Información

¿La nicotina es tóxica para los humanos?

¿La nicotina es tóxica para los humanos?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Más específicamente, ¿las concentraciones de nicotina que reciben los fumadores cuando fuman cigarrillos son tóxicas? Sé que en concentraciones suficientemente grandes puede ser tóxico (pero también puede serlo casi cualquier otra cosa, incluido el oxígeno) y sé que en las plantas se usa como defensa contra los insectos e incluso se puede usar como insecticida. Sin embargo, siempre he entendido que la nicotina es irrelevante en lo que respecta a los efectos nocivos del tabaquismo.

Recientemente tuve una conversación con otro biólogo que acababa de dejar de fumar y había investigado bastante sobre el tema. Dijo que la nicotina en sí es mala para usted y, por lo tanto, que las alternativas a los cigarrillos sin tabaco (como los cigarrillos electrónicos) siguen siendo dañinas. por la nicotina sola.

¿Alguien tiene más información sobre esto? ¿Quizás algunas referencias? O, mejor aún, ¿una explicación detallada de las vías involucradas? Una vez más, hago hincapié, no en la toxicidad de la nicotina en general, sino en sus efectos dañinos en los vertebrados (preferiblemente humanos) en los tipos de concentraciones que uno podría esperar ingerir al fumar.


Creo que es útil decir que la nicotina no es muy tóxica para los humanos: las células no mueren ni se enferman por los hábitos típicos de fumar. Los efectos secundarios en la salud son posibles, pero aquí hay un perfil toxicológico.

La nicotina es una toxina en cantidades suficientemente grandes y la nicotina tiene una DL50 (dosis letal para el 50% de las personas) de 0,5 a 1 mg de nicotina / kg de peso corporal. Por lo tanto, incluso un pequeño derrame de la sustancia química en la piel puede poner en peligro la vida, pero para los fumadores la nicotina en sí no es peligrosa.

Las personas que fuman ingieren alrededor de 1 mg por cigarrillo fumado. Por lo tanto, un adulto pequeño (110 libras) puede fumar 25 cigarrillos en un período corto de tiempo (¡o todos a la vez!) Y apenas llegar al límite inferior. Sin embargo, la nicotina es soluble en agua y se elimina a través de la orina a un ritmo rápido: la mitad de la nicotina de un cigarrillo se elimina de su sistema en 2 horas, lo que significa que los fumadores de 4-5 paquetes al día no se están matando realmente (a causa de la nicotina ).

Dicho esto, los niños son entre 5 y 10 veces más sensibles que los adultos, por lo que incluso entre 5 y 6 cigarrillos en una hora pueden ser tóxicos. Sin embargo, eso es bastante fumar.

No todos los animales tienen la misma relación con los receptores nicotínicos de acetilcolina que los humanos. La nicotina es tóxica para los insectos y los matará en cuestión de minutos u horas. Las ratas son aproximadamente 50 veces menos sensibles que las personas.

Creo que es comparable a la cuestión de si la cafeína es dañina para las personas. En la cantidad que lo consumimos, a veces hasta gramos por día, no hay un efecto secundario común obvio, pero se imagina que décadas después se presentará como un problema, una conexión difícil de probar.


La nicotina actúa como un ligando para los receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChR), que son canales iónicos activados por ligando normalmente activados por la acetilcolina. Esta familia de receptores se expresa en todas las células de los mamíferos (Schuller, 2009). A priori, al menos para mí, sugeriría que es una mala idea introducir de forma crónica una sustancia extraña que imita la actividad de una molécula de señalización esencial como la acetilcolina.

Directamente a su pregunta sobre la toxicidad, la nicotina parece estar relacionada con muchas formas de cáncer (Schuller, 2009). Las vías de señalización que promueven el cáncer se estimulan como resultado de la entrada de calcio a través de los nAChR. Además, las interacciones de los nAChR con otros sistemas de señalización, como los basados ​​en las hormonas del estrés, GABA y dopamina, pueden provocar cáncer.

La nicotina también tiene efectos importantes en el cerebro. La exposición crónica a la nicotina induce un mecanismo homeostático que regula al alza la expresión de nAChR en el cerebro para mantener la capacidad de respuesta a la acetilcolina endógena. Este efecto subyace parcialmente en la adicción a la nicotina (Penton y Lester, 2009). Como señala @Armatus, la nicotina parece tener algunas propiedades neuroprotectoras contra enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson (Quik, M., Wonnacott, S., 2011) y el Alzheimer (Mehta et al, 2012).


Schuller, H.M., 2009. ¿El cáncer se desencadena por una señalización alterada de los receptores nicotínicos de acetilcolina? Nature Reviews Cancer 9, 195-205.

Penton, R.E., Lester, R.A.J., 2009. Eventos celulares en la adicción a la nicotina. Seminarios en Biología Celular y del Desarrollo 20, 418-431.

Quik, M., Wonnacott, S., 2011. Receptores nicotínicos de acetilcolina α6β2 * y α4β2 * como dianas farmacológicas para la enfermedad de Parkinson. Pharmacol. Rev. 63, 938-966.

Mehta, M., Adem, A., Kahlon, M.S., Sabbagh, M.N., 2012. El receptor nicotínico de acetilcolina: revisión del tabaquismo y la enfermedad de Alzheimer. Delantero Biosci (Elite Ed) 4, 169-180.


Al explorar si la nicotina es tóxica para los humanos, la discusión no está completa sin la inclusión de humanos no adultos / humanos en desarrollo. La nicotina es tóxica para los seres humanos desde el momento de la concepción. La nicotina tiene efectos adversos sobre los espermatozoides, haciéndolos malformados, menos propensos a fertilizar óvulos y haciendo que los embriones que crean tengan menos probabilidades de sobrevivir. Mohamad Eid Hammadeh, PhD, profesor de obstetricia y ginecología de la Universidad de Saarland, Homburg / Saar, Alemania, en una entrevista con WebMD, es citado diciendo:

"Al alfabeto del ADN de estos espermatozoides le faltan una o dos letras. Y esto no se puede reparar. Cuando inyectamos estos espermatozoides dañados en un óvulo, el esperma no es capaz de fertilizar la célula. E incluso si lo hace, el [aborto espontáneo ] tasa es muy alta ".

Este artículo habla sobre las anomalías observadas en los espermatozoides expuestos a la nicotina, si los espermatozoides pueden recuperarse y después de cuánto tiempo.

Este documento vincula el consumo de nicotina de los padres con la probabilidad de que sus hijos desarrollen cáncer infantil, citando una posible explicación de que fumar causa daño genético a los espermatozoides. Las mutaciones de los espermatozoides luego se convierten en mutaciones congénitas que causan cáncer en la descendencia.

El jurado puede estar deliberando sobre el impacto extremo de la nicotina en la salud de los adultos, pero está claro que es perjudicial para la próxima generación.


https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3880486/

Lo que sugiere que la LD50 es una LD50 oral de 6.5-13 mg / kg.


