicotina pura es un líquido incoloro con un punto de ebullición de 247 grados centígrados. Es soluble en agua y en solventes no polarizados. Es un alcaloide presente en la familia Solanaceae de plantas, notablemente en la Nicotiana Tabacum, mejor conocido como la planta de tabaco, que puede contener hasta 3% de nicotina por kilogramo de peso seco. Varias plantas comestibles, tales como la papa y el tomate, pueden contener nicotina en rangos de µg/Kg de peso seco.

La molécula de nicotina contiene dos átomos básicos de nitrógeno, lo cual resulta en presentaciones superposicionadas de tres especies diferentes a diferentes valores de pH (valores de pKa de 3.12 y 8.02). Las siguientes especies principales están presentes en la siguiente rango de pH:

  • (i) pH < 3.0: completamente protonada (dos iones H+ ligados - no es relevante a la biologia de productos que contienen nicotina)
  • (ii) pH 4 - 8: un ión H+ ligado (también conocido como "nicotina ligada")
  • (iii) pH > 8: completamente desprotonada (también conocido como "nicotina desligada")

 

Absorción

A pesar de algunas aseveraciones de la existencia de proteínas específicas de transporte nicotínico en las membranas de las células, la difusión pasiva es considerada como el medio principal de resorción de la nicotina. Dado que las formas protonadas (especies (i) y (ii)) no pueden traspasar la membrana celular, la fracción de la nicotina absorbida y/o la velocidad de absorción se puede determinar por el pH, con valores altos de pH moviendo el equilibrio hacia nicotina completamente desprotonada que es reabsorbida por medio de difusión pasiva con base en el gradiente de concentración. Ajustando precisamente a un valor pH de 7.4 resulta en un equilibrio entre especies (ii) y (iii) dentro de las células.

Cuando se ingiere nicotina oralmente, la absorción ocurre en el intestino seguido por una metabolización hepática extensa, al punto que aproximadamente solo el 20% de la cantidad inicial de nicotina llega al torrente sanguíneo, mientras que el 80% restante se metaboliza a compuestos biológicamente inactivos. Esto resulta en una biodisponibilidad del 20%, aproximadamente. La metabolización hepática se puede evadir por otros medios de administración.

Mecanismo de Acción

Los efectos farmacológicos de la nicotina son mediados por la estimulación de receptores nicotínicos de acetilcolina, proteínas pentaméricas que funcionan como canales de Na+ activados por ligandos. La unión del neurotransmisor acetilcolina al receptor permite un cambio conformacional resultando en el flujo de iones de Na+ por su gradiente electroquímico hacia la célula. Éste cambio a carga positiva lleva a la despolarización de la membrana celular y el inicio de un potencial de acción.

Las cinco subunidades de los receptores nicotínicos son miembros de una familia multigénica, cuya combinación resulta en un gran número de subtipos de receptores con una distribución distinta en el tejido y con propiedades variables. La nicotina es un agonista en los receptores en la ganglia vegetativa y en el cerebro, pero no se liga a receptores en el conjunto neuromuscular. También tiene una afinidad baja a los receptores nicotínicos presentes en las células cromafines de la glándula adrenal, posiblemente explicando la razón del por qué los fumadores no tienen niveles plasmáticos de catecolaminas significativamente elevados.

Farmacología

La estimulación de los receptores nicotínicos en la ganglia simpática provoca un incremento moderado en el ritmo cardíaco y la presión sistólica (por medio del gasto cardíaco o el volumen minuto) y, posiblemente, vasoconstricción periférica. Estos efectos son leves y bien tolerados. Se debe notar que virtualmente todos los efectos perjudiciales adscrito a fumar (por ejemplo, el incremento de riesgo de cáncer, infartos, y derrames) no son causados por la nicotina, sino por los compuestos tóxicos que se generan en el transcurso del proceso de combustión del tabaco.

Los efectos de la nicotina sobre el sistema central nervioso son complejos y no bien conocidos. Existe una cantidad de evidencia sustancial de que la estimulación de receptores nicotínicos en el cerebro mejora el rendimiento cognitivo, percatación, y memoria. Por ende, los agonistas sintéticos de receptores nicotínicos son medicamentos potencialmente interesante para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer y otras discapacidades cognitivas.

