菸鹼

菸鹼（nicotine）又稱菸草素，音譯尼古丁，是主要從茄科植物菸草中分離得到的吡啶類生物鹼，具強效擬副交感神經刺激作用，為香菸的主要化學成分和主要致癮成分，會使人上癮或產生依賴性，也屬於興奮劑的一種。菸鹼進入人體後，會產生許多作用，如四肢末梢血管收縮，心跳加快，血壓上升，呼吸變快，精神改變，血小板凝集等。

尼古丁是一種菸鹼型乙醯膽鹼受體激動劑，而在和上作為受體拮抗劑。尼古丁在茄科植物的根部上合成並蓄積在葉片上。尼古丁最早發現於菸草的葉子中，在黃花菸草中含量約為2-14%。

## 歷史

術語 nicotine 語源為 Nicot（人名 Jean Nicot）和 -ine（化學物質詞尾），其也來自菸草的學名 Nicotiana tabacum，而菸草的學名是以一位駐葡萄牙的法國人 Jean Nicot de Villemain 而命名，1560年時，他將別人從巴西帶回來送給他的菸草和種子寄回巴黎，並將之推廣於醫療用途。1828年，德國化學家 Posselt 和 Reimann 首次將尼古丁由菸草中分離出來，1843年，Melsens 提出尼古丁的化學式，Adolf Pinner 於1893年發現尼古丁的結構，1904年 A. Pictet 和 Crepieux 成功利用合成的方式得到尼古丁。

1850年，讓·賽爾維·斯塔斯協助偵破了博卡爾梅公爵Hippolyte Visart de Bocarmé利用尼古丁的毒性毒殺姐夫古斯塔夫·弗格尼（Gustave Fougnies）一案。

## 基本性質

尼古丁是油狀液態物質，可溶於乙醇、氯仿、乙醚、油，溶於水，尼古丁可滲入皮膚。自由基態的尼古丁燃點低於準點，空氣中低蒸氣壓時，其氣體達308K（35 ℃; 95 ℉）會燃燒。基於這個原因，尼古丁大部分是經由點燃菸品時產生，然而吸入的份量也足夠產生預期的效果。

尼古丁具旋光性，有兩個光學異構物。

## 藥理學

### 藥物動力學

當尼古丁進入體內，會經由血液傳送，並可通過血腦屏障，吸入後平均只需7秒即可到達腦部。尼古丁在人體內的半衰期約為2小時。身體經由吸菸而獲得的尼古丁量，受很多因素影響，包括菸的品質、是否大口吸入、是否使用濾嘴都是影響的原因。口嚼式、口含式和吸入式的菸草等透過含於唇-牙齦間和直接用鼻吸入等方式，尼古丁進入身體的效率較高。肝是主要代謝尼古丁的器官，主管分解的酶為細胞色素P450（主要是CYP2A6，CYP2B6也可作用於尼古丁），代謝物為可替寧。

尼古丁收縮未端細支氣管，減少空氣進出肺部，反過來，煙霧中的一氧化碳與血紅蛋白合併降低其輸送氧氣的能力。刺激物會引起咳嗽和粘液分泌，阻礙空氣流向身體。

### 藥力學

尼古丁作用於菸鹼型乙醯膽鹼受體，特別是自律神經上的接受器（(α1)2(β4)3）和中樞神經的接受器（(α4)2(β2)3），前者位於副腎髓質和其他位置，後者位於中央神經系統。低濃度時，尼古丁增加了這些接受體的活性，尼古丁對於其他神經遞質也有小量直接作用。

#### 對中樞神經系統

尼古丁可與菸鹼型乙醯膽鹼受體結合，強度比乙醯膽鹼更好，因此等效於增加了神經遞質的量，腦中獎勵中心的神經元分泌的多巴胺增加，產生幸福感和放鬆感，最後可能會因吸食而有成癮的現象。而且，尼古丁和乙醯膽鹼受體還結合得特別緊，不像乙醯膽鹼那樣很快被清除掉，它的半減期長達2小時，而乙醯膽鹼的半減期僅為1分鐘左右。在吸菸者的神經細胞上，乙醯膽鹼受體的數量要比一般人多得多，大部分被尼古丁相結合，剩下的與乙醯膽鹼結合的受體數量才和一般人的差不多。