Nicotina

Eliminación

La nicotina tiene una vida media de eliminación ( t1/2) de aproximadamente 2 h en humanos, pero este valor varía de 1 a 4 h entre las personas. Este relativamente corto t1/2y la relativa inactividad farmacológica de los metabolitos de la nicotina contribuyen al tabaquismo frecuente de las personas adictas a la nicotina. los t1/2 para la cotinina es de 17 h, y el aclaramiento de cotinina está altamente correlacionado con el aclaramiento de nicotina. Las concentraciones de cotinina en la saliva, el plasma y la orina están correlacionadas, por lo que la cotinina salival sirve como un buen biomarcador para la exposición al tabaco o la nicotina.

El sitio principal de eliminación de la nicotina y sus metabolitos es la orina, a través de los riñones. Aproximadamente el 10% de la nicotina y el 10% de la cotinina se excretan sin metabolizar en la orina, aunque el proceso depende del pH. Cuando el pH de la orina es ácido, la reabsorción de nicotina del riñón disminuye, lo que resulta en un aumento del aclaramiento renal de nicotina. Ciertos alimentos, así como el estrés físico y psicológico, pueden acidificar la orina y, por lo tanto, pueden contribuir farmacocinéticamente a aumentar la ingesta de nicotina a través del tabaquismo.

Restos de nicotina y sus metabolitos permanecen en otros fluidos corporales, como la saliva. Las madres lactantes también secretan nicotina en la leche materna, lo que puede exponer a los niños lactantes a la nicotina.


¿Es el universo un cementerio? Esta teoría sugiere que la humanidad puede estar sola.

Desde que tenemos la tecnología, hemos mirado a las estrellas en busca de vida extraterrestre. Se supone que estamos buscando porque queremos encontrar otra vida en el universo, pero ¿qué pasa si estamos buscando para asegurarnos de que no haya ninguna?

Aquí hay una ecuación, y una bastante angustiosa en eso: norte = R* × FPAG × nortemi × F1 × FI × FC × L. Es la ecuación de Drake y describe la cantidad de civilizaciones alienígenas en nuestra galaxia con las que podríamos comunicarnos. Sus términos corresponden a valores como la fracción de estrellas con planetas, la fracción de planetas en los que podría surgir vida, la fracción de planetas que pueden albergar vida inteligente, etc. Utilizando estimaciones conservadoras, el resultado mínimo de esta ecuación es 20. Debería haber 20 civilizaciones alienígenas inteligentes en la Vía Láctea con las que podamos contactar y que nos contacten. Pero no hay ninguno.

La ecuación de Drake es un ejemplo de un problema más amplio en la comunidad científica: considerando el tamaño del universo y nuestro conocimiento de que la vida inteligente ha evolucionado al menos una vez, debería haber evidencia de vida extraterrestre. Esto se conoce generalmente como la paradoja de Fermi, en honor al físico Enrico Fermi, quien examinó por primera vez la contradicción entre la alta probabilidad de civilizaciones extraterrestres y su aparente ausencia. Fermi resumió esto de manera bastante sucinta cuando preguntó: "¿Dónde están todos"?

Pero tal vez esta fuera la pregunta equivocada. Una pregunta mejor, aunque más preocupante, podría ser "¿Qué les pasó a todos?" dónde la vida existe en el universo, hay una respuesta potencial más clara a esta pregunta: el Gran Filtro.


Resultados / Discusión

IRpago Construye Silencio Producción de nicotina

La acumulación de nicotina no se redujo en la mayoría de las líneas independientes transformadas con antisentido pago constructos (25 líneas de pNATPMT1 y seis líneas de pCAMPMT1) en comparación con WT (Figura 1A). Ninguna de las cinco líneas con menor acumulación de nicotina en la T1 pantalla tenía niveles de nicotina más bajos que los de WT en los homocigotos T2 Generacion. En contraste, 29 de 34 líneas transformadas independientemente con el IRpago el constructo pRESC5PMT había reducido drásticamente las acumulaciones de nicotina constitutivas e inducidas por MeJA (Figura 1B). La supresión de la acumulación de nicotina fue estable durante el desarrollo de las plantas y cuando las plantas se cultivaron en el invernadero o en el campo en Utah. Claramente, las construcciones de repetición invertida son más eficientes para silenciar la expresión de genes endógenos, como se ha descrito previamente (Wesley et al. 2001).

Contenido de nicotina (media de 5 a 6 plantas / línea) normalizado a la media del peso de las plantas y plantas de N. attenuata no autorizadas (control) 5 días después de la obtención con 150 μg de MeJA por planta de líneas independientes transformadas con (A) antisentido pago constructos y (B) un IRpago construir. En contraste con las 31 líneas transformadas con el antisentido pago constructo, 29 de los 34 IRpago Las líneas habían reducido drásticamente los niveles de nicotina constitutivos e inducidos por MeJA. T, terminador P, promotor I, flecha de intrón empalmada, fragmento consenso de 950 pb de pmt1 y pmt2. Para obtener detalles sobre las construcciones de transformación, consulte el Protocolo S1.

Caracterización genómica y transcripcional

Dos homocigotos T2 IRpago Se caracterizaron además las líneas (108 y 145) con niveles reducidos de nicotina. Análisis de transferencia Southern utilizando una sonda que se hibrida con el marcador selectivo en el IRpago La construcción demostró que ambas líneas contenían una sola inserción (Figura S1). La transformación con un vector de transformación pRESC permitió que el ADN transferido (T-ADN) y el ADN flanqueante en el sitio de inserción se recuperaran del ADN genómico de la planta. Estos experimentos demostraron que el T-ADN se integró en el genoma de N. attenuata en un solo sitio en cada línea, ya que todos los clones secuenciados de una línea (108, norte = 4 145, norte = 5) contenía la misma secuencia de flanqueo (ver Figura S1 y Protocolo S1).

Transcripciones del pago Los genes de las dos líneas se redujeron significativamente a aproximadamente el 10% de los niveles de ARNm de WT constitutivos e inducidos por MeJA (Figura 2A), lo que demuestra que los genes diana se silenciaron con éxito.

Niveles de transcripción de ARNm PMT relativos medios (± SE) en las raíces (A) y los niveles foliares de (B) nicotina y (C) anatabina, en dos líneas independientes de IRpago-transformada (108 y 145) y plantas WT N. attenuata. Las plantas obtenidas (150 μg de MeJA) y no obtenidas (control) se recolectaron a las 10 h para la transcripción (A) y a los 4 d para la cuantificación de alcaloides (B y C). Ambos IRpago las líneas habían reducido significativamente la transcripción de PMT y la nicotina, pero presentaban anatabina que no estaba presente en las plantas de WT. Las letras minúsculas significan diferencias en pag ≤ 0.01, Bonferroni corregido ([A] norte = 3, ANOVA: F2,12 = 12,55 [B] norte = 8-10, ANOVA: F2,50 = 135,4 [C] norte = 8-10, ANOVA: F2,50 = 39,611]. n.d., no detectado.

