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¿El cerebro humano produce nicotina?

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Tuve una discusión con un estudiante de secundaria sobre el efecto y la producción de nicotina. Mencionó que la nicotina se produce naturalmente en nuestro cerebro, por lo que cuando la persona comienza a fumar, el cerebro deja de producir su propia nicotina y comienza a desearla de una fuente externa. Según él, así es como se desarrolla la adicción a la nicotina. ¿Qué tan cierto es esto?

Los estudiantes también afirmaron que la nicotina de los cigarrillos es inofensiva. Ya he visto la respuesta sobre lo tóxico que es para los humanos, pero me encantaría saber:

  1. ¿Cuál es la dosis letal de nicotina por ingestión (no inhalación)?
  2. ¿Cómo se compara la nicotina con otras sustancias tóxicas, por ejemplo, el cianuro o cualquier otro veneno conocido? ¿Es más tóxico o menos tóxico?

GRACIAS


No, el cerebro humano no produce nicotina. El cerebro tiene receptores nicotínicos de acetilcolina, pero el agonista endógeno de estos receptores es la acetilcolina, no la nicotina; no se denominan "nicotínicos" porque son por nicotina, sino solo porque la nicotina actúa sobre ellos. Muchos otros receptores humanos reciben un nombre similar, basándose en el descubrimiento de la base molecular de la sensibilidad a compuestos exógenos.

La LD50 humana para la nicotina se informa entre 0.5-13 mg / kg dependiendo de la edad y otros factores, pero la LD50 solo es apropiada para evaluar toxinas agudas; muchas sustancias, incluida la nicotina, se encuentran con mayor frecuencia en pequeñas cantidades crónicas, pero la disponibilidad concentrada de nicotina en insecticidas o jugo de vape puede ser una fuente plausible de dosis suficientes para la toxicidad aguda. Los estudios de la toxicidad de la nicotina en relación con el tabaquismo se basarán en dosis mucho más pequeñas durante muchas más administraciones.


La nicotina es un tipo especial de droga que nunca es secretada por el cerebro. Cada persona tiene su inmunidad: se basa en la cantidad que toma y en cómo responde su cuerpo porque para algunos hay una pequeña cantidad necesaria para volverse tóxica, pero para otros no. En comparación con el cianuro, es menos tóxico porque el cianuro es muy dañino.


Cómo vapear la nicotina puede afectar el cerebro de un adolescente

¿Cómo afecta la nicotina de los cigarrillos electrónicos a los cerebros jóvenes? Los investigadores están buscando respuestas. La investigación en ratones y ratas jóvenes muestra cómo la nicotina secuestra los sistemas cerebrales involucrados en el aprendizaje, la memoria, el control de los impulsos y la adicción. Gabby Jones / Bloomberg a través de Getty Images ocultar leyenda

¿Cómo afecta la nicotina de los cigarrillos electrónicos a los cerebros jóvenes? Los investigadores están buscando respuestas. La investigación en ratones y ratas jóvenes muestra cómo la nicotina secuestra los sistemas cerebrales involucrados en el aprendizaje, la memoria, el control de los impulsos y la adicción.

Gabby Jones / Bloomberg a través de Getty Images

El vínculo entre el vapeo y los problemas pulmonares graves está recibiendo mucha atención.

Pero los científicos dicen que también están preocupados por el efecto del vapeo en el cerebro de los adolescentes.

"Desafortunadamente, los problemas y desafíos cerebrales pueden ser cosas que veamos más adelante", dice Nii Addy, profesor asociado de psiquiatría y fisiología celular y molecular en la Facultad de Medicina de Yale.

Los problemas potenciales incluyen trastornos de la atención como el TDAH, problemas de control de impulsos y susceptibilidad al abuso de sustancias.

No existe una manera fácil de estudiar con precisión qué hace la nicotina en el cerebro de un adolescente. Pero la investigación en animales jóvenes muestra que la nicotina puede interferir con procesos que son críticos para la memoria, el aprendizaje, la concentración, el control de impulsos y el desarrollo del cerebro.

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Ella sobrevivió a la UCI. Ahora, ella tiene un mensaje: ¡Deje de vapear!

"Es lamentable que toda una generación de adolescentes sean básicamente conejillos de indias por los efectos de la nicotina en el cerebro", dice Frances Leslie, profesora de ciencias farmacéuticas en la Universidad de California en Irvine.

Leslie dice que el problema es que la nicotina imita a la acetilcolina, un mensajero químico importante en el cerebro. Entonces, la nicotina puede engañar a las células del cerebro que tienen algo llamado receptor nicotínico.

Desafortunadamente, dice, "las partes del cerebro que maduran activamente durante la adolescencia están controladas activamente por los receptores nicotínicos".

La nicotina también actúa sobre el sistema de dopamina del cerebro, que desempeña un papel en el control del deseo, el placer, la recompensa y los impulsos.

Todavía no está claro qué le hace el ajuste del sistema de dopamina al cerebro de un ser humano adolescente.

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Cómo hablar con los adolescentes sobre vapear

Pero en ratones jóvenes, dice Leslie, el resultado es alarmante. "Una exposición muy breve y en dosis bajas a la nicotina en la adolescencia temprana aumenta las propiedades gratificantes de otras drogas, como el alcohol, la cocaína y la metanfetamina, y estos son cambios a largo plazo", dice.

Por supuesto, los productos de vapeo de nicotina también contienen muchas otras sustancias, incluidos sabores como chicle y limonada rosa. Y Addy se pregunta si estos sabores podrían ofrecer su propio toque de dopamina.

"Si tanto la nicotina como los sabores actúan sobre este mismo sistema de dopamina en el cerebro", dice, "¿eso de alguna manera facilita y aumenta la probabilidad de que las personas tomen productos que tienen ambos sabores y nicotina?"

Entonces, Addy y un equipo de investigadores estudiaron ratas que bebían líquidos simples y con sabor que contenían nicotina.

"Lo que encontramos es que los sabores dulces pueden hacer que la nicotina sea más apetecible en la cavidad oral", dice, "pero también actúan en el cerebro para aumentar la ingesta de nicotina".

Este efecto es especialmente preocupante en un cerebro adolescente, dice Addy, que es más sensible que un cerebro adulto a las recompensas.