菸草燃燒產生的煙中包含了單胺氧化酶抑制劑（Monoamine oxidase inhibitor），單胺氧化酶會分解單胺類神經傳遞物、多巴胺、正腎上腺素和血清素。

透過吸菸長期暴露於尼古丁中的人，尼古丁會正向調節小腦和腦幹中α4β2尼古丁乙醯膽鹼受體。

#### 對週邊神經系統

尼古丁會刺激交感神經，藉由刺激內臟神經影響副腎髓質，釋放腎上腺素。副交感神經節前纖維釋放乙醯膽鹼，作用在菸鹼酸乙醯膽鹼接受器上，使之釋放腎上腺素和正腎上腺素至血液中。

#### 對副腎髓質

尼古丁與腎上腺髓質的菸鹼接受器結合後，會增加血液中腎上腺素的含量。透過與接受器結合，尼古丁使細胞去極化，鈣離子由鈣離子通道流入，鈣離子促使神經細胞以胞泌作用的方式，釋出腎上腺素和正腎上腺素至血液中，血液中腎上腺素增加，造成心跳加快，血壓升高，呼吸加快，就像高血糖的情形一樣。可替寧是尼古丁代謝的副產物，可在血液中存留48小時，可作為檢驗一個人是否吸菸的物質。

## 毒理學

尼古丁對大鼠的半數致死量為50 mg/kg，對小鼠的半數致死量為3 mg/kg，對成年人的半數致死量為0.5–1 mg/kg。因此尼古丁是強致命的毒物。其毒性比其他許多生物鹼要強。比如古柯鹼對小鼠的半數致死量為95.1 mg/kg。尼古丁在菸草吸入之外的獨立致癌屬性沒有得到國際癌症研究機構的確認，因此它並沒有被歸入官方的致癌物質。當前可得到的文獻認為尼古丁本身並不促進癌細胞在健康組織中的擴展，因此它不是突變原。它和畸胎發生的關聯並沒有得到足夠的研究，但這種關聯一般被認為很微弱甚至沒有。尼古丁替代物製造商建議孕婦在醫生的指導下使用尼古丁貼或者尼古丁口香糖。但是尼古丁會抑制阿朴奎胺鹼（apoquinamine）。後者能排除導致癌變的變異或者損壞的細胞。因此尼古丁是一種間接的致癌物。

## 與循環系統疾病的關聯

尼古丁對整個身體的動脈有非常強大的影響。尼古丁是一種興奮劑，會使血壓上升，因為它會使血管收縮，所以使心臟將血液打進動脈的難度變高。尼古丁也會至使身體將儲存的脂肪和膽固醇釋放至血液中。

有人認為尼古丁會增加纖溶酶原活化物抑制劑第1型（plasminogen activator inhibitor type 1，PAI-1），進而提高罹患血栓的風險，但尚未得到證實。吸菸者體內血漿纖維蛋白的量升高，會進而使高慢性阻塞性肺疾病急性惡化。而可使血栓穩定的凝血因子13，在吸菸者的體內也較高。但不論是這兩個推論尚未證實是否完全是由尼古丁所引起。如果血栓位於動脈，血流會減緩甚至停止，組織缺乏足夠的氧和養份來源，將會在數分鐘內壞死。