Se ha argumentado que la nicotina puede ser adictiva ya que causa la producción de dopamina en el núcleo accumbens, un componente del centro de recompensa del cerebro que está involucrado con los efectos reforzadores que simulan el comportamiento de consumo de drogas. Sin embargo, este punto de vista esta bajo discusión dada la frecuente confusión entre la dependencia de tabaco, lo cual está bien establecido en la literatura académica, con la dependencia de la nicotina.

Toxicología

En un patrón de uso normal, los productos que contienen nicotina no son tóxicos. Una sobredosis leve se reconoce rápidamente por medio de síntomas como mareo, náusea, y dolor de cabeza, lo cual le indica al usuario que debe dejar de usar o reducir el consumo de nicotina. Un consumo seguido de altas dosis de nicotina resulta en envenenamiento por medio de diarrea severa y vómito; efectos que reducen significativamente la cantidad de nicotina disponible sistemáticamente. Por estas razones, casos letales de envenenamiento por nicotina son extremadamente raros y no pasan con aplicaciones de inhalación o contacto dermal con productos que contienen nicotina.

Se debería notar que la nicotina no es una neurotoxina en el sentido clásico como se asevera frecuentemente. La nicotina modula las funciones de neuronas imitando los efectos de un neurotransmisor endógeno la acetilcolina, mientras que las neurotoxinas tienen un efecto perjudicial sobre la función neuronal, típicamente afectando canales iónicos que lleva a una interrupción de señales vitales. En concentraciones anormalmente altas de nicotina, la despolarización permanente de membranas celulares puede desactivar los canales de Na+ dependientes de voltaje, pero este efecto no se observa en un uso normal de productos que contienen nicotina.

Uno de los componentes de más controversia en el vapor del cigarrillo electrónico es la nicotina. La controversia existe por su supuesto potencial adictivo y de mortalidad. Se han realizado algunos estudios recientes sobre los beneficios de la nicotina en el área del aprendizaje y la memoria, lo cual ha agregado una capa adicional a la complejidad del tema. Previamente, muchos estudios analizaban la nicotina en el contexto del fumado  - que es una de las razones de la controversia - existe poca literatura científica sobre el efecto de nicotina por sí sola sobre el ser humano. Sin embargo, el compuesto per se es bien conocido químicamente. Lo siguiente es un resumen de la nicotina por el Dr. Bernd Mayer, profesor de Farmacología en la Universidad de Graz.

Química y Presentación

La nicotina pura es un líquido incoloro con un punto de ebullición de 247 grados centígrados. Es soluble en agua y en solventes no polarizados. Es un alcaloide presente en la familia Solanaceae de plantas, notablemente en la Nicotiana Tabacum, mejor conocido como la planta de tabaco, que puede contener hasta 3% de nicotina por kilogramo de peso seco. Varias plantas comestibles, tales como la papa y el tomate, pueden contener nicotina en rangos de µg/Kg de peso seco.

La molécula de nicotina contiene dos átomos básicos de nitrógeno, lo cual resulta en presentaciones superposicionadas de tres especies diferentes a diferentes valores de pH (valores de pKa de 3.12 y 8.02). Las siguientes especies principales están presentes en la siguiente rango de pH:

  • (i) pH < 3.0: completamente protonada (dos iones H+ ligados - no es relevante a la biologia de productos que contienen nicotina)
  • (ii) pH 4 - 8: un ión H+ ligado (también conocido como "nicotina ligada")
  • (iii) pH > 8: completamente desprotonada (también conocido como "nicotina desligada")

 

Absorción

A pesar de algunas aseveraciones de la existencia de proteínas específicas de transporte nicotínico en las membranas de las células, la difusión pasiva es considerada como el medio principal de resorción de la nicotina. Dado que las formas protonadas (especies (i) y (ii)) no pueden traspasar la membrana celular, la fracción de la nicotina absorbida y/o la velocidad de absorción se puede determinar por el pH, con valores altos de pH moviendo el equilibrio hacia nicotina completamente desprotonada que es reabsorbida por medio de difusión pasiva con base en el gradiente de concentración. Ajustando precisamente a un valor pH de 7.4 resulta en un equilibrio entre especies (ii) y (iii) dentro de las células.