La investigación en animales realizada por otro científico de la Universidad de Yale sugiere que vapear durante la adolescencia puede provocar cambios cerebrales a largo plazo, como el trastorno por déficit de atención con hiperactividad, dice Addy.

"Si hay exposición a la nicotina desde el principio, eso puede influir en los procesos de atención más adelante en la vida", dice.

Entonces, ¿qué podría ayudar a reducir el vapeo en los adolescentes?

Un enfoque es prohibir los productos aromatizados, algo que propuso la administración Trump en septiembre.

Y si ocurre la prohibición, podría reducir la cantidad de nuevos vapers, dice Janet Audrain-McGovern, psicóloga de la Universidad de Pensilvania.

Las investigaciones muestran que "si el primer cigarrillo electrónico que usó tenía sabor, es más probable que lo vuelva a usar", dice Audrain-McGovern.

Otro enfoque prometedor es encarecer los productos de vapeo de nicotina. Cuando los impuestos hicieron subir el precio de los productos de tabaco, dice Audrain-McGovern, la cantidad de clientes jóvenes disminuyó.

Finalmente, Audrain-McGovern cree que debería ser más difícil para los adolescentes comprar productos de vapeo en línea.

Por el momento, muchos sitios web de vapeo simplemente preguntan a los visitantes si son menores de edad antes de permitir una venta.

"No creo que sea tan difícil hacer clic en la casilla de que tienes 18 o 21 y, si tienes una tarjeta de crédito, obtener esos productos", dice Audrain-McGovern.

En agosto, Juul Labs lanzó un programa que ofrece incentivos a los minoristas que implementan un sistema de verificación de edad para los clientes.

Pero algunas medidas que ayudaron a desalentar el tabaquismo probablemente no funcionarán tan bien contra el vapeo, dice Audrain-McGovern. Por ejemplo, los estudios sugieren que los adolescentes físicamente activos son menos propensos que sus compañeros a fumar, pero no menos propensos a vapear.

Otro desafío es que es difícil para los científicos y los reguladores mantenerse al día con el rápido ritmo de cambio en el mundo del vapeo.

"Los adolescentes que quizás hace cuatro años usaban predominantemente bolígrafos vape ahora están usando Juul y algunas de las modificaciones de cápsulas", dice Audrain-McGovern.

Y esos productos más nuevos están diseñados para entregar niveles más altos de nicotina al cerebro. Más nicotina hace que los productos sean más adictivos.


Abstracto

El uso de productos de tabaco es perjudicial para la salud de hombres y mujeres. Sin embargo, el consumo de tabaco por parte de las mujeres embarazadas recibe un mayor escrutinio porque también puede comprometer la salud de las generaciones futuras. Más hombres fuman cigarrillos que mujeres. Sin embargo, el impacto del uso de nicotina por parte de los hombres sobre sus descendientes no ha sido tan analizado. Expusimos ratones macho C57BL / 6 a nicotina (200 μg / ml en agua potable) durante 12 semanas y criamos a los ratones con hembras sin tratamiento previo para producir la generación F1. Se criaron ratones F1 machos y hembras con parejas sin tratamiento previo para producir la generación F2. Analizamos la actividad locomotora espontánea, la memoria de trabajo, la atención y el aprendizaje inverso en ratones F1 y F2 machos y hembras. Tanto los ratones F1 machos como las hembras derivados de los machos expuestos a la nicotina mostraron aumentos significativos en la actividad locomotora espontánea y déficits significativos en el aprendizaje inverso. Los ratones machos F1 también mostraron déficits significativos en la atención, el contenido de monoaminas cerebrales y la expresión del ARNm del receptor de dopamina. El examen de la generación F2 mostró que los ratones F2 macho derivados de ratones F1 hembra expuestos paternalmente a la nicotina tenían déficits significativos en el aprendizaje inverso. El análisis de los cambios epigenéticos en los espermatozoides de los fundadores masculinos expuestos a la nicotina (F0) mostró cambios significativos en la metilación global del ADN y la metilación del ADN en las regiones promotoras del gen del receptor de dopamina D2. Nuestros hallazgos muestran que la exposición a la nicotina de ratones machos produce cambios de comportamiento en múltiples generaciones de descendientes. Los cambios inducidos por la nicotina en la metilación del ADN de los espermatozoides son un mecanismo plausible para la transmisión transgeneracional de los fenotipos. Estos hallazgos subrayan la necesidad de ampliar el enfoque actual de la investigación y las políticas públicas dirigidas a la exposición a la nicotina de las madres embarazadas mediante un enfoque más equitativo en la exposición a la nicotina de la madre y el padre.


¿COVID19 infecta el cerebro? Si es así, los fumadores podrían correr un mayor riesgo

COVID19 es una pandemia global devastadora con epicentros en China, Italia, España y ahora Estados Unidos. Si bien la mayoría de los casos infectados parecen leves, en algunos casos, los individuos presentan complicaciones cardiorrespiratorias graves con posible daño pulmonar a largo plazo. Las personas infectadas informan una variedad de síntomas, desde dolores de cabeza hasta dificultad para respirar y pérdida del gusto y el olfato. Con ese fin, se sabe menos sobre cómo el virus puede afectar los diferentes sistemas de órganos. El virus SARS-CoV2, responsable de COVID19, es muy similar al SARS-CoV. Ambos virus han desarrollado la capacidad de ingresar a las células huésped a través de la interacción directa con la proteína de la enzima convertidora de angiotensina (ECA) 2 en la superficie de muchas células. Los hallazgos publicados indican que el SARS-CoV puede ingresar al sistema nervioso humano con evidencia tanto de cerebros post mortem como de detección en el líquido cefalorraquídeo de individuos infectados. Aquí, consideramos la capacidad del SARS-CoV2 para ingresar e infectar el sistema nervioso humano en función de la fuerte expresión del objetivo ACE2 en todo el cerebro. Además, predecimos que la exposición a la nicotina a través de varios tipos de tabaquismo (cigarrillos, cigarrillos electrónicos o vape) puede aumentar el riesgo de neuroinfección por COVID19 según las interacciones funcionales conocidas entre el receptor nicotínico y ACE2. Abogamos por una mayor vigilancia y análisis de las neurocomplicaciones en los casos infectados.