Consecuencias metabólicas de pago Silencio en N. attenuata

De acuerdo con el silenciamiento observado de pago transcripciones, los niveles de nicotina constitutivos e inducidos en las plantas transformadas de ambas líneas se redujeron drásticamente al 3% -4% de los niveles encontrados en las plantas WT (Figura 2B). Todos los 29 IRpago las líneas con niveles reducidos de nicotina acumularon el alcaloide anatabina, que no se detectó en las plantas WT. Contenido total de alcaloides constitutivos e inducidos por MeJA (nicotina, anabasina y anatabina) de los dos IRpago líneas eran aproximadamente la mitad y un tercio de los niveles de WT, respectivamente, de los cuales anatabina comprendía el 30% y el 23% (Figura 2C). Los niveles de anabasina que representan el 20% del contenido de alcaloides total constitutivo y el 8% del total de alcaloides provocados por MeJA en plantas WT no cambiaron en IRpago plantas (Figura S2). También se encontraron niveles elevados de anatabina en estudios publicados recientemente con antisentido pago transformación de N. tabacum los niveles elevados de anatabina no afectaron los niveles de transcripción de otros genes que codifican enzimas involucradas en el metabolismo de alcaloides (Chintapakorn y Hamill 2003).

Anatabina consta de un anillo de piridina y piperideína. Es probable que ambos se deriven de NA, que también es el precursor del anillo piridina de la nicotina (Leete y Slattery 1976). La interrupción de la biosíntesis de nicotina en la formación del anillo de pirrolidina al silenciar la actividad de la PMT podría causar un exceso de suministro de NA utilizado en la biosíntesis de anatabina. La alimentación de las raíces de plantas WT producidas por MeJA cultivadas hidropónicamente con éster etílico de NA resultó en la formación de anatabina a niveles de aproximadamente un tercio del total de alcaloides (nicotina y anatabina) (Figura 3) en el IR.pago líneas, la anatabina constituye el 98% del total de alcaloides. Alimentando plantas con D4-NA etil éster da como resultado la formación no solo de D4-nicotina y D4-anatabina pero también de D8-anatabina, demostrando que la última integra dos D4-Unidades NA. Cuando estos experimentos se llevan a cabo con plantas WT, aproximadamente la mitad de la anatabina está marcada, lo que sugiere que la mitad sin marcar se formó a partir de NA endógena sin marcar. Además, aproximadamente una cuarta parte de la nicotina WT fue D4-nicotina. En IRpago plantas, por el contrario, sólo trazas de D4-nicotina, pero un tercio de la anatabina era D4- o D8-etiquetado. En resumen, el NA suministrado exógenamente es absorbido por las raíces de las plantas de N. attenuata y se utiliza en la biosíntesis de alcaloides, y un exceso de NA da como resultado la formación de anatabina. Estos resultados apoyan la hipótesis de que el silenciamiento de pago interrumpe la biosíntesis de nicotina, provocando un exceso de suministro de NA y la consiguiente formación de anatabina.

Esquema de biosíntesis y proporción de nicotina y anatabina no marcadas (M +) y marcadas (M + +4, M + +8) en las hojas de dos N. attenuata IR transformadas independientementepago líneas (108 y 145) y plantas WT 5 d después de la provocación con 150 μg de MeJA por planta. Las plantas se cultivaron en soluciones hidropónicas y se suministraron con D4éster etílico de NA marcado con anillo (1 mM) 24 h después de la provocación (norte = 3 o 4). La sobreoferta de NA resultó en la formación de anatabina incluso en plantas WT a partir de grupos de NA endógenos tanto exógenos marcados como no marcados.

IRpago las plantas no difirieron de las plantas WT en ningún otro metabolito secundario medido o parámetro de crecimiento. Niveles constitutivos o inducidos por MeJA de cafeoilputrescina, ayuda clorogénica, rutina (Figura S2), actividad de TPI o liberación de cis-α-bergamoteno (Figura S3) en IRpagoLas plantas transformadas no se diferenciaron de las de las plantas WT. El crecimiento en etapa de roseta y en etapa de alargamiento en macetas individuales tanto en el invernadero como en el campo (Figura S4) no difirió entre WT e IRpago las líneas y las líneas transformadas no se distinguían visual o morfológicamente de las plantas WT. Por lo tanto, el IRpago Las plantas representan una construcción ideal con la que examinar las consecuencias ecológicas de la producción de nicotina.

Efectos del silenciamiento de la nicotina en los herbívoros N. attenuata

Larvas de M. sexta criadas en IRpago las plantas en el invernadero ganaron significativamente más masa y cambiaron los estadios más rápido que las larvas criadas en plantas WT (norte = 17-20 ANOVA: pag & lt 0.01, pagWT-PMT108 & lt 0.02, pagWT-PMT145 & lt 0,01). Las diferencias fueron comparables a las observadas para las larvas de M. sexta criadas con dietas artificiales enriquecidas con nicotina (Parr y Thurston 1972 Appel y Martin 1992) o con WT mejorada con nicotina (Baldwin 1988) o antisentido.pago–Plantas de N. sylvestris transformadas (Voelckel et al. 2001). Dos tercios de las larvas de M. sexta recién eculadas, dada la posibilidad de elegir entre material foliar de WT o IRpago (108) plantas, prefirieron iniciar la alimentación de estas últimas (norte = 43 Chi 2 = 6,7, pag & lt 0,01). Tal comportamiento sugiere que la nicotina juega un papel importante en la determinación de los sitios de alimentación de las larvas de M. sexta., como se sugirió en un estudio con tabaco cultivado (Kester et al. 2002). Si bien los efectos tóxicos relativos de la anatabina y la nicotina siguen sin estudiarse, es probable que estos resultados subestimen la influencia de la nicotina en la elección y el rendimiento de M. sexta, porque la RIpago las plantas tenían niveles mejorados de anatabina.

Dado que se sabe que el metabolismo secundario es sensible a los parámetros ambientales que difieren entre las condiciones de invernadero y de campo (por ejemplo, los rayos UV-B influyen en Caldwell et al. 1983), los niveles de nicotina, anatabina y TPI de WT e IRpago Se analizaron las plantas cultivadas en la plantación de campo: se encontró que no diferían de las plantas cultivadas en condiciones de laboratorio (Figura 4A). Una prueba de elección de alimentación de M. sexta que evalúa la elección de las larvas entre WT e IR cultivadas en el campopago plantasnorte = 57 Chi 2 = 7.74, pag & lt 0,01) verificó los resultados descritos anteriormente para el mismo experimento realizado con plantas cultivadas en invernadero. Por lo tanto, el fenotipo de la IR cultivada en invernaderopago las plantas no se alteraron por el crecimiento en condiciones de campo. Además, las pruebas de elección con recopilaciones de campo D. undecimpunctata, que se observó colonizando solo IRpago plantas en la plantación de campo, reveló que el 77% de estos escarabajos preferían el IR deficiente de nicotinapago material de la hoja sobre WT (norte = 35 Chi 2 = 10,31, pag & lt 0,001). Otra especie de escarabajo observada ocasionalmente en plantas WT, Trichobarus mucorea, no distingue entre WT e IRpago material foliar en pruebas de elección (norte = 19 Chi 2 = 0.05, pag = 0.8).

