Nikotyna – mity i fakty – część I – Chemia i toksykologia

Nikotyna (ciemnoszare – węgiel, jasnoszare – wodór, niebieskie – azot)

źródło – Wikipedia, licencja: domena publiczna

Zacznę od krótkiego wstępu chemicznego. Nikotyna to względnie prosty związek organiczny, składający się z atomów węgla, tlenu, azotu i wodoru. Klasyfikowana jest jako alkaloid, podobnie jak np. kofeina czy teobromina, ale też morfina albo efedryna. I tak, jak wszystkie inne alkaloidy, ma charakter zasadowy. A skąd owa nikotyna się bierze? Ano, z natury! Spotkamy ją w liściach tytoniu, ale też w pomidorach, kalafiorach, ziemniakach czy bakłażanach – praktycznie we wszystkich roślinach z rodziny psiankowatych (łac. Solanaceae). Jaki jest sens syntezy tego związku przez rośliny? A taki, że jest on bardzo efektywną bronią chemiczną, konkretnie insektycydem. Od końca XVII w. wyciąg z tytoniu był stosowany w tym właśnie celu. Dziś czasami starsi działkowcy też jeszcze czasami go używają.
Jeśli rozpatrujemy działanie nikotyny na człowieka, mamy tu sporo ciekawostek. Przyjęta w małych ilościach działa stymulująco, dzięki temu, że zwiększa wydzielanie adrenaliny, zmniejsza odczuwanie głodu i bólu. Jednak gdy zostanie przedawkowana, jej działanie jest wręcz przeciwne: daje uczucie „odlotu”, oderwania od rzeczywistości, gonitwę myśli, tachykardię. Dalej już jest tylko gorzej – halucynacje, arytmia, utrata przytomności, drgawki, zgon. Brzmi fatalnie, prawda?
Nikotyna jest toksyczna, to dość oczywiste. Ale tu właśnie mamy pierwszą poważną kontrowersję. Jak bardzo jest toksyczna? Od mniej więcej 150 lat uznawano ją za bardzo silnie trującą. Dane książkowe mówią, że dawką śmiertelną jest zaledwie 60 mg (0,06 g), a w przypadku dzieci połowa tej wartości. Czyli – bardziej trująca niż cyjanek (dawka śmiertelna ok. 200 mg). I przez półtora wieku uznawano to w zasadzie za prawdę objawioną. Dopiero w drugiej dekadzie XXI w. austriacki profesor toksykologii, Bernd Mayer, przyjrzał się dokładniej danym literaturowym i postanowił odmitologizować toksyczność tego związku. W opublikowanym w 2013 r. artykule przywołuje wiele przypadków, w których zdecydowanie większe dawki nie powodowały skutków śmiertelnych. Jest tu przykład próby samobójczej przez zażycie 4 g (4000 mg!) czystej nikotyny. Analizując wiele dostępnych danych z badań laboratoryjnych Mayer szacuje, że dawka śmiertelna wydaje się być co najmniej kilkakrotnie wyższa – 0,5-1 g. Z oczywistych względów nie da się tego zweryfikować doświadczalnie. Dlatego Mayer postanowił zrobić analizę danych historycznych. Wyszło z niej, że tak naprawdę dane o tych 60 mg pochodzą z jednej(!) publikacji pochodzącej z połowy XIX w.! Wszyscy kolejni autorzy po prostu kopiowali ten wynik bez rzetelnego sprawdzenia.
Każdy, kto kiedykolwiek palił papierosy czy cygara wie doskonale, że nie da się ich wypalić dużo za jednym razem. Taka próba kończy się mdłościami i wymiotami. W ten sposób organizm broni się przed trucizną. Połknięcie roztworu nikotyny skończyłoby się podobnie. Bardzo niebezpieczne byłoby jej wstrzyknięcie wprost do krwi, ale to już jest sprawa skrajna.
No dobrze, a co z kwestią działania rakotwórczego nikotyny? Owszem, gdy ktoś pali tytoń, ma duże szanse na rozwój takich chorób, jak rak płuca czy pęcherza moczowego. Tyle, że tak naprawdę za te choroby są odpowiedzialne inne składniki dymu tytoniowego – przede wszystkim substancje smoliste, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne itd. Gdy przeanalizuje się dane z literatury, okazuje się, że nie ma badań dotyczących wpływu nikotyny nieobciążonej dodatkami na rozwój chorób nowotworowych. Zresztą – gdyby nikotyna powodowała raka, czy jakakolwiek agencja rządowa zezwoliłaby na sprzedaż w aptekach gum, plastrów, sprejów czy tabletek zawierających czystą nikotynę? A są one dostępne na rynku jako produkty OTC, czyli sprzedawane bez recepty. Produkty te są stosowane w leczeniu z uzależnienia od tytoniu.
Okazuje się jednak, że całkiem możliwe, że niebawem zaczną być stosowane w innych celach medycznych, ale o tym już w drugim odcinku.