DECLARACIÓN DE IMPORTANCIA La epidemia de COVID19 ha provocado una crisis de salud pública mundial. Si bien muchos de los casos que requieren hospitalización y cuidados intensivos se centran en tratamiento cardiorrespiratorio, un número creciente de casos presentan síntomas neurológicos. La entrada viral en el cerebro ahora parece una gran posibilidad con consecuencias perjudiciales y una necesidad urgente de abordar.

COVID19 pertenece a una familia de coronavirus (CoV) que han evolucionado en varias especies (Lam et al., 2016). Los CoV que infectan a seres humanos, como el SARS y el COVID19, han adquirido la capacidad de unirse a la enzima convertidora de angiotensina (ECA) 2 en las células epiteliales como mecanismo principal de entrada en el huésped (Qi et al., 2020). Los casos críticos de infección por COVID19 se manifiestan comúnmente como síntomas cardiopulmonares y, en casos graves, avanzan hacia insuficiencia orgánica y sepsis como resultado de una "tormenta de citocinas" sobre la activación del sistema inmunológico (Guan et al., 2020). La tasa de letalidad aún no está clara, pero es probable que oscile entre el 0,4% y el 4% y depende fundamentalmente de la capacidad de los sistemas de salud pública para proporcionar cuidados de apoyo intensivos. Recientemente, hemos planteado la cuestión de si la exposición a la nicotina a través del humo del cigarrillo (y otras fórmulas) es un factor de comorbilidad en la infección por COVID19 y el resultado clínico (Olds y Kabbani, 2020). Las interacciones funcionales entre la exposición a la nicotina y la expresión de ACE2 en los pulmones y otros sistemas de órganos como el corazón y los riñones, así como la nicotina y otros componentes del sistema renina angiotensina (RAS) sugieren que fumar puede promover la entrada celular de COVID19 a través de la señalización del receptor nicotínico de acetilcolina (nAChR). . En particular, se sabe que los nAChR se encuentran en muchas de las mismas células que expresan ACE2 en los pulmones, los riñones, la circulación y el cerebro (Changeux, 2010 Tolu et al., 2013 Nordman et al., 2014). Por lo tanto, fumar puede afectar la fisiopatología y el resultado clínico de COVID19 en varios sistemas de órganos.

Los factores diferenciales del hospedador, como la edad, la salud, la infección simultánea y la genética, son determinantes conocidos de la susceptibilidad a una infección viral. El tabaquismo es un factor importante para predecir la probabilidad de que un individuo desarrolle y controle una infección viral y especialmente una infección respiratoria (Razani-Boroujerdi et al., 2004 Eddleston et al., 2011). Aquí, planteamos la cuestión de la comorbilidad asociada a la nicotina con COVID19 en el contexto del cerebro sobre la base de la evidencia publicada de que el receptor objetivo viral ACE2 se expresa en el cerebro e interactúa funcionalmente con los nAChR (Ferrari et al., 2007 Oakes et al. , 2018). Consideramos si las células neurales, como las células epiteliales, son más vulnerables a la infección en fumadores porque la estimulación con nicotina del nAChR puede aumentar la expresión de ACE2 dentro de ellas (Olds y Kabbani, 2020). Este problema es crítico porque la evidencia muestra que se detectó ARNm del virus SARS estrechamente relacionado, que también se une a ACE2 como un mecanismo de entrada celular, en el cerebro y el líquido cefalorraquídeo de individuos infectados (Zhang et al., 2003 Chong et al., 2004 Inoue et al., 2007). Además, la capacidad del SARS para ingresar a las neuronas se establece en sistemas experimentales que utilizan ACE2 humano recombinante como punto de entrada (Netland et al., 2008 Kaparianos y Argyropoulou, 2011).

Ahora es el momento de preguntar si la infección por COVID19 puede resultar en daño neuronal a largo plazo tanto en individuos sintomáticos como asintomáticos y si la exposición crónica a la nicotina a través del hábito de fumar y la adicción aumenta el riesgo de desarrollar neuropatología asociada a COVID19 a través de interacciones entre nAChR y ACE2 en neuronas. y glia.

La interacción funcional entre la nicotina y los componentes del RAS (como ACE2) está bien establecida en varios sistemas de órganos, incluidos los pulmones, donde se encuentra que fumar afecta la salud cardiopulmonar (Ferrari et al., 2008 Virdis et al., 2010 Fuchs et al., 2018). También existen componentes de RAS similares en el cerebro humano, y se ha documentado que la exposición a la nicotina modula la actividad de RAS en áreas como el hipotálamo y el tronco encefálico, lo que conduce a cambios en la liberación endocrina e hipertensión, respectivamente (Ferrari et al., 2007 Oakes et al., 2018). En el cerebro, como en otros lugares, ACE2 metaboliza la angiotensina II para producir angiotensina 1-7, y este proceso ocurre tanto en las neuronas como en los astrocitos (Hung et al., 2016). Se cree ampliamente que la señalización de ACE2 se opone al estrés oxidativo y la neuroinflamación y la interrupción de la función de la ACE, y el equilibrio puede impulsar la neurodegeneración de las neuronas dopaminérgicas (Labandeira-García et al., 2014). La actividad de la ECA también puede contribuir a las vías colinérgicas corticales y participar en la progresión de la enfermedad de Alzheimer (Kehoe et al., 2009). La Figura 1 muestra áreas de expresión notable de ARNm de ACE2, como la corteza, el cuerpo estriado, el hipotálamo y el tronco encefálico dentro del cerebro humano adulto, según los datos de microarrays del Allen Brain Atlas (Jones et al., 2009). Estas regiones, que se sabe que también expresan varios tipos de nAChR (Dani y Bertrand, 2007), son sitios putativos para la infección primaria con COVID19 en el cerebro humano. Las interacciones entre nAChR y ACE2 se han estudiado en varias de estas regiones, incluida la médula ventrolateral (Deng et al., 2019), y fumar puede conducir a una mayor infección viral a través de la capacidad de la nicotina para regular al alza los nAChR en regiones como los pulmones (Plummer et al., 2005 Thorgeirsson et al., 2008 Changeux, 2010). En este caso, la regulación ascendente de nAChR en una o ambas neuronas y astrocitos podría promover una mayor entrada y replicación viral a través de la expresión aumentada de ACE2 en la célula (Fig. 2A).