四肢血液的週邊循環，也極易受尼古丁影響，發生血管收縮，提高凝血和血栓的風險。

尼古丁會使血管收縮，有礙於陰莖海綿體的充血與勃起，對生殖腺（睪丸與卵巢）及性荷爾蒙機能都會造成衰弱傾向。

## 依賴性

近代的研究顯示，尼古丁會作用於腦部，對腦部產生數種影響。它會影響腦中的獎賞路徑（reward pathways）使吸食者產生愉悅感，接著自然成癮。

多巴胺是參與腦內活動的關鍵神經傳遞物，研究發現獎賞路徑中，尼古丁可作為一種將多巴胺量提高的化學物質。許多研究已證實尼古丁的成癮性高過多數毒品、僅低於古柯鹼和海洛因。如同其他生理上的成癮藥物，戒除尼古丁會降低多巴胺和其他神經傳遞物的合成，於是大腦會試圖去補足這個人為產生的影響，另外菸鹼孔醯膽鹼接受器也減少了，補償機制使大腦又將接受器的數量向上調節，如此一來也抑制了其他的補償機制。整體的影響是提高了獎賞路徑的感受度，與古柯鹼和海洛因相反，這兩者會降低獎賞路徑的感受度。這種腦內神經系統變化，在戒菸管理後數月仍然持續存在。非尼古丁替代療法的戒菸方式，即是利用此種回饋路徑，設計戒菸用藥物。

另外一項研究發現，暴露於尼古丁環境的幼鼠，其多巴胺系統的發育會受阻，這推論出吸菸及二手菸會增加青少年藥物濫用的風險。近來研究指出，暴露於尼古丁環境中的幼鼠長為成鼠後，有憂鬱的傾向。

## 治療用途

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尼古丁主要是用於治療尼古丁依賴，以減少因吸菸造成的健康問題。醫療人員給予戒菸者定量的尼古丁，其型式可能為口嚼式、貼片、含片、香菸替代品或鼻腔噴霧劑。

然而，在少數的情形中，吸菸被作為少數疾病的治療方式，這又稱為「吸菸者悖論」。雖然大部分案例中，尼古丁的實際機製作用不大甚至為零。

例如，近來的一項研究支持冠狀動脈再成形術（PCI）後，吸菸者進行血管再暢通性治療的頻率較低。在一定吸菸量的人身上，也較少罹患潰瘍性大腸炎，當吸菸者戒斷後，其風險提高。吸菸也有可能會干擾卡波西氏肉瘤的生成、罹患乳癌的女性攜帶的BRCA基因，子癲癇症、和哮喘，這類的過敏症狀。

## 外部連結

- 小小神經科學：尼古丁 國立陽明大學生命科學系暨基因體科學研究所譯自 Neuroscience For Kids

## 基本資料

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- IUPAC_name：(S)-3-1-Methylpyrrolidin-2-ylpyridine
- IUPAC_name_zh：(S)-3-1-甲基-2-吡咯基吡啶
- 商品名：Nicorette, Nicotrol
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- 合法狀態：Unscheduled （未列管、合法）
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- legal_CN：OTC-A
- legal_CN_comment：或處方藥
- 依賴性：生理上: 中等、心理上: 高
- 成癮性：高
- 給藥途徑：吸入; 噴霧; 口服 – 臉頰, 舌下, 和攝入; 經皮; 直腸
- 生物利用度：20至45% (口服), 53% (鼻內), 68% (經皮)
- 血漿蛋白結合率：<5%
- 藥物代謝：肝臟
- 生物半衰期：1-2 小時; 活性代謝產物為20小時
- 代謝產物：可替寧
- 排泄途徑：尿液(10-20% (牙齦), 取決於pH; 30% (吸入); 10-30% (鼻內))
- CAS號：54-11-5
- ATC碼：N07
- ATC碼：BA01
- ChEBI：17688
- PubChem：89594
- IUPHAR_ligand：2585
- 藥物銀行資料庫：DB00184
- ChemSpiderID：80863
- UNII：6M3C89ZY6R
- KEGG：D03365
- ChEMBL：3
- PDB配體ID：NCT
- C：10
- H：14
- N：2
- 3D模型（JSmol）：CN(CCC1)C@@H1C2=CC=CN=C2
- InChI：1/C10H14N2/c1-12-7-3-5-10(12)9-4-2-6-11-8-9/h2,4,6,8,10H,3,5,7H2,1H3/t10-/m0/s1
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- StdInChIKey：SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N
- 密度：1.01
- 熔點：-79
- 沸點：247