Autor zároveň nepozná iný živočíšny druh na tejto planéte, ktorý by (si) takto nepochopiteľne a ešte navyše vedome ubližoval. Na druhej strane, nikotín – ten inkriminovaný návykový alkaloid tabaku – môže byť za istých okolností prospešným stimulantom a v špeciálnych prípadoch dokonca užitočným liekom. Ešte raz, nie fajčenie, nikotín. Tieto dva (a nielen) pojmy sú totiž od seba perfektne separovateľné.
.nikotín
Mnohé rastliny na našej planéte si za stámilióny rokov evolúcie vyvinuli rôzne obranné stratégie voči hladným bylinožravcom. Niektoré sa bránia mechanicky, ako pichľavé kaktusy, iné sa spoliehajú na toxicitu produkovaných fytochemikálií. Medzi majstrov chemickej obrany patrí aj tabak obyčajný (Nicotiana tabacum), ktorého listy obsahujú hotový kokteil jedovatých alkaloidov, pričom nikotín je ich prominentným zástupcom.
Je zaujímavé, že tabak biosyntetizuje nikotín v koreňoch a až následne ho transportuje do svojich veľkých listov. Keďže jeho primárnou úlohou je chrániť rastlinu pred hmyzom ako svojím úhlavným nepriateľom, asi nikoho neprekvapí informácia, že nikotín vykazuje skvelé insekticídne účinky. A práve to je dôvod, prečo sa vodný tabakový extrakt už oddávna používa ako efektívny organický prostriedok na ochranu záujmových plodín pred škodcami.
Nikotín je z tohto pohľadu natoľko inšpiratívny, že sa dokonca stal modelom pre vývoj účinného syntetického insekticídu (imidalopridu). Ten je relatívne bezpečný pre cicavcov, ale zároveň nekompromisne likviduje hmyzích predátorov, a to už v extrémne nízkych dávkach. V ich prípade ide totiž o mimoriadne účinný neurotoxín, ktorý sa nevratne viaže na kľúčové miesta nervovej sústavy hmyzu, ktorú tým pádom úplne vyradí z činnosti. A je po škodlivom hmyze. Na druhej strane, parafrázujúc známy výrok: čo jedného zabije, to druhého posilní, zatiaľ čo nikotín hmyz účinne zabíja, druh Homo sapiens nikotín účinne stimuluje. Možno až príliš.
.návyk
Nikotín sa totiž aj v ľudskom mozgu viaže na určité špeciálne miesta, konkrétne ide o acetylcholínové receptory (nAChR), ktoré nesú názov po svojom prirodzenom partnerovi – acetylcholíne. Ide o jednu z kľúčových komunikačných molekúl (neurotransmiterov), ktorá v ľudskom organizme sprostredkúva rôzne životne dôležité funkcie (či už je to správne fungovanie nervového systému, alebo pohyby svalstva každého druhu.) Avšak na rozdiel od toho nešťastného hmyzu, priamym dôsledkom stimulácie humánnych receptorov neprirodzeným nikotínom je uvoľnenie „molekúl šťastia”, inak dôležitých neuroaktívnych zlúčenín (serotonínu, dopamínu a norepinefrínu). Tie následne spôsobujú žiaduce príjemné pocity, lenže na báze emočnej „odmeny” tým zároveň napomáhajú rozvoj patologickej závislosti od nikotínu. Navyše, čím dlhšie a čím vyšším dávkam nikotínu je ľudský mozog vystavený, tým viac nAChR receptorov v ňom vzniká, čo značí stále silnejšiu túžbu po spúšťači – a bludný nikotínový kruh sa uzavrel.
Klin sa však (vraj) klinom vyráža, a tak beznádejným nikotínovým maniakom prichádza na pomoc iný prírodný alkaloid – cytizín. Ten je nikotínu podobný nielen svojou chemickou štruktúrou, ale aj mechanizmom účinku, a preto je vhodným kandidátom na liečbu závislosti. A ako to dokáže? Cytizín stimuluje v mozgu rovnaké nAChR receptory ako nikotín, avšak s oveľa slabšou intenzitou. Síce dostatočnou na potrebné uvoľnenie príjemných „molekúl šťastia” (najmä dopamínu), nie však už na vznik neovládateľnej túžby po ďalšej dávke. Inými slovami, prírodný cytizín účinne potláča „chuť” mozgu na prírodný nikotín tým, že sa mu ponúkne ako jeho „lacná” náhrada a ešte navyše ho za tento podfuk odmení len tak akurát. Je to síce nefér, ale vcelku účinné.