Imágenes tomadas del Atlas del cerebro humano de Allen (http://www.proteinatlas.org) muestran la expresión del objetivo de CoV ACE2 en el cerebro humano adulto. La distribución del ARNm de ACE2 está muy extendida por todo el cerebro con una fuerte expresión notable en algunas de las regiones indicadas. Las imágenes que se muestran son de una búsqueda del gen ACE2 humano adulto (http://human.brain-map.org/microarray/search/show?exact_match=true&search_term=ACE2&search_type=gene&donors=10021,15496,14380,12876,9861,15697 ). Las áreas de posible infección por COVID19 incluyen la corteza, el cuerpo estriado, el hipotálamo, la médula y los núcleos del tronco encefálico importantes para la audición y el equilibrio. A. Plano sagital, hemisferio izquierdo B. Plano coronal, caudal C y D. Expresión subcortical y del tronco encefálico de ACE2 en los planos sagital y coronal, respectivamente.

Mecanismos de entrada de ACE2 e infección por COVID19 en células neurales. (A) Un papel para la regulación positiva asociada a la nicotina de los nAChR en los astrocitos y neuronas que expresan ACE2. Según los hallazgos publicados, la regulación positiva de nAChR también puede aumentar la expresión de la superficie celular de ACE2, mejorando así la entrada e infección viral. (B) Una línea de tiempo clínica putativa para la progresión de COVID19 en el cerebro.

En conclusión, sugerimos que si COVID19 rompiera la barrera hematoencefálica (como sugiere la evidencia para el SARS) durante el curso de la infección en curso, las interacciones con ACE2 en múltiples regiones del cerebro presentarían al virus la oportunidad de infectar el cerebro de los pacientes con COVID19. Las alteraciones de la barrera hematoencefálica pueden ser especialmente más probables en casos graves de infección y estar asociadas con fuertes respuestas inmunológicas, como las patologías de tormentas de citocinas y la coinfección por adenovirus (Channappanavar y Perlman, 2017). En un escenario, las células neurales podrían servir como reservorios latentes del virus pero también producir síntomas neurológicos debilitantes con efectos adversos sobre la homeostasis vascular, las respuestas inmunológicas adaptativas y la función cognitiva (Fig. 2). En apoyo de nuestra preocupación, un informe reciente sugiere que más del 30% de los 814 pacientes con COVID19 estudiados retrospectivamente mostraron síntomas neurológicos (Mao et al., 2020). Lo anterior respalda la noción de que COVID19 puede representar un riesgo de infecciones cerebrales y sugiere que los fumadores, así como las personas inmunodeprimidas, tienen un mayor riesgo de complicaciones neurológicas. La evidencia exige estudios cuidadosos en los cerebros de los pacientes con COVID19 post mortem y una vigilancia continua de las firmas del virus más allá del tejido pulmonar, cardíaco y renal. Los estudios futuros también deben incluir un análisis post mortem de los cerebros de fumadores versus no fumadores.


Neurociencia de la nicotina

Neurociencia de la nicotina: mecanismos y tratamiento presenta la información fundamental necesaria para una comprensión profunda de los fundamentos neurobiológicos de la adicción a la nicotina y sus efectos en el cerebro. Al ofrecer una cobertura exhaustiva de todos los aspectos de la investigación, el tratamiento, la política y la prevención de la nicotina, y con contribuciones de expertos reconocidos internacionalmente, el libro ofrece a los estudiantes, los investigadores de carrera temprana y los investigadores de todos los niveles una introducción fundamental a todos los aspectos del uso indebido de la nicotina.

Con aproximadamente mil millones de personas en todo el mundo clasificadas como consumidores de tabaco, y el consumo de tabaco a menudo es sinónimo de adicción a la nicotina, la nicotina es una de las sustancias adictivas más comunes del mundo y una comorbilidad frecuente del uso indebido de otras sustancias adictivas comunes. La nicotina altera una variedad de procesos neurológicos, desde la biología molecular hasta la cognición, y dejar de fumar es sumamente difícil debido a la cantidad de síntomas de abstinencia que acompañan al proceso.

Neurociencia de la nicotina: mecanismos y tratamiento presenta la información fundamental necesaria para una comprensión profunda de los fundamentos neurobiológicos de la adicción a la nicotina y sus efectos en el cerebro. Al ofrecer una cobertura exhaustiva de todos los aspectos de la investigación, el tratamiento, la política y la prevención de la nicotina, y con contribuciones de expertos reconocidos internacionalmente, el libro ofrece a los estudiantes, los investigadores de carrera temprana y los investigadores de todos los niveles una introducción fundamental a todos los aspectos del uso indebido de la nicotina.

Con aproximadamente mil millones de personas en todo el mundo clasificadas como consumidores de tabaco, y el consumo de tabaco a menudo es sinónimo de adicción a la nicotina, la nicotina es una de las sustancias adictivas más comunes del mundo y una comorbilidad frecuente del uso indebido de otras sustancias adictivas comunes. La nicotina altera una variedad de procesos neurológicos, desde la biología molecular hasta la cognición, y dejar de fumar es extremadamente difícil debido a la cantidad de síntomas de abstinencia que acompañan al proceso.


La nicotina mejora la memoria y ayuda al cerebro a repararse a sí mismo

Los notables efectos protectores de la nicotina & # 8211 el químico adictivo del tabaco & # 8211 en el cerebro siguen sorprendiendo a los científicos. Un estudio reciente ha descubierto que uno de los metabolitos de la nicotina, la cotinina, puede mejorar la memoria y proteger las células cerebrales de enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson. Otro estudio nuevo muestra que la nicotina puede ayudar a mejorar algunos de los problemas de aprendizaje y memoria asociados con el hipotiroidismo. Dichos estudios sugieren que la nicotina & # 8211 o los medicamentos que imitan a la nicotina & # 8211 pueden algún día resultar beneficiosos en el tratamiento de trastornos neurológicos.