(A) Alcaloides de las hojas (nicotina y anatabina) y TPI 7 semanas después del trasplante (norte = 6). Porcentaje medio (± EE) del área foliar total dañada por (B) todos los herbívoros y (C) solo por Spodoptera exigua en plantas WT N. attenuata y plantas transformadas con un IRpago constructo (108) que no fueron tratados (líneas continuas) o provocados (líneas punteadas asterisco) con MeJA 7 días después de que las plantas se trasplantaran a una parcela de campo en un hábitat nativo. Las diferencias entre 108 y WT, 108 * y WT * son significativas en pag ≤ 0.05 (nortePMT = 36, nortePESO = 50, nortePMT * = 28, nortePESO * = 27 [B] ANOVA: F3,822 = 5.73, pag = 0,001 [C] ANOVA: F3,822 = 4.6, pag = 0,004). Las plantas de la línea 108 transformada deficiente en nicotina sufrieron un daño en el área foliar significativamente mayor que las plantas WT, pero cuando se provocó la línea 108, el daño foliar de todos los herbívoros se redujo a niveles de WT.

En la plantación de campo, IRpago las plantas perdieron significativamente más área foliar a los herbívoros que las plantas WT (Figura 4B), lo que demuestra que la nicotina de hecho funciona como un rasgo de resistencia directa de N. attenuata en su hábitat nativo. Durante un período de 16 d, IRpago las plantas expuestas a herbívoros naturales perdieron el 16% de su área foliar total a causa de los herbívoros, una cantidad que es más del doble del daño sufrido por las plantas WT. Con el fin de cumplir con los requisitos de cumplimiento descritos en el Código de Regulaciones Federales (7CFR340.3c) para la introducción de organismos alterados mediante ingeniería genética, las flores fueron eliminadas a medida que maduraban y, por lo tanto, no pudimos medir directamente las consecuencias de esta mayor carga de herbívoros. . Sin embargo, en otros experimentos con plantas de N. attenuata cultivadas en poblaciones naturales, el daño del área foliar se correlaciona negativamente con el número de cápsulas (Baldwin 1998 Kessler y Baldwin 2004), lo que sugiere que el daño herbívoro fuertemente mejorado de la IR deficiente de nicotinapago plantas se traduce en una pérdida de aptitud.

IRpago las plantas fueron atacadas por una variedad de insectos herbívoros. Aproximadamente la mitad del daño total de los herbívoros se debió a la alimentación de S. exigua (Figura 4C). Un tercio del daño total de los herbívoros fue el daño de los saltamontes del género Trimerotropis, que siguió el mismo patrón general de distribución que el daño de S. exigua, pero las diferencias entre la IR no autorizadapago y las plantas WT no fueron significativas. El daño causado por Epetrix hirtipennis fue variable pero significativamente mayor para la IR no provocadapago en comparación con las plantas WT (ANOVA: F = 2.81, df = 3, pag = 0.04, pagPMT-WT & lt 0,05).

La provocación de MeJA redujo significativamente el daño de IRpago plantas a niveles encontrados en plantas WT, lo que sugiere que el tratamiento con MeJA provoca rasgos de defensa que son tan eficientes como los niveles constitutivos de nicotina en la protección de las plantas. Se sabe que la obtención de MeJA de plantas de N. attenuata induce un conjunto diverso de respuestas transcripcionales y metabolitos secundarios que incluyen TPI, fenólicos, flavonoides, conjugados de putrescina fenólica, ésteres de azúcares diterpénicos y compuestos orgánicos volátiles (Halitschke y Baldwin 2003 Roda y Baldwin 2003), algunos de los cuales aparentemente funcionan como rasgos de resistencia. Queda por determinar qué componente de este complejo conjunto de metabolitos provocados es tan eficaz como la nicotina. Cabe señalar que la cantidad total de área foliar perdida por los herbívoros fue relativamente baja durante los experimentos de campo. Solo el 5% del área del dosel se perdió por el control y las plantas WT provocadas por MeJA. En experimentos previos (Baldwin 1998), se observaron diferencias de aptitud entre las plantas de WT control y las provocadas por MeJA en poblaciones que habían perdido aproximadamente el 40% de su área de dosel a causa de los herbívoros.

En conjunto, estos resultados proporcionan evidencia directa del valor defensivo de la nicotina. En una prueba de campo, establecimos que un tabaco nativo, que produce grandes cantidades de nicotina, se defiende mejor contra sus herbívoros naturales que los transformantes deficientes en nicotina del mismo origen genético. Es probable que esto esté mediado por la reducción del rendimiento de los herbívoros y por el hecho de que estos insectos fitófagos prefieren dietas bajas en nicotina. A diferencia de los estudios que demuestran correlaciones genéticas entre la producción de metabolitos secundarios y la resistencia de los herbívoros (Berenbaum et al. 1986 Shonle y Bergelson 2000), los efectos de resistencia establecidos en este estudio pueden atribuirse directamente a los rasgos alterados. El hecho de que el silenciamiento de una enzima en la ruta biosintética de la nicotina redirija el flujo de metabolitos, lo que resulta en la acumulación de un alcaloide aparentemente menos tóxico, anatabina, subraya la importancia de caracterizar los transformantes de un solo gen para efectos secundarios.

Conclusión

Los metabolitos secundarios de las plantas son ampliamente aceptados como componentes esenciales de las defensas directas de una planta contra sus enemigos naturales, pero faltan pruebas inequívocas, principalmente debido a la dificultad de alterar la expresión de rasgos individuales en las plantas y probar las consecuencias de estas manipulaciones en condiciones naturales. . La tecnología de transformación ha proporcionado a los biólogos la capacidad de manipular y estudiar las consecuencias ecológicas de las manipulaciones de un solo gen. Hasta la fecha, la tecnología se ha utilizado en gran medida para la expresión heteróloga de genes de resistencia (p. Ej., Bacillus thuringiensis d-endotoxina) en sistemas agrícolas (ver Tian et al. [2003] para una elegante excepción), y por lo tanto ha proporcionado poca evidencia del valor defensivo de los rasgos expresados ​​endógenamente contra la comunidad de herbívoros nativos de una planta. El valor científico de silenciar transgénicamente genes endógenos en plantas nativas para comprender la función ecológica de genes particulares se ha visto socavado por las actitudes polarizadas hacia el uso de organismos genéticamente modificados en la agricultura. La regulación a la baja transgénica de la nicotina demuestra que N. attenuata está sometida a una implacable presión de los herbívoros. La desactivación de este rasgo de resistencia, incluso en un año de baja abundancia de herbívoros, da como resultado un gran aumento de la herbivoría oportunista y respalda la conclusión de que los metabolitos secundarios desempeñan un papel importante para explicar por qué la tierra es en gran parte verde (Hairston et al. 1960).


¿Puede sufrir una sobredosis de demasiada nicotina?