Ostra choroba popromienna – Polska 1965

Elektrownia Pątnów – widok z 2008 r.

autor: Kolanin, źródło: Wikipedia, licencja: CC BY 3.0 

 

W 1965 trwała budowa elektrowni Pątnów koło Konina. Używano tam m.in. defektoskopów gamma do badania szczelności spawów. Defektoskopia to dziedzina tzw. badań nieniszczących. Polega ona na prześwietlaniu rozmaitych elementów w celu wykrycia w nich wad, które nie są dostrzegalne na powierzchni. Standardowo wykorzystuje się tu wysokoenergetyczne promieniowanie elektromagnetyczne – zwykle rentgenowskie albo gamma. Źródłem tego ostatniego są najczęściej izotopy promieniotwórcze.
W defektoskopach używanych wtedy w Pątnowie stosowany był iryd-192, izotop silnie promieniotwórczy. I nagle jeden z nich zniknął – co gorsza, pojemnik został na miejscu otwarty i rurka z irydem „wyparowała”. Alarm był wielki, po Koninie i okolicach jeździły milicja i wojsko, pierwszy raz widziałem taką panikę. Gigantyczne zamieszanie. Rzecz jasna oficjalnie nic nie było wiadomo. Po Koninie krążyły niesamowite plotki – najczęściej o zachodnich szpiegach, którzy penetrują okolice kopalni węgla brunatnego i elektrowni, aby wykraść naszą technologię albo dokonać jakiegoś sabotażu. Oczywiście ludzie, którzy pracowali na budowie elektrowni, dość szybko rozpowszechnili wiadomości o tym, ze zniknął izotop. Władze nie uznały za stosowne ostrzec mieszkańców o potencjalnym niebezpieczeństwie.
Dwa albo trzy dni później do przychodni, w której pracowała moja Mama, zgłosił się młody (ok. 19 lat) pacjent z poparzeniem uda i narządów płciowych. Był typowym chłoporobotnikiem, jakich setki pracowało na tym terenie, zarówno w kopalni, jak i elektrowniach. Tam pracował jako pomocnik montera. Strasznie kręcił, gdy go spytała kiedy i jak się poparzył. Nie wyglądało to na typowe poparzenie czymś gorącym, ponieważ chłopak był bardzo słaby, a do tego miał niemal ciągły krwotok z nosa. Został na miejscu opatrzony i wysłany do szpitala, bo sprawa wyglądała poważnie. Mama opowiadała, że dość szybko skojarzyła tę panikę wojskowo-milicyjną z informacją o skradzionym izotopie i tym właśnie pacjentem. Ze szpitala został szybko zabrany do szpitala Wojskowej Akademii Medycznej do Łodzi – strasznie byli tym przypadkiem zainteresowali, bo nigdy nie mieli przypadku ostrej choroby popromiennej „na żywo”. Pomimo wielu problemów medycznych udało się chłopaka wyleczyć (trwało to 1,5 roku!), potem w zasadzie ślad po nim zaginął. Wiadomo, że pojechał na wybrzeże i zaciągnął się na statek jako zwykły marynarz. Jego dalsze losy nie są znane. Aha – ciekawostka: zarówno z Konina, jak i z Łodzi szybko zniknęła dokumentacja medyczna pacjenta. Po prostu nigdy nie istniał. Jeśli na podstawie jego przypadku powstały jakieś prace naukowe czy doktoraty, zostały też utajnione.

Po co to zrobił? Oficjalna wersja – mówili, że to drogie i cenne, więc chciał sprzedać (luz blues, wiadomo, że promieniotwórczym irydem handluje się nawet na wiejskim targu, razem z warzywami). Prawda była nieco inna: mieli dobre szkolenie BHP, wiedzieli, że tam jest silne promieniowanie i że może ono spowodować bezpłodność. No to gość chciał pomóc koledze z wioski, który już miał sporo potomstwa – dać mu ten izotop, żeby sobie narządy napromieniował i miał problem z głowy. Nie zdążył, bo pojawiło się poparzenie uda, krwotoki z nosa itd. On wtedy to zakopał koło domu (niektóre źródła piszą, że w króliczej norze) i pojechał do przychodni. Iryd – po wskazówkach samego nieszczęśnika – odzyskano po 10 dniach.
A sam iryd (ten niepromieniotwórczy) to niesamowicie ciekawy metal. Ma największą gęstość: 22,4 g/cm^3 (dwa razy większa niż ołowiu!), temp. topnienia ponad 2400 stopni, wrzenia: ponad 4400. Jest niesamowicie twardy. Najprawdopodobniej dotarł na Ziemię z asteroid lub meteorytów. Stosuje się go m.in. do wyrobu końcówek dobrych stalówek. W stopie z platyną był kiedyś wzorcem kilograma. Dziś ten wzorzec jest już tylko historyczny. Nowy, obowiązujący od 2019 r., oparty jest na stałej Plancka oraz współczesnych definicjach metra i sekundy. Ale to już oczywiście zupełnie inna historia.

Krótki film o tym wydarzeniu sprzed lat można obejrzeć tutaj

 

(c) by Mirosław Dworniczak
Jeśli chcesz wykorzystać ten tekst lub jego fragmenty, skontaktuj się z autorem. Linkować oczywiście można.