& # 8220Estos hallazgos no & # 8217t significan que la gente debería fumar & # 8221, advierte el neurocientífico Michael Kuhar de la Universidad de Emory. & # 8220Cualquier beneficio de la nicotina en los cigarrillos u otros productos de tabaco se ve superado con creces por el daño comprobado del uso de esos productos. Pero los compuestos puros similares a la nicotina como medicamentos son prometedores para el tratamiento de trastornos humanos. & # 8221

Pero no inhales todavía. En otro estudio, se descubrió que los hijos de mujeres que fuman durante el embarazo tienen un mayor riesgo de padecer una amplia variedad de trastornos emocionales y del comportamiento, como el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) y el trastorno de la conducta. Ahora, nuevos estudios en animales de la Facultad de Medicina de la Universidad de Yale demuestran que los efectos de la nicotina en el desarrollo sobre el aprendizaje emocional duran hasta la edad adulta.

& # 8220Si podemos identificar el mecanismo de este cambio de comportamiento a largo plazo, es posible que podamos desarrollar nuevas terapias para los trastornos emocionales humanos que están relacionados con la exposición prenatal a la nicotina & # 8221, dice Sarah King, PhD.

Para su estudio más reciente, King y su colega, Marina Picciotto, utilizaron un modelo animal de aprendizaje emocional conocido como evitación pasiva. Este modelo mide cuánto tiempo un animal evita una cámara oscura en la que previamente había recibido una descarga eléctrica leve. King y Picciotto encontraron que los ratones tratados con nicotina mostraron una respuesta hipersensible y evitaron el compartimiento oscuro por más tiempo que los ratones no expuestos.

Esta respuesta fue idéntica a la que los investigadores habían informado anteriormente (en el Journal of Neuroscience) en ratones genéticamente alterados que carecen de receptores de nicotina de alta afinidad como resultado de una mutación knockout. & # 8220 Creemos que la exposición a la nicotina durante el desarrollo - el mismo tipo de exposición que ocurre en las madres que fuman durante el embarazo & # 8211 interrumpe la actividad normal del receptor de nicotina, al igual que la mutación knockout, y que esto conduce a un aprendizaje emocional alterado en la edad adulta, & # 8220 # 8221 dice Rey.

King y Picciotto también han identificado un circuito cerebral novedoso & # 8211 neuronas de glutamato, que se originan en la corteza y se proyectan al tálamo (neuronas corticotálmicas) & # 8211 como el sitio probable donde ocurren cambios en el cerebro durante la exposición temprana a la nicotina. Actualmente están trabajando para identificar los cambios moleculares que la exposición del desarrollo a la nicotina desencadena en las neuronas corticotalámicas.

Cada año, alrededor de 2 millones de adolescentes se convierten en fumadores habituales, según la Asociación Estadounidense del Pulmón. Debido a que el cerebro continúa desarrollándose durante la adolescencia & # 8211 y más allá & # 8211, los científicos de la Universidad George Mason decidieron investigar el efecto que la exposición a la nicotina durante la adolescencia tiene sobre el funcionamiento conductual posterior. Los investigadores implantaron 46 ratas con pequeñas minibombas que dispensaban 3 o 6 mg de nicotina por kilogramo de peso corporal por día o ninguna nicotina en absoluto (controles). Cuando los animales alcanzaron la edad adulta, se les evaluó el aprendizaje espacial y la memoria.

La nicotina marcó una diferencia significativa en el rendimiento de los animales en las pruebas. Las dosis bajas y altas de nicotina alteraron el comportamiento en direcciones opuestas: el grupo de dosis baja tendió a aprender más rápido y el grupo de dosis alta tendió a aprender más lentamente que los animales de control. & # 8220Si el rendimiento mejoró o disminuyó es probablemente menos importante que la demostración de que la nicotina produce cambios duraderos en el rendimiento de los animales & # 8217, presumiblemente reflejando efectos duraderos en el desarrollo del cerebro & # 8221, dice Robert Smith, PhD.

Aunque esta investigación se realizó en ratas, los procesos de desarrollo del cerebro son similares en los humanos, lo que lleva a Smith a creer que los adolescentes que fuman no están arriesgando solo la adicción, sino también cambios duraderos en el desarrollo de sus cerebros. Smith y sus colegas ahora están examinando los mecanismos genéticos que están involucrados en producir este cambio duradero en el comportamiento.

Durante momentos de estrés, los fumadores tienden a aumentar la cantidad de cigarrillos que encienden, tal vez como una forma de automedicación para contrarrestar los efectos nocivos del estrés en el cerebro. Se ha demostrado que el estrés, que puede variar desde una ansiedad leve hasta un trastorno de estrés postraumático, afecta la función normal del cerebro, incluidos el aprendizaje y la memoria.

Investigadores de los laboratorios de Karim Alkadhi, PhD, de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Houston estudiaron recientemente el efecto de la nicotina sobre el deterioro de la memoria inducido por el estrés en ratas. Descubrieron que cuando a los animales estresados ​​se les dio nicotina, se desempeñaron significativamente mejor en las pruebas de memoria a corto plazo que a los animales estresados ​​que no recibieron la sustancia química. De hecho, los animales estresados ​​tratados con nicotina se comportaron igual que los animales no estresados ​​(control).

& # 8220Nuestros hallazgos son importantes para comprender el mecanismo por el cual la nicotina repara la función cerebral dañada por el estrés & # 8221, dice Abdulaziz Aleisa, estudiante de doctorado en la UH. & # 8220 Esta investigación puede eventualmente ayudar en el diseño de enfoques nuevos y seguros para el tratamiento de las enfermedades de Alzheimer & # 8217 y Parkinson & # 8217 & # 8211 enfoques que imitan el efecto beneficioso de la nicotina sobre el estrés & # 8221.

En otros estudios, otro estudiante de doctorado, Karem Al-Zoubi, y sus colegas han descubierto que la nicotina puede mejorar algunos de los problemas de aprendizaje y memoria asociados con el hipotiroidismo, un trastorno común en el que la glándula tiroides produce cantidades inadecuadas de hormonas tiroideas. Estos hallazgos se suman a la comprensión del mecanismo por el cual la nicotina repara la función cerebral dañada y algún día pueden ayudar a los científicos a diseñar agentes terapéuticos nuevos y seguros para el hipotiroidismo y otras afecciones que causan trastornos cerebrales.