Cuando se ingiere nicotina oralmente, la absorción ocurre en el intestino seguido por una metabolización hepática extensa, al punto que aproximadamente solo el 20% de la cantidad inicial de nicotina llega al torrente sanguíneo, mientras que el 80% restante se metaboliza a compuestos biológicamente inactivos. Esto resulta en una biodisponibilidad del 20%, aproximadamente. La metabolización hepática se puede evadir por otros medios de administración.

Mecanismo de Acción

Los efectos farmacológicos de la nicotina son mediados por la estimulación de receptores nicotínicos de acetilcolina, proteínas pentaméricas que funcionan como canales de Na+ activados por ligandos. La unión del neurotransmisor acetilcolina al receptor permite un cambio conformacional resultando en el flujo de iones de Na+ por su gradiente electroquímico hacia la célula. Éste cambio a carga positiva lleva a la despolarización de la membrana celular y el inicio de un potencial de acción.

Las cinco subunidades de los receptores nicotínicos son miembros de una familia multigénica, cuya combinación resulta en un gran número de subtipos de receptores con una distribución distinta en el tejido y con propiedades variables. La nicotina es un agonista en los receptores en la ganglia vegetativa y en el cerebro, pero no se liga a receptores en el conjunto neuromuscular. También tiene una afinidad baja a los receptores nicotínicos presentes en las células cromafines de la glándula adrenal, posiblemente explicando la razón del por qué los fumadores no tienen niveles plasmáticos de catecolaminas significativamente elevados.

Farmacología

La estimulación de los receptores nicotínicos en la ganglia simpática provoca un incremento moderado en el ritmo cardíaco y la presión sistólica (por medio del gasto cardíaco o el volumen minuto) y, posiblemente, vasoconstricción periférica. Estos efectos son leves y bien tolerados. Se debe notar que virtualmente todos los efectos perjudiciales adscrito a fumar (por ejemplo, el incremento de riesgo de cáncer, infartos, y derrames) no son causados por la nicotina, sino por los compuestos tóxicos que se generan en el transcurso del proceso de combustión del tabaco.

Los efectos de la nicotina sobre el sistema central nervioso son complejos y no bien conocidos. Existe una cantidad de evidencia sustancial de que la estimulación de receptores nicotínicos en el cerebro mejora el rendimiento cognitivo, percatación, y memoria. Por ende, los agonistas sintéticos de receptores nicotínicos son medicamentos potencialmente interesante para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer y otras discapacidades cognitivas.

Se ha argumentado que la nicotina puede ser adictiva ya que causa la producción de dopamina en el núcleo accumbens, un componente del centro de recompensa del cerebro que está involucrado con los efectos reforzadores que simulan el comportamiento de consumo de drogas. Sin embargo, este punto de vista esta bajo discusión dada la frecuente confusión entre la dependencia de tabaco, lo cual está bien establecido en la literatura académica, con la dependencia de la nicotina.

Toxicología

En un patrón de uso normal, los productos que contienen nicotina no son tóxicos. Una sobredosis leve se reconoce rápidamente por medio de síntomas como mareo, náusea, y dolor de cabeza, lo cual le indica al usuario que debe dejar de usar o reducir el consumo de nicotina. Un consumo seguido de altas dosis de nicotina resulta en envenenamiento por medio de diarrea severa y vómito; efectos que reducen significativamente la cantidad de nicotina disponible sistemáticamente. Por estas razones, casos letales de envenenamiento por nicotina son extremadamente raros y no pasan con aplicaciones de inhalación o contacto dermal con productos que contienen nicotina.

Se debería notar que la nicotina no es una neurotoxina en el sentido clásico como se asevera frecuentemente. La nicotina modula las funciones de neuronas imitando los efectos de un neurotransmisor endógeno la acetilcolina, mientras que las neurotoxinas tienen un efecto perjudicial sobre la función neuronal, típicamente afectando canales iónicos que lleva a una interrupción de señales vitales. En concentraciones anormalmente altas de nicotina, la despolarización permanente de membranas celulares puede desactivar los canales de Na+ dependientes de voltaje, pero este efecto no se observa en un uso normal de productos que contienen nicotina.

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