La nicotina, que se encuentra naturalmente en las plantas de tabaco, es la sustancia química responsable de la naturaleza adictiva de los cigarrillos, los puros y muchos cigarrillos electrónicos.

Hasta hace poco, el envenenamiento por nicotina era un fenómeno relativamente raro y tendía a estar relacionado con la exposición a insecticidas que contenían el producto químico. Sin embargo, la popularidad del vapeo o los cigarrillos electrónicos ha experimentado un aumento en los casos reportados.

Tanto los adultos como los niños pueden verse afectados por la nicotina, y más del 50 por ciento de los casos de exposición a la nicotina informados a la Asociación Estadounidense de Centros de Control de Envenenamientos (AAPCC) en 2014 ocurrieron en niños menores de 6 años.

Share on Pinterest Los cigarrillos y el chicle de nicotina contienen nicotina, que en grandes dosis puede causar intoxicación por nicotina.

  • cigarrillos
  • puros
  • cigarrillos electrónicos (vapear)
  • nicotina liquida
  • chicle de nicotina
  • parches de nicotina
  • pastillas de nicotina
  • mascando tabaco
  • tabaco de pipa
  • rapé
  • algunos insecticidas
  • plantas de tabaco

La intoxicación por nicotina tiende a ocurrir en 2 etapas.

Dentro de los primeros 15 a 60 minutos posteriores a la exposición, los síntomas están relacionados con los efectos estimulantes de la nicotina e incluyen:

  • exceso de saliva en la boca
  • sentir náuseas
  • Dolor de estómago
  • vomitando
  • pérdida de apetito
  • irritación de ojo
  • mareo
  • temblores e inquietud
  • confusión
  • transpiración
  • tos
  • respiración rápida
  • aumento de la frecuencia cardíaca
  • presión sanguínea elevada

Después de esta etapa, el cuerpo comienza a relajarse. Los efectos depresores de la nicotina aparecen en unas pocas horas. Éstos incluyen:

  • presión arterial baja
  • ritmo cardíaco lento
  • respiracion superficial
  • debilidad
  • piel pálida

En casos extremos, los síntomas incluyen:

Pueden ocurrir sobredosis de nicotina graves o fatales, pero son raras.

La intoxicación por nicotina es causada esencialmente por la sobreexposición a la nicotina.

Esto se debe a la inhalación, ingestión o absorción a través de la piel o los ojos.

Los cigarrillos electrónicos y la nicotina líquida son responsables de la mayoría de los casos de intoxicación por nicotina.

¿Con qué frecuencia se informa la intoxicación por nicotina?

Según una investigación de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), la cantidad de llamadas a centros de intoxicaciones que involucran intoxicación por nicotina de estas fuentes aumentó de 1 por mes en septiembre de 2010 a 215 por mes en febrero de 2014. La cantidad de llamadas relacionadas con la nicotina el envenenamiento por cigarrillos tradicionales no cambió.

¿Qué formas de nicotina son las más peligrosas?

Los niños tienen mayor riesgo de intoxicación por nicotina al comer cigarrillos o productos que contienen nicotina, o al beber o tocar nicotina líquida. La nicotina de los cigarrillos electrónicos puede ser especialmente peligrosa, ya que no se requiere que estos productos sean a prueba de niños y están disponibles en sabores que atraen a los niños.

Los adultos que no están acostumbrados a fumar y que intentan vapear tienen un mayor riesgo de intoxicación por nicotina que los adultos que fuman con regularidad. Usar un parche de nicotina o masticar chicle que contenga nicotina mientras se fuma al mismo tiempo también puede provocar una sobredosis de nicotina. Masticar o inhalar tabaco tiende a liberar más nicotina en el cuerpo que fumar.

La intoxicación por nicotina de tercera mano también puede ser un problema para adultos, niños y mascotas. Los vapores de los cigarrillos electrónicos pueden adherirse a las telas u otras superficies y luego transferirse a quienes los tocan.

Una forma de intoxicación por nicotina, conocida como Enfermedad del Tabaco Verde (GTS), puede ocurrir en quienes cosechan tabaco o trabajan en fábricas de procesamiento de tabaco.

La sobredosis de nicotina depende de factores como el peso corporal y la fuente de la nicotina.

Los investigadores han indicado con frecuencia que la dosis letal de nicotina para adultos es de 50 a 60 miligramos (mg), lo que generó advertencias de seguridad que indican que aproximadamente cinco cigarrillos o 10 mililitros (ml) de una solución que contiene nicotina podrían ser fatales.

Sin embargo, la tasa de mortalidad por intoxicación por nicotina es extremadamente baja y algunas investigaciones sugieren que se necesitan 500-1000 mg de nicotina oral para matar a un adulto.

Los niños son mucho más susceptibles a los efectos de la nicotina, y se ha demostrado que el consumo de un solo cigarrillo es suficiente para causar enfermedades.

La nicotina afecta al cuerpo de diversas formas. Es tanto un sedante como un estimulante que impacta el corazón, las hormonas y el sistema digestivo.

Aparte del riesgo de intoxicación por nicotina, el principal riesgo asociado con el uso de nicotina son sus cualidades adictivas. Dejar la nicotina es al menos tan difícil como la heroína. Un estudio informa que consumir nicotina hace que la cocaína sea más adictiva.

Muchas personas que dejan la nicotina experimentarán síntomas de abstinencia como:

La nicotina es más dañina cuando se toma en cantidades mayores a las recomendadas (lo que provoca intoxicación por nicotina) y cuando se consume en cigarrillos u otros productos que contienen una variedad de sustancias químicas que son perjudiciales para la salud, incluidos los puros.

El tratamiento para la intoxicación por nicotina generalmente se lleva a cabo en un hospital. Los tratamientos administrados dependerán de la cantidad de nicotina ingerida y de los síntomas experimentados.

Se puede usar carbón activado para unirse con la nicotina en el estómago y sacarla del cuerpo.

Si la persona tiene dificultades para respirar, se utilizará un ventilador para administrar oxígeno.

Otros tratamientos de apoyo, incluidos los medicamentos, se utilizan para controlar las convulsiones, la presión arterial baja y la frecuencia cardíaca anormal.

Si alguien experimenta síntomas de intoxicación por nicotina, es importante buscar atención médica de emergencia.

Siga las instrucciones del personal médico y no obligue a la persona a vomitar ni le dé ningún alimento o líquido.

Para la nicotina que se absorbió a través de la piel, enjuague el área afectada inmediatamente con agua durante 15 minutos.

La forma más eficaz de prevenir la intoxicación por nicotina es dejar de consumir cigarrillos y otros productos que contienen nicotina.

Otras medidas preventivas incluyen:

  • proteger la piel, especialmente cuando se utilizan líquidos que contienen nicotina
  • almacenar de forma segura los productos de nicotina lejos de los niños y las mascotas
  • deshacerse correctamente de los productos de nicotina, incluidas las colillas de cigarrillos y los cartuchos de nicotina vacíos

Las personas que deseen dejar de fumar o usar otros productos de nicotina deben consultar a su médico para obtener más información.