Se estima que 5 millones de estadounidenses padecen hipotiroidismo, que produce una variedad de síntomas, que incluyen impedimentos mentales como pensamientos nublados, incapacidad para concentrarse y problemas de memoria. Los ancianos, especialmente las mujeres, tienen más probabilidades de desarrollar la enfermedad. Hasta el 10 por ciento de las mujeres mayores de 50 años y hasta el 1,25 por ciento de los hombres mayores de 60 años tienen una glándula tiroides defectuosa que produce cantidades insuficientes de hormona tiroidea en la sangre. La afección también puede afectar a bebés y niños, donde sus efectos pueden ser muy graves. Uno de cada 4.000 bebés nace con hipotiroidismo. En los bebés, la afección a menudo provoca graves problemas de desarrollo, incluido el retraso mental, y se conoce como cretinismo.

Para estudiar el efecto de la nicotina sobre el hipotiroidismo, los investigadores extirparon quirúrgicamente la mayor parte de la glándula tiroides de un grupo de ratas. Luego trataron a algunas de esas ratas dos veces al día con una dosis de nicotina que produjo niveles de nicotina en sangre equivalentes a los observados en la sangre de los fumadores. A todos los animales se les aplicó una prueba que tiene tanto una fase de aprendizaje como una de memoria.

Los animales hipotiroideos tratados con nicotina cometieron significativamente menos errores en ambas fases de la prueba que los animales hipotiroideos no tratados. De hecho, los animales hipotiroideos tratados tenían una tasa de error similar a un grupo de control no tratado con glándulas tiroides normales y un grupo tratado con nicotina con glándulas tiroides normales.

& # 8220La nicotina parece reparar los déficits de aprendizaje y memoria causados ​​por el hipotiroidismo, aunque no parece & # 8217t mejorar el aprendizaje y la memoria en animales normales & # 8221, dice Al-Zoubi.

El grupo ahora está trabajando para descubrir los medios por los cuales el estrés y el hipotiroidismo producen déficits mentales y cómo la nicotina corrige estos déficits.

La cotinina, el principal producto de degradación (metabolito) de la nicotina, se muestra prometedor para mejorar la memoria y proteger las células cerebrales de enfermedades como el Alzheimer & # 8217s y Parkinson & # 8217 & # 8211 pero quizás con menos adicción y otros efectos secundarios de la nicotina, informan los científicos del Medical College of Georgia. Los investigadores también han descubierto que, en estudios con animales, las propiedades de la cotinina pueden ser útiles para tratar el comportamiento psicótico debilitante de las personas con esquizofrenia.

Hasta ahora, el uso más grande de la cotinina ha sido como marcador de orina para el consumo de tabaco, aunque también se ha explorado su uso potencial para frenar el tabaquismo.

& # 8220Muchas personas han pensado que la cotinina era un metabolito esencialmente inactivo, pero hemos demostrado que en dosis adecuadas, mejora la memoria y protege las células cerebrales de la muerte, además de tener propiedades antipsicóticas & # 8221, dice Jerry Buccafusco, PhD .

Buccafusco se interesó en estudiar la cotinina después de observar en estudios que los monos continuaban obteniendo beneficios de la memoria de la nicotina mucho después de que la sustancia química había abandonado el cuerpo. La nicotina se metaboliza rápidamente y tiene una vida media de aproximadamente una hora. La cotinina se metaboliza a un ritmo mucho menor y su vida media es de aproximadamente 24 horas.

En uno de sus estudios actuales, Buccafusco y sus colegas administraron cotinina a monos jóvenes y viejos, y luego probaron las habilidades de memoria de los animales. Los monos que recibieron cotinina obtuvieron mejores resultados en las pruebas que los que no recibieron el metabolito, resultados similares a los que Buccafusco ha encontrado con la nicotina.

Los investigadores también estudiaron el efecto de la cotinina en células similares a neuronas en cultivo. They used a model in which growth factor is taken away from the cells so that they start to die, just as they do in neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s. “We were surprised to find that cotinine was as effective as nicotine at preventing cell death,” says Buccafusco.

In further studies involving rats, Buccafusco and his colleagues discovered that cotinine was as effective as standard anti-schizophrenic drugs in reducing the startle response – the natural reaction to a loud noise. Normally, rats – and people – are startled by loud noises. If a less intense noise consistently precedes the loud one, however, the startle response tends to weaken – but not in people with schizophrenia or in laboratory animals given schizophrenic-producing drugs.

“Cotinine was nearly as effective as a standard clinically used anti-schizophrenic drug in reversing this response,” says Buccafusco. “This finding holds tremendous promise for patients suffering from schizophrenia since the drugs currently being used to treat this illness are often associated with severe long-term neurological side effects, such as parkinsonian-like tremors and memory problems.”


How to Get Help

Statistics show that only a small percentage (approximately 7%) of people who try to quit smoking without support are still smoke-free a year later. However, those with a quit program in place that includes education about nicotine addiction and a solid support group, do much better.

Si usted o un ser querido está luchando contra el uso de sustancias o la adicción, comuníquese con la Línea de ayuda nacional de la Administración de Servicios de Salud Mental y Abuso de Sustancias (SAMHSA) al 1-800-662-4357 para obtener información sobre las instalaciones de apoyo y tratamiento en su área.

For more mental health resources, see our National Helpline Database.

Whether you prefer to quit cold turkey or choose to use a quit aid to help you stop smoking, it's important to recognize that recovery from nicotine addiction is a process of gradual release over time.

Quitting nicotine doesn't happen overnight, but with perseverance, freedom from nicotine addiction is doable and will pay you back with benefits that go well beyond what you can probably imagine.


Nicotine Improves Memory And Helps Brain Repair Itself

The remarkable protective effects of nicotine – the addictive chemical in tobacco – on the brain are continuing to surprise scientists. One recent study has found that one of nicotine’s metabolites, cotinine, may improve memory and protect brain cells from diseases such as Alzheimer’s and Parkinson’s. Another new study shows that nicotine can help improve some of the learning and memory problems associated with hypothyroidism. Such studies suggest that nicotine – or drugs that mimic nicotine – may one day prove beneficial in the treatment of neurological disorders.

“These findings don’t mean people should smoke,” warns neuroscientist Michael Kuhar of Emory University. “Any benefits from the nicotine in cigarettes or other tobacco products are far outweighed by the proven harm of using those products. But pure nicotine-like compounds as medications do show promise for treating human disorders.”