Nie však vždy a u každého, lebo cytizín predsa len nedokáže jednu vec, v ktorej je však nikotín, naopak, hotový majster. Ten totiž spôsobuje pomerne rýchle upokojenie svojho nervózneho alebo rozrušeného konzumenta. (Priam ilustratívnym príkladom je roztrasený fajčiar, z ktorého sa po vdýchnutí dymu z horiaceho tabaku razom stáva priam stelesnenie pokoja.) Je teda pravdepodobné, že nikotín mení biochémiu a aktivitu aj tých častí mozgu, ktoré sa podieľajú na procesoch potláčania negatívnych emócií vrátane hnevu. To však ešte nie je všetko.
Najnovšie výskumy na myšiach naznačujú, že ovplyvňovaním receptorov hypofýzy môže nikotín a jemu podobné zlúčeniny znižovať apetít, tým pádom príjem potravy a v konečnom dôsledku aj telesnú hmotnosť. (Keďže presne opačnú skúsenosť zažívajú abstinujúci fajčiari, je pravdepodobné, že anorektický efekt nikotínu funguje aj ľudí.) Samozrejme, že existujú oveľa prirodzenejšie (a nepochybne aj účinnejšie) spôsoby chudnutia, ale už tento konkrétny poznatok naznačuje, ako by sa nikotín dal bezpečne využiť na prospešné aktivity. Napríklad na liečbu (aj vážnych) humánnych ochorení.
.liek
Už asi 40 rokov je známe (na prvý pohľad paradoxné) zistenie, že výskyt Parkinsonovej choroby je zhruba o polovicu nižší u fajčiarov než u ostatnej populácie. Dôvody môžu byť (minimálne) dva: jednak fajčiari umierajú v priemere oveľa skôr, než by sa dožili veku, keď sa Parkinsonova choroba už môže prejaviť, ale zároveň sa zistilo, že nikotín skutočne môže vykazovať neuroprotektívny účinok. Ale len nedávno sa objavili zásadné informácie o možnom využití nikotínu ako liečiva na prevenciu a hádam aj liečbu (nielen) neurodegeneratívnych zmien počas Parkinsonovej a Alzheimerovej choroby.
Vedci totiž zistili, že u geneticky modifikovaných myší, ktorým chýba špeciálny nikotínový receptor v mozgu, nebolo možné obnoviť postupne sa znižujúce koncentrácie dôležitého neurotransmiteru dopamínu. Na rozdiel od normálnych myší, u ktorých podávanie nikotínu spôsobilo návrat umelo zníženej koncentrácie dopamínu na fyziologicky potrebné úrovne a zabezpečiť tak normálne fungovanie mozgu. Nuž a najnovšie humánne experimenty ukázali, že nikotínové náplaste (ktoré, mimochodom, takmer vôbec nepomáhajú fajčiarom pri odvykaní) výrazne zlepšili pozornosť a pamäť u starších ľudí trpiacich ľahkými kognitívnymi poruchami, ktoré neskôr často vedú až k Alzheimerovej chorobe. Navyše nikotín významne potláča aj nepríjemné poruchy rovnováhy a motoriky (dyskinéziu) u pacientov s Alzheimerovou chorobou liečených levodopou, ktorej nežiaducim účinkom sú pri dlhodobom užívaní práve spomínané problémy.
Ale kľúčovým pre potenciálne klinické využitie nikotínu ako neuroprotektíva je zistenie, že v terapeutických dávkach nespôsobuje rakovinu pľúc ani nezvyšuje pravdepodobnosť jej výskytu u ľudí. Na druhej strane však nikotín ešte zďaleka nie je ideálnou molekulou pre bezpečnú humánnu liečbu. Jednak zvyšuje šancu na vznik cukrovky, a tiež spôsobuje známu patologickú závislosť (pričom predávkovanie sa môže, vzhľadom na jeho nezanedbateľnú toxicitu, skončiť smrťou). Existujú dokonca náznaky, že nikotín by mohol do istej miery napomáhať vznik rakoviny prsníka u predisponovaných žien.