El pronóstico para las personas con intoxicación por nicotina depende de la cantidad de nicotina que hayan ingerido y la rapidez con que busquen tratamiento. Con un tratamiento médico rápido, la mayoría de las personas se recuperan por completo sin efectos a largo plazo.


Contenido

El paradigma dominante del abuso de drogas se centra en la neurobiología humana y sugiere que el uso de drogas es el resultado de un comportamiento relacionado con la recompensa y que la adicción a las drogas es una consecuencia de la interferencia de las drogas con los sistemas naturales de recompensa. [1] Específicamente, esta tradición postula que los compuestos químicos que los humanos buscan aumentan los niveles de dopamina en el cerebro y, por lo tanto, usurpan eficazmente la vía mesolímbica, un sistema originalmente destinado a motivar / recompensar comportamientos que mejoran el estado físico, como los que aumentan el acceso a la comida y el sexo. [2]

Historia Editar

Las ideas sobre las bases neuronales de la motivación y el refuerzo de la conducta se remontan a la década de 1950. En 1953, Olds y Milner [3] publicaron hallazgos que implicaban una región del cerebro, específicamente un grupo de neuronas de dopamina, con aprendizaje basado en recompensas. Más tarde se descubrió que las sustancias adictivas aumentan la dopamina en la región del cerebro asociada con el aprendizaje basado en la recompensa (ver: recompensa por estimulación cerebral).

Mecanismos próximos Editar

Vías moleculares Editar

La investigación sobre las vías moleculares de la adicción sugiere que las sustancias adictivas, a pesar de sus diversos sustratos químicos, convergen en un circuito común en el sistema límbico del cerebro. Específicamente, se cree que los fármacos activan la vía de la dopamina mesolímbica, facilitando la transmisión de la dopamina en el núcleo accumbens, mediante desinhibición, excitación, bloqueo de la captación, etc. [4] para producir un efecto similar a la dopamina, pero independiente de la dopamina. [5]

Vías emocionales Editar

El modelo de secuestro de la adicción a sustancias explica que las drogas que provocan emociones positivas median la motivación incentivada en el núcleo accumbens del cerebro. Dicho de otra manera, las sustancias adictivas actúan sobre los mecanismos neuronales antiguos y evolutivamente conservados asociados con las emociones positivas que evolucionaron para mediar el comportamiento incentivador. [6] [7] Las drogas psicoactivas inducen emociones que en la historia evolutiva humana indicaron aumentos en la aptitud. [8] Las emociones positivas como la euforia y la excitación son herramientas elegidas por la selección natural para ayudar a dirigir el comportamiento y la fisiología de un individuo hacia un aumento en la aptitud darwiniana. [6] [9] Por ejemplo, en el entorno de la adaptación evolutiva, los humanos sentirían emociones eufóricas positivas en respuesta a una sesión de alimentación exitosa o en el caso de una reproducción exitosa. Muchas sustancias psicoactivas proporcionan esta misma sensación y, sin embargo, no producen beneficios para el fitness.

Ejemplo: edición de alcohol

Los investigadores [9] [10] han demostrado cómo la disposición emocional se correlaciona con el uso problemático de alcohol, en el que si el motivo del consumo de alcohol es positivo, se cree que el consumidor bebe para mejorar los sentimientos positivos con un mayor control de la sustancia que si el consumidor la disposición emocional previa al consumo de alcohol fue negativa. En estos casos, el individuo bebe para hacer frente y se demuestra que tiene menos control sobre su propio consumo. El alcohol media los sentimientos negativos mediante su supresión, pero también fomenta la continuación habituada de la emoción positiva. Los alcohólicos en recuperación a menudo informan que el motivo de la recaída suele estar relacionado con el impulso de compensar los sentimientos negativos, lo que genera una motivación para sobrellevar la situación y, por lo tanto, beber.

Desajuste evolutivo Editar

Las drogas como la nicotina, la cocaína, el alcohol, el THC y el opio estimulan artificialmente las emociones y los circuitos neuronales involucrados en el sistema de recompensa mesolímbico, fomentando así el consumo de drogas a pesar de los efectos secundarios negativos. [11] Las drogas de abuso son dañinas, ¿por qué aumentan la dopamina como lo hacen el azúcar y el sexo? La hipótesis del secuestro sugiere que las drogas son secuestradores efectivos de los circuitos de recompensa neuronal (por ejemplo, el sistema de dopamina mesolímbico) porque son evolutivamente novedosos. [6] Proponiendo específicamente que las concentraciones de fármacos de hoy en día, los métodos de administración y la existencia de ciertos fármacos en sí mismos no estaban disponibles hasta hace poco en una escala de tiempo evolutiva, y por lo tanto la biología humana ha tardado en adaptarse y actualmente es incompatible y susceptible.

Para explicar cómo las drogas aumentan la dopamina y causan emociones positivas mientras que al mismo tiempo reducen la aptitud reproductiva, los investigadores postularon que las drogas evolutivamente novedosas secuestran el sistema de dopamina mesolímbico del cerebro y generan una señal falsa positiva de un beneficio para la aptitud, además de inhibir los efectos negativos, para señalar la falta de consecuencias negativas para la aptitud física. [6] [12] La adicción a las drogas moderna indica fundamentalmente un falso aumento de la aptitud, lo que lleva a un aumento de la adicción a las sustancias para continuar ganando, incluso si se considera que la ganancia es falsa. [13] Que estas drogas crean una señal en el cerebro que indica, falsamente, la llegada de un gran beneficio de aptitud física que cambia las propensiones conductuales de modo que la búsqueda de drogas aumenta en frecuencia y desplaza las conductas adaptativas. [11] Los defensores de la hipótesis del secuestro sugieren que la paradoja de la recompensa de las drogas se debe a este desajuste evolutivo, que el acceso existente a las concentraciones y productos de drogas psicoactivas no tiene comparación con los que existían en el pasado.

¿Por qué los humanos buscan y consumen drogas que los dañan? La paradoja de la recompensa de las drogas se refiere a la desconcertante capacidad de las drogas para inducir efectos tanto aversivos como gratificantes. [14] A pesar de la controversia sobre los detalles de la recompensa y el comportamiento inducidos por la dopamina, existe acuerdo en que la dopamina juega un papel fundamental en el procesamiento de los estímulos relacionados con la recompensa y que la estimulación de la dopamina inducida por drogas explica al menos una parte de los fenómenos de uso de sustancias. Y aún así, casi todas las drogas recreativas importantes son metabolitos secundarios de plantas o un análogo químico cercano. [12] Los compuestos vegetales secundarios de los que se derivan las drogas psicoactivas son una forma de sustancias químicas de defensa entre especies que evolucionaron para disuadir y / o mitigar el consumo del soma vegetal por parte de herbívoros / insectos. Los compuestos de los que se derivan las drogas psicoactivas evolucionaron para castigar el consumo de herbívoros, no recompensarlo. [15]