 

 

Chronofarmakologia, czyli dobry czas na lek

Przyjmując leki chcielibyśmy, aby były maksymalnie skuteczne i bezpieczne. Lepiej zażyć tabletkę rano czy wieczorem? Czy moment w ciągu dnia, kiedy przyjmujemy lekarstwo ma znaczenie? Okazuje się, że odpowiedź na terapię może być uzależniona od naszych wewnętrznych rytmów biologicznych.

W naszym ciele, a dokładnie w mózgu, tyka biologiczny zegar, za którym podążają w powtarzalny sposób procesy utrzymujące nas przy życiu. Podstawowym jest fotoperiodyzm, czyli rytm okołodobowy – 24-godzinny rytm snu i czuwania, regulowany światłem zwanym z tego powodu „dawcą czasu”. Często nawet nie zdajemy sobie sprawy z istnienia tego zegara, dopóki coś nie zakłóci jego działania – na przykład zmiana strefy czasowej i tak zwany „jet lag” czy przepracowanie nocnego dyżuru.

Tymczasem praca serca, częstość oddechu, temperatura głęboka ciała, ciśnienie krwi, wydzielanie wybranych hormonów, odczuwanie bólu – to wszystko zmienia się w ciągu doby. Rytmy dobowe powodują, że ryzyko wystąpienia wybranych chorób o określonej porze dnia rośnie. Dotyczy to na przykład nagłego zgonu sercowego, zawału mięśnia sercowego czy udaru mózgu w godzinach porannych i przedpołudniowych, ponieważ to właśnie wtedy ciśnienie krwi jest największe, rośnie tętno i stężenie „hormonów stresu”, a jednocześnie aktywność fibrynolityczna osocza jest najmniejsza (zwiększa się tendencja do tworzenia skrzeplin). Innym przykładem jest zaostrzanie objawów choroby wrzodowej wieczorem czy nasilenie napadów astmatycznych nocą. A może znane jest Ci powiedzenie, że „najszybciej rośnie się podczas snu”? Coś w tym jest, ponieważ hormon wzrostu wydzielany jest przez przysadkę mózgową w największej ilości właśnie po zaśnięciu.

W medycynie i farmacji odnajdywaniem i opisywaniem tego typu zależności zajmuje się chronofarmakologia, natomiast chronoterapia to podawanie konwencjonalnych postaci leku w odpowiednim czasie i dawce lub stosowanie specjalnych systemów dostarczających lek o określonej porze dnia (Chrono-Drug Delivery System). Projektując tego typu systemy trzeba wziąć pod uwagą, że na działanie leków może mieć wpływ szereg czynników zmieniających się w ciągu dnia: kwasowość żołądka, tempo pasażu jelitowego, ilość białek transportujących leki we krwi, aktywność enzymów wątrobowych metabolizujących przyjęte przez nas lekarstwa czy odczyn moczu na etapie ich wydalania.

Najbardziej oczywiste przykłady wykorzystania chronoterapii to stosowanie leków moczopędnych rano (aby nie prowokować nocnych wybudzeń do toalety) czy leków nasennych wieczorem (aby utrzymać naturalny rytm snu i czuwania). Innym przykładem jest stosowanie statyn o krótkim okresie półtrwania  (krótko utrzymujących się we krwi) przed wieczornym spoczynkiem, aby uzyskać optymalny efekt zahamowania syntezy cholesterolu, ponieważ zgodnie z rytmem dobowym najwięcej powstaje go w nocy. Odwrotnie jest w przypadku przeciwzapalnych glikokortykosteroidów. Ich naturalne wydzielanie jest największe wczesnym rankiem. Dlatego aby ograniczyć niekorzystne zahamowanie naturalnej osi hormonalnej i ryzyko wystąpienia wtórnej niewydolności kory nadnerczy, najlepiej jest „naśladować” ten naturalny rytm podając kortykosteroidy doustne rano lub w schemacie 2/3 rano (godz. 7-8) i 1/3 po południu (ok. godz. 15).

W ostatnim czasie szczególną uwagę przywiązuje się do chronoterapii w leczeniu onkologicznym, szczególnie w przypadku nowotworów szybko rosnących i słabo zróżnicowanych, które cechują się dużą zmiennością rytmu okołodobowego. Próbuje się stosować chemioterapię w godzinach, kiedy działanie na komórki raka jest największe, a skutki toksyczne dla zdrowych tkanek pacjenta – możliwie ograniczone.

W 2017 roku przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny trzem badaczom – Jeffreyowi C. Hallowi, Michaelowi Rosbashowi i Michaelowi W. Youngowi – za odkrycie podstaw funkcjonowania zegara biologicznego w badaniach muszek owocówek i wykazanie obecności białek gromadzących się w komórkach w nocy i rozkładających się w ciągu dnia. Okrzyknięto ich „molekularnymi zegarmistrzami”. Mam nadzieję, że teraz lepiej rozumiesz, dlaczego to odkrycie uznano za godne tak prestiżowej nagrody…

fot. Pixabay. Licencja: Pixabay (https://pixabay.com/service/terms/)