Nevyhnutným riešením je teda vývoj nových, bezpečnejších derivátov nikotínu, ktoré si zachovajú jeho pôvodnú farmakologickú aktivitu, ale budú nenávykové a podstatne menej toxické. Akokoľvek, príroda nám tu opäť raz ponúkla jednu zo svojich nevyčerpateľných a mimoriadne užitočných inšpirácií. A my sa, našťastie, od nej stále máme čo učiť.
Autor je chemik.
.nikotín
Mnohé rastliny na našej planéte si za stámilióny rokov evolúcie vyvinuli rôzne obranné stratégie voči hladným bylinožravcom. Niektoré sa bránia mechanicky, ako pichľavé kaktusy, iné sa spoliehajú na toxicitu produkovaných fytochemikálií. Medzi majstrov chemickej obrany patrí aj tabak obyčajný (Nicotiana tabacum), ktorého listy obsahujú hotový kokteil jedovatých alkaloidov, pričom nikotín je ich prominentným zástupcom.
Je zaujímavé, že tabak biosyntetizuje nikotín v koreňoch a až následne ho transportuje do svojich veľkých listov. Keďže jeho primárnou úlohou je chrániť rastlinu pred hmyzom ako svojím úhlavným nepriateľom, asi nikoho neprekvapí informácia, že nikotín vykazuje skvelé insekticídne účinky. A práve to je dôvod, prečo sa vodný tabakový extrakt už oddávna používa ako efektívny organický prostriedok na ochranu záujmových plodín pred škodcami.
Nikotín je z tohto pohľadu natoľko inšpiratívny, že sa dokonca stal modelom pre vývoj účinného syntetického insekticídu (imidalopridu). Ten je relatívne bezpečný pre cicavcov, ale zároveň nekompromisne likviduje hmyzích predátorov, a to už v extrémne nízkych dávkach. V ich prípade ide totiž o mimoriadne účinný neurotoxín, ktorý sa nevratne viaže na kľúčové miesta nervovej sústavy hmyzu, ktorú tým pádom úplne vyradí z činnosti. A je po škodlivom hmyze. Na druhej strane, parafrázujúc známy výrok: čo jedného zabije, to druhého posilní, zatiaľ čo nikotín hmyz účinne zabíja, druh Homo sapiens nikotín účinne stimuluje. Možno až príliš.
.návyk
Nikotín sa totiž aj v ľudskom mozgu viaže na určité špeciálne miesta, konkrétne ide o acetylcholínové receptory (nAChR), ktoré nesú názov po svojom prirodzenom partnerovi – acetylcholíne. Ide o jednu z kľúčových komunikačných molekúl (neurotransmiterov), ktorá v ľudskom organizme sprostredkúva rôzne životne dôležité funkcie (či už je to správne fungovanie nervového systému, alebo pohyby svalstva každého druhu.) Avšak na rozdiel od toho nešťastného hmyzu, priamym dôsledkom stimulácie humánnych receptorov neprirodzeným nikotínom je uvoľnenie „molekúl šťastia”, inak dôležitých neuroaktívnych zlúčenín (serotonínu, dopamínu a norepinefrínu). Tie následne spôsobujú žiaduce príjemné pocity, lenže na báze emočnej „odmeny” tým zároveň napomáhajú rozvoj patologickej závislosti od nikotínu. Navyše, čím dlhšie a čím vyšším dávkam nikotínu je ľudský mozog vystavený, tým viac nAChR receptorov v ňom vzniká, čo značí stále silnejšiu túžbu po spúšťači – a bludný nikotínový kruh sa uzavrel.
Klin sa však (vraj) klinom vyráža, a tak beznádejným nikotínovým maniakom prichádza na pomoc iný prírodný alkaloid – cytizín. Ten je nikotínu podobný nielen svojou chemickou štruktúrou, ale aj mechanizmom účinku, a preto je vhodným kandidátom na liečbu závislosti. A ako to dokáže? Cytizín stimuluje v mozgu rovnaké nAChR receptory ako nikotín, avšak s oveľa slabšou intenzitou. Síce dostatočnou na potrebné uvoľnenie príjemných „molekúl šťastia” (najmä dopamínu), nie však už na vznik neovládateľnej túžby po ďalšej dávke. Inými slovami, prírodný cytizín účinne potláča „chuť” mozgu na prírodný nikotín tým, že sa mu ponúkne ako jeho „lacná” náhrada a ešte navyše ho za tento podfuk odmení len tak akurát. Je to síce nefér, ale vcelku účinné.