Historia coevolutiva humano-planta Editar

Los animales evolucionaron para explotar los tejidos vegetales y las reservas de energía y, en respuesta, las plantas desarrollaron una serie de defensas, incluidas las neurotoxinas. La presencia y concentración de estas toxinas varían según el tejido vegetal, y las hojas y los órganos son fundamentales para la reproducción y la conservación de energía que muestran altas concentraciones de toxinas (p. Ej.pistilos / estambres y órganos de almacenamiento) y ausentes en el tejido central para la dispersión de semillas (por ejemplo, frutos). [16] El poder y la eficacia de las sustancias neurotóxicas de las plantas ha sido moldeado por

400 millones de años de evolución. [17] Las neurotoxinas derivadas de plantas no son evolutivamente nuevas y la neurofisiología humana reconoce las toxinas de las plantas y activa defensas xenobióticas especializadas que involucran genes, barreras tisulares, circuitos neuronales, sistemas de órganos y comportamientos para protegerse contra ellas. [17]

Mecanismos de defensa de los herbívoros Editar

La toxicidad y la aversión a las drogas existen en los seres humanos y están en desacuerdo con la teoría de la recompensa de las drogas. El consumo crónico de drogas es perjudicial para los seres humanos y el cerebro humano ha desarrollado defensas para prevenir, no reforzar, el consumo de sustancias. En respuesta a la evolución de las defensas químicas de las plantas, los herbívoros han desarrollado conjuntamente una serie de contramedidas, [18] que incluyen (1) compuestos que previenen o atenúan la inducción de las defensas químicas de las plantas (2) mecanismos de desintoxicación, incluidas las enzimas y las relaciones simbióticas con microbios para desintoxicar o extraer nutrientes de las defensas de las plantas y proteínas portadoras de la membrana celular para el transporte de toxinas y (3) quimiosensores y mecanismos de aprendizaje aversivos que permiten la alimentación selectiva de tejidos menos tóxicos.

Mecanismos de defensa humanos Editar

La coevolución de neurotoxinas humanas y vegetales se evidencia por las características de la red de defensa xenobiótica. El tabaco activa los mecanismos de defensa que los investigadores sugieren que se reconoce como tóxico, no como una recompensa. La nicotina activa los receptores del sabor amargo en la boca y el intestino. [19] La ingestión de 4 a 8 mg de nicotina provoca ardor en la boca y la garganta, náuseas, aversión, vómitos y diarrea. En dosis más altas, los efectos son más fuertes y pueden provocar debilidad, confusión, mareos, convulsiones y coma. Si se consume en cantidades suficientemente altas, la toxicidad aguda de la nicotina puede desencadenar una falla del sistema respiratorio e inducir la muerte en humanos adultos en cuestión de minutos. [17] Los consumidores de tabaco por primera vez informan especialmente de una variedad de efectos desagradables tras la administración de nicotina, que incluyen náuseas, vómitos, malestar gastrointestinal, dolor de cabeza y sudoración. [ cita necesaria ] Esto, cuando se toma con el hecho de que la nicotina es una toxina vegetal que evolucionó para disuadir a los herbívoros, [20] sugiere en cambio que el cuerpo humano reconoce naturalmente el tabaco como una sustancia tóxica y no como una recompensa. [21]

Además, la investigación ha encontrado evidencia genética de que los humanos han tenido una larga historia evolutiva para las neurotoxinas vegetales. Sullivan y col. (2008) [12] ha observado que los seres humanos, como otros mamíferos, han "heredado" el sistema del citocromo P450, que funciona para desintoxicar las sustancias químicas que se encuentran en el medio ambiente, incluidas las neurotoxinas vegetales. La ubicuidad de los genes CYP en humanos en todo el mundo, incluidos CYP2A6 y CYP2B6, que metabolizan la nicotina, así como otros fármacos, podría sugerir una historia evolutiva con los humanos y las neurotoxinas vegetales. [12] El cuerpo de los mamíferos también ha evolucionado para desarrollar defensas contra la toxicidad excesiva, como el metabolismo de sustancias exógenas y los reflejos del vómito. [17]

El modelo de regulación de neurotoxinas del uso de drogas en humanos propone que durante el curso de la evolución humana, el consumo de plantas jugó un papel clave. La hipótesis sugiere que el consumo obligatorio tanto de los nutrientes como de las neurotoxinas en plantas seleccionadas para un sistema capaz de maximizar los beneficios de la extracción de energía de las plantas al tiempo que mitiga el costo de la toxicidad de las plantas. [22] [12] Para hacer esto, los humanos desarrollaron un sistema de defensa en el que el consumo de plantas está mediado por señales de toxicidad de una manera sensible al umbral de toxicidad del individuo, manteniendo las concentraciones de toxinas en sangre por debajo de un nivel crítico. [17]

Evidencia de la regulación de toxinas Editar

La investigación sobre herbívoros apoya la noción de una vía de regulación. La concentración de toxinas vegetales informa la elección de alimentos de los herbívoros mamíferos, y los herbívoros moderan la toxicidad al limitar la ingesta diaria de plantas para adaptarse a las concentraciones de toxinas en sangre. Este mecanismo existe en todas las especies de herbívoros y permanece estático en respuesta a una variedad de toxinas vegetales, incluso aquellas que son evolutivamente novedosas. [23] De manera similar, en condiciones de laboratorio, se ha demostrado que los ratones moderan la administración de fármacos independientemente de la dosis por inyección o del número de pulsaciones de palanca necesarias. [24]

Ejemplo: Nicotine Edit

Existe evidencia de regulación de toxinas en todos los tipos de fármacos y está presente en el caso de la nicotina. En los seres humanos, la autoadministración de nicotina se modera de manera que se mantengan concentraciones sanguíneas estables de la toxina. [25] [17] Además, aunque la nicotina es una neurotoxina potente, las sobredosis letales son raras y el comportamiento del tabaquismo se articula en torno a la titulación, con el número de cigarrillos fumados directamente relacionado con los cambios en la concentración de nicotina en sangre. [26] Además, aunque las dosis típicas de drogas recreativas a menudo son solo marginalmente inferiores a la dosis letal, la sobredosis sigue siendo poco común. [27] En su mayor parte, el consumo de drogas se mide. Por lo tanto, los defensores del modelo de regulación de neurotoxinas del uso de drogas sugieren que es muy poco probable que el consumo de toxinas esté controlado por el sistema que motiva y recompensa el consumo de macronutrientes. Argumentando que si las drogas y el azúcar (y otros alimentos energéticamente densos) estimulan la dopamina en el sistema de recompensa mesolímbico con el mismo grado de eficacia, entonces, las tasas de sobredosis de drogas deberían ser comparables en escala a la incidencia de obesidad.