But don’t inhale just yet. In another study, the children of women who smoke during pregnancy have been found to be at greater risk for a wide variety of emotional and behavioral disorders, such as attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) and conduct disorder. Now, new animal studies from the Yale University School of Medicine demonstrate that the effects of developmental nicotine on emotional learning last into adulthood.

“If we can identify the mechanism for this long-term behavioral change, we may be able to develop new therapies for human emotional disorders that are linked to prenatal nicotine exposure,” says Sarah King, PhD.

For their most recent study, King and her colleague, Marina Picciotto, used an animal model of emotional learning known as passive avoidance. This model measures how long an animal avoids a dark chamber in which it had previously received a mild electric shock. King and Picciotto found that nicotine-treated mice showed a hypersensitive response and avoided the dark compartment longer than non-exposed mice.

This response was identical to one the researchers had reported on previously (in the Journal of Neuroscience) in genetically altered mice that lack high affinity nicotine receptors as a result of a knockout mutation. “We believe that nicotine exposure during development- the same kind of exposure that occurs in mothers who smoke during pregnancy – disrupts normal nicotine receptor activity, much like the knockout mutation, and that this leads to altered emotional learning in adulthood,” says King.

King and Picciotto have also identified a novel brain circuit – glutamate neurons, which originate in the cortex and project to the thalamus (corticothalmic neurons) – as the likely site where changes occur in the brain during early nicotine exposure. They are currently working to identify the molecular changes that developmental exposure to nicotine triggers in the corticothalamic neurons.

Each year, about 2 million teenagers become regular smokers, according to the American Lung Association. Because the brain continues to develop during adolescence – and beyond – scientists at George Mason University decided to investigate the effect that exposure to nicotine during adolescence has on later behavioral functioning. The researchers implanted 46 rats with small minipumps that dispensed either 3 or 6 mg of nicotine per kilogram of body weight per day – or no nicotine at all (controls). When the animals reached adulthood, they were tested for spatial learning and memory.

Nicotine made a significant difference in the animals’ performance in the tests. Low and high doses of nicotine altered behavior in opposite directions: The low-dose group tended to learn faster and the high-dose group tended to learn slower than the control animals. “Whether performance improved or declined is probably less important than the demonstration that nicotine does produce long-lasting changes in the animals’ performance, presumably reflecting long-lasting effects on brain development,” says Robert Smith, PhD.

Although this research was done in rats, the processes of brain development are similar in humans, which leads Smith to believe that teenagers who smoke aren’t risking only addiction, but also lasting changes in the development of their brains. Smith and his colleagues are now examining the genetic mechanisms that are involved in producing this lasting change in behavior.

During times of stress, smokers tend to increase the number of cigarettes they light up – perhaps as a form of self-medication to counteract the harmful effects of stress on the brain. Stress, which may range from mild anxiety to posttraumatic stress disorder, has been shown to impair normal brain function, including learning and memory.

Researchers in the laboratories of Karim Alkadhi, PhD, at the University of Houston College of Pharmacy recently studied the effect of nicotine on stress-induced memory impairment in rats. They found that when stressed animals were given nicotine, they performed significantly better at short-term memory tests than stressed animals not given the chemical. In fact, the nicotine-treated stressed animals performed the same as unstressed (control) animals.

“Our findings are important to the understanding of the mechanism by which nicotine repairs stress-damaged brain function,” says Abdulaziz Aleisa, a doctoral student at UH. “This research may eventually help in the designing of new, safe approaches to the treatment of Alzheimer’s and Parkinson’s diseases – approaches that mimic the beneficial effect of nicotine on stress.”

In other studies, another doctoral student, Karem Al-Zoubi, and his colleagues have found that nicotine may improve some of the learning and memory problems associated with hypothyroidism, a common disorder in which the thyroid gland makes inadequate amounts of thyroid hormones. These findings add to the understanding of the mechanism by which nicotine repairs damaged brain function, and may one day help scientists design new, safe therapeutic agents for hypothyroidism and other conditions that cause brain impairments.

An estimated 5 million Americans have hypothyroidism, which produces a variety of symptoms, including such mental impairments as cloudy thinking, inability to concentrate, and memory problems. The elderly, particularly women, are more likely to develop the disease. Up to 10 percent of women over age 50 and up to 1.25 percent of men over age 60 have a defective thyroid gland that puts out less-than-adequate amounts of thyroid hormone in the blood. The condition can also strike infants and children, where its effects can be very serious. One in 4,000 babies are born with hypothyroidism. In infants, the condition often results in severe developmental problems, including mental retardation, and is referred to as cretinism.

To study the effect of nicotine on hypothyroidism, the researchers surgically removed most of the thyroid gland from a group of rats. They then treated some of those rats twice daily with a dose of nicotine that produced blood nicotine levels equivalent to those seen in the blood of smokers. All the animals were then given a test that has both learning and a memory phase.

The nicotine-treated hypothyroid animals made significantly fewer errors on both phases of the test than the untreated hypothyroid animals. In fact, the treated hypothyroid animals had a similar error rate to an untreated control group with normal thyroid glands and a nicotine-treated group with normal thyroid glands.

“Nicotine appears to repair learning and memory deficits caused by hypothyroidism, although it doesn’t appear to improve learning and memory in normal animals,” says Al-Zoubi.

The group is now working to uncover the means by which stress and hypothyroidism produce mental deficits and how nicotine corrects these deficits.

Cotinine, the primary breakdown product (metabolite) of nicotine, shows promise for improving memory and for protecting brain cells from diseases such as Alzheimer’s and Parkinson’s – but perhaps with less addiction and other side effects of nicotine, report scientists from the Medical College of Georgia. The researchers have also found that, in animal studies, the properties of cotinine may be helpful in treating the debilitating psychotic behavior of people with schizophrenia.

Up to now, cotinine’s biggest use has been as a urine marker for tobacco use, although its potential use in curbing smoking also has been explored.

“Many people have thought that cotinine was an essentially inactive metabolite, but we have shown that at appropriate doses, it enhances memory and protects brain cells from dying, as well as having anti-psychotic properties,” says Jerry Buccafusco, PhD.

Buccafusco became interested in studying cotinine after observing in studies that monkeys continued to derive memory benefits from nicotine long after the chemical had left the body. Nicotine is rapidly metabolized, and has a half life of about one hour. Cotinine is metabolized at a much lower rate its half life is about 24 hours.

In one of their current studies, Buccafusco and his colleagues gave both young and old monkeys cotinine, then tested the animals’ memory skills. The monkeys that received cotinine did better on the tests than those that didn’t receive the metabolite -results similar to those that Buccafusco has found with nicotine.

The researchers also studied cotinine’s effect on neuron-like cells in culture. They used a model in which growth factor is taken away from the cells so that they start to die, just as they do in neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s. “We were surprised to find that cotinine was as effective as nicotine at preventing cell death,” says Buccafusco.

In further studies involving rats, Buccafusco and his colleagues discovered that cotinine was as effective as standard anti-schizophrenic drugs in reducing the startle response – the natural reaction to a loud noise. Normally, rats – and people – are startled by loud noises. If a less intense noise consistently precedes the loud one, however, the startle response tends to weaken – but not in people with schizophrenia or in laboratory animals given schizophrenic-producing drugs.

“Cotinine was nearly as effective as a standard clinically used anti-schizophrenic drug in reversing this response,” says Buccafusco. “This finding holds tremendous promise for patients suffering from schizophrenia since the drugs currently being used to treat this illness are often associated with severe long-term neurological side effects, such as parkinsonian-like tremors and memory problems.”


Brain research points the way to new treatments for nicotine addiction

The interpeduncular nucleus region of a mouse brain, with Amigo1 cells shown in green.

As the worldwide death toll from tobacco use continues to climb—it’s currently six million per year and is expected to top eight million by 2030, according to the World Health Organization—efforts to unlock the secrets of nicotine addiction take on a distinct urgency. “Nicotine is one of the most difficult drugs to quit,” says Ines Ibanez-Tallon, a scientists in the lab of Nathaniel Heintz, who is James and Marilyn Simons Professor at the Rockefeller University. For sure, while 70 percent of cigarette smokers in the U.S. say they would like to quit, each year only 3 percent are able to do so successfully.

Now, in her latest paper, Ibanez-Tallon and colleagues from Rockefeller, Mount Sinai Medical School, and the National Institute of Biological Sciences, China, move us one step closer to understanding how nicotine maintains its powerful grip on the brain.

The research, published this week in the Proceedings of the National Academy of Science, identifies specific chemical changes deep in the brain that help drive nicotine addiction. It also describes experiments in which the scientists were able to halt these changes in mice and discover potential targets for drugs to treat tobacco dependence.

An overlooked brain nook

Nicotine is a stimulant that works by binding to receptors widely distributed throughout the brain, causing neurons to release a variety of neurotransmitters including dopamine, which triggers feelings of pleasure. In a search for the brain cells that transmit this response, Ibanez-Tallon’s group investigated how nicotine affects two midbrain structures, the interpeduncular nucleus (IPN) and the medial habenula (MHb). While these brain regions are ancient in evolutionary terms and are found in all vertebrates, including humans, they have not received much attention from scientists until recently, Ibanez-Tallon says.

Working with mice, Jessica L. Ables, first author of the study, found that chronic nicotine consumption alters the functions of a particular population of neurons inside the IPN. These altered brain cells, which she dubbed Amigo1, appear to promote nicotine addiction by disrupting the communication between the habenula and the IPN.

Normally, these brain structures have a system in place to curtail nicotine addiction. The habenula responds to a given dose of nicotine by sending an aversion signal to the IPN that decreases the reward of the drug, an effect that ultimately limits the urge to consume nicotine. After chronic exposure to nicotine, however—the mice used in the study drank nicotine-laced water for six weeks—the Amigo1 cells compromise this “braking effect” by releasing two chemicals that reduce the response of the IPN to the aversion signal from the habenula. In other words, the stop-smoking message doesn’t get delivered.

The result is a “pro-addiction” response to nicotine, which the mice displayed in a behavioral test designed to measure the motivational properties of the drug. In the test, called conditioned place preference, the mice chose to spend time in a chamber where they had previously received nicotine. “If you are exposed to nicotine over a long period you produce more of the signal-disrupting chemicals and this desensitizes you,” says Ibanez-Tallon. “That’s why smokers keep smoking.”

A possible way to curb addiction

In other experiments, her group was able to confirm that these mice’s response to chronic nicotine was indeed influenced by Amigo1 neurons. When the researchers silenced these neurons using a genetic engineering technique, this eliminated the “nicotine preference” of the mice, strongly suggesting that those neurons play a role in the addictive behavior.

An additional experiment that left Amigo1 alone but blocked the production of nitric oxide (NO), one of the two addiction-driving chemicals over-expressed by the neurons, gave similar results.

“What all of this tells us is that the habenula-IPN pathway is important for smoking in humans,” says Ibanez-Tallon, who plans to further investigate the Amigo1 brain cells and the chemical changes they trigger, with the ultimate goal of developing new drugs. “When it comes to a massive health problem like nicotine addiction,” she adds, “any therapeutic target we can find is potentially significant.”


Neurobiology of Nicotine Addiction: Implications for Smoking Cessation Treatment

Nicotine sustains addictive tobacco use, which in turn causes much premature disability and death. The essence of drug addiction is loss of control of drug use. Molecular biology studies suggest that the α4β2 nicotinic acetylcholine receptor subtype is the main receptor mediating nicotine dependence. Nicotine acts on these brain nicotinic cholinergic receptors to facilitate neurotransmitter release (dopamine and others), producing pleasure, stimulation, and mood modulation. Neuroadaptation develops with repeated exposure to nicotine, resulting in tolerance to many of the effects of nicotine. When a smoker stops smoking, a nicotine withdrawal syndrome ensues, characterized by irritability, anxiety, increased eating, dysphoria, and hedonic dysregulation, among other symptoms. Smoking is also reinforced by conditioning, such that specific stimuli that are psychologically associated with smoking become cues for an urge to smoke. These include the taste and smell of tobacco, as well as particular moods, situations, and environmental cues. Pharmacotherapies to aid smoking cessation should ideally reduce nicotine withdrawal symptoms and block the reinforcing effects of nicotine obtained from smoking without causing excessive adverse effects. Further, given the important role of sensory effects of smoking and psychoactive effects of nicotine, counseling and behavioral therapies are important adjuncts to and substantially augment the benefits of pharmacotherapy.



Comentarios:

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