Nie však vždy a u každého, lebo cytizín predsa len nedokáže jednu vec, v ktorej je však nikotín, naopak, hotový majster. Ten totiž spôsobuje pomerne rýchle upokojenie svojho nervózneho alebo rozrušeného konzumenta. (Priam ilustratívnym príkladom je roztrasený fajčiar, z ktorého sa po vdýchnutí dymu z horiaceho tabaku razom stáva priam stelesnenie pokoja.) Je teda pravdepodobné, že nikotín mení biochémiu a aktivitu aj tých častí mozgu, ktoré sa podieľajú na procesoch potláčania negatívnych emócií vrátane hnevu. To však ešte nie je všetko.
Najnovšie výskumy na myšiach naznačujú, že ovplyvňovaním receptorov hypofýzy môže nikotín a jemu podobné zlúčeniny znižovať apetít, tým pádom príjem potravy a v konečnom dôsledku aj telesnú hmotnosť. (Keďže presne opačnú skúsenosť zažívajú abstinujúci fajčiari, je pravdepodobné, že anorektický efekt nikotínu funguje aj ľudí.) Samozrejme, že existujú oveľa prirodzenejšie (a nepochybne aj účinnejšie) spôsoby chudnutia, ale už tento konkrétny poznatok naznačuje, ako by sa nikotín dal bezpečne využiť na prospešné aktivity. Napríklad na liečbu (aj vážnych) humánnych ochorení.
.liek
Už asi 40 rokov je známe (na prvý pohľad paradoxné) zistenie, že výskyt Parkinsonovej choroby je zhruba o polovicu nižší u fajčiarov než u ostatnej populácie. Dôvody môžu byť (minimálne) dva: jednak fajčiari umierajú v priemere oveľa skôr, než by sa dožili veku, keď sa Parkinsonova choroba už môže prejaviť, ale zároveň sa zistilo, že nikotín skutočne môže vykazovať neuroprotektívny účinok. Ale len nedávno sa objavili zásadné informácie o možnom využití nikotínu ako liečiva na prevenciu a hádam aj liečbu (nielen) neurodegeneratívnych zmien počas Parkinsonovej a Alzheimerovej choroby.
Vedci totiž zistili, že u geneticky modifikovaných myší, ktorým chýba špeciálny nikotínový receptor v mozgu, nebolo možné obnoviť postupne sa znižujúce koncentrácie dôležitého neurotransmiteru dopamínu. Na rozdiel od normálnych myší, u ktorých podávanie nikotínu spôsobilo návrat umelo zníženej koncentrácie dopamínu na fyziologicky potrebné úrovne a zabezpečiť tak normálne fungovanie mozgu. Nuž a najnovšie humánne experimenty ukázali, že nikotínové náplaste (ktoré, mimochodom, takmer vôbec nepomáhajú fajčiarom pri odvykaní) výrazne zlepšili pozornosť a pamäť u starších ľudí trpiacich ľahkými kognitívnymi poruchami, ktoré neskôr často vedú až k Alzheimerovej chorobe. Navyše nikotín významne potláča aj nepríjemné poruchy rovnováhy a motoriky (dyskinéziu) u pacientov s Alzheimerovou chorobou liečených levodopou, ktorej nežiaducim účinkom sú pri dlhodobom užívaní práve spomínané problémy.
Ale kľúčovým pre potenciálne klinické využitie nikotínu ako neuroprotektíva je zistenie, že v terapeutických dávkach nespôsobuje rakovinu pľúc ani nezvyšuje pravdepodobnosť jej výskytu u ľudí. Na druhej strane však nikotín ešte zďaleka nie je ideálnou molekulou pre bezpečnú humánnu liečbu. Jednak zvyšuje šancu na vznik cukrovky, a tiež spôsobuje známu patologickú závislosť (pričom predávkovanie sa môže, vzhľadom na jeho nezanedbateľnú toxicitu, skončiť smrťou). Existujú dokonca náznaky, že nikotín by mohol do istej miery napomáhať vznik rakoviny prsníka u predisponovaných žien.
Nevyhnutným riešením je teda vývoj nových, bezpečnejších derivátov nikotínu, ktoré si zachovajú jeho pôvodnú farmakologickú aktivitu, ale budú nenávykové a podstatne menej toxické. Akokoľvek, príroda nám tu opäť raz ponúkla jednu zo svojich nevyčerpateľných a mimoriadne užitočných inšpirácií. A my sa, našťastie, od nej stále máme čo učiť.
Autor je chemik.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.