Evidencia de la coevolución del cerebro humano y las neurotoxinas vegetales Editar

La hipótesis de la regulación de neurotoxinas propone que el uso de drogas no es nuevo porque los cerebros humanos y las neurotoxinas vegetales coevolucionaron. La evidencia genética sugiere que los humanos han estado expuestos regularmente a drogas vegetales a lo largo de nuestra historia evolutiva. [28] La evidencia arqueológica indica la presencia de plantas psicoactivas y el uso de drogas en las primeras especies de homínidos hace aproximadamente 2 millones de años. [9] La evidencia paleogenética sugiere que la primera vez que los antepasados ​​humanos fueron expuestos y adaptados a una cantidad sustancial de etanol en la dieta, fue hace aproximadamente 10 millones de años. [29] La evidencia neurobiológica parece corroborar esta historia. El ajuste de los aleloquímicos dentro del SNC indica cierta actividad coevolutiva entre los cerebros de los mamíferos y las plantas psicoactivas, lo que significa que interactuaron ecológicamente y, por lo tanto, respondieron entre sí evolutivamente. [9] Esto solo hubiera sido posible con la exposición del SNC de mamíferos a estos aleloquímicos, por lo tanto, al uso de sustancias psicotrópicas de mamíferos ancestrales. Por ejemplo, el cerebro de los mamíferos ha desarrollado sistemas de receptores para sustancias vegetales, como el sistema de receptores de opioides, que no está disponible para el propio cuerpo de los mamíferos.

Hipótesis de regulación de neurotoxinas versus hipótesis de secuestro Editar

El modelo de regulación de neurotoxinas del uso de drogas es una respuesta a los defensores de la hipótesis del secuestro. [12] En gran parte, esto se debe a que el modelo de recompensa neurobiológica del uso de drogas considera que las interacciones entre las neurotoxinas vegetales y los sistemas de recompensa humanos son novedosas y gratificantes. [6] [2]

La hipótesis de la regulación de las neurotoxinas enfatiza la biología evolutiva de la coevolución planta-humana y sostiene que los metabolitos secundarios de las plantas, incluidos los alcaloides como la nicotina, la morfina y la cocaína, son potentes neurotoxinas que evolucionaron para disuadir y castigar el consumo de herbívoros del soma vegetal, no estimularlo / recompensarlo. . Los investigadores destacan que es evolutivamente desventajoso para las plantas producir toxinas que atraen a los depredadores de plantas (por ejemplo, los humanos), y que va en contra de la lógica evolutiva de que los depredadores de plantas (por ejemplo, los humanos) desarrollarían sistemas neurobiológicos sin protección del consumo de toxinas de las plantas. [17] [22]

Los defensores de la hipótesis del secuestro delinean un camino hacia la adicción que implica que las drogas se apropien de los sistemas de recompensa neuronal destinados a la alimentación. Sin embargo, la investigación en modelos murinos ha demostrado que cuando la concentración es lo suficientemente alta, el azúcar opera como una recompensa más robusta que incluso la cocaína. En condiciones de laboratorio, donde a las ratas se les presenta tanto un sorbo de azúcar como de cocaína, eligen azúcar. [24] Los investigadores utilizan [24] estos hallazgos para sugerir que la recompensa del azúcar podría generar una estimulación de dopamina más fuerte que la cocaína y también puede hacer uso de mecanismos neuronales más allá de la estimulación de dopamina.

Los mecanismos alternativos explican el consumo continuo de tabaco: la mayoría de los consumidores de cigarrillos por primera vez informan reacciones adversas, que incluyen náuseas, mareos, vómitos y dolor de cabeza. [30] Un estudio de DiFranza et al. (2004) [31] encontraron que el 69% de los sujetos calificaron como malo inhalar su primer cigarrillo, y casi tres cuartas partes (72%) informaron que su primer cigarrillo les hizo no querer volver a fumar. Dado lo anterior, quienes se oponen al modelo de recompensa del consumo de drogas sugieren que es probable que un mecanismo distinto de una falsa percepción de un aumento de los beneficios para la aptitud física mediante el secuestro del sistema de dopamina mesolímbico del cerebro esté conduciendo al consumo continuo de tabaco.

A lo largo de la evolución humana, la importancia de las sustancias vegetales psicoactivas para la salud ha sido enorme. Desde que nuestros antepasados ​​masticaban ciertas hierbas para aliviar el dolor o envolvían las heridas con hojas para mejorar la cicatrización, los productos naturales a menudo han sido las únicas formas de tratar enfermedades y lesiones. [32] Las plantas proporcionan beneficios de acondicionamiento físico. Más del 25% de todos los fármacos son de origen vegetal. [33] El Instituto Nacional del Cáncer de EE. UU. Ha identificado más de 3000 plantas que son eficaces contra las células cancerosas. Casi todas las drogas recreativas importantes son compuestos vegetales secundarios o un análogo químico cercano. [12] Está bien establecido que tanto en el contexto actual como en el pasado, las plantas se han utilizado con fines medicinales. [12]

Una premisa central de la teoría evolutiva es que un rasgo no puede evolucionar a menos que contribuya a la aptitud reproductiva de un individuo. Los defensores de la hipótesis de la farmacofagia / modelo medicinal del uso de drogas sugieren que la farmacofagia, el consumo de sustancias farmacológicas con fines medicinales, evolucionó en el contexto de la coevolución humano-vegetal como medio de automedicación. Los teóricos proponen que la razón por la que los humanos aprendieron a ignorar las señales de la toxicidad de las plantas (por ejemplo, el sabor amargo) y consumieron sustancias potencialmente letales con poco o ningún contenido energético porque la ingestión de compuestos bioactivos de plantas en pequeñas cantidades fue terapéutica. [25] [17]

Aunque los costos para la salud a largo plazo del uso de drogas son innegables, los defensores del modelo medicinal de uso de drogas sugieren que es posible que se haya seleccionado el consumo regulado de neurotoxinas vegetales. En este sentido, los investigadores han argumentado que el cerebro humano evolucionó para controlar y regular la ingesta de toxinas de plantas psicoactivas con el fin de promover la aptitud reproductiva. En términos generales, los teóricos sugieren que los ancestros humanos ingirieron deliberadamente toxinas de plantas para combatir macroparásitos (por ejemplo, gusanos parásitos) y / o para protegerse de los vectores portadores de enfermedades (por ejemplo, mosquitos).

La nicotina como antihelmíntico Editar

Por ejemplo, los investigadores recientemente han tratado de comprender por qué los humanos comenzaron a consumir tabaco a pesar de las consecuencias y reacciones adversas comúnmente asociadas con su uso. Hagen y colegas [17] [22] proponen que, al igual que en otras especies, [34] los humanos comenzaron a usar tabaco y otras toxinas vegetales como una forma de controlar la infección por enfermedades parasitarias, incluidos los helmintos. Se ha descubierto que el tabaco, así como la arecolina y el cannabis, otras dos neurotoxinas vegetales que se utilizan ampliamente como drogas recreativas en los seres humanos, son tóxicas para los gusanos parásitos que afectan a los seres humanos y otros mamíferos, así como a las plantas. [35] Los antihelmínticos modernos también funcionan al dirigirse a los receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChR) en las células musculares somáticas de los parásitos, produciendo parálisis y expulsando el parásito, [36] los mismos receptores que son atacados por la nicotina (Roulette et al., 2014). Además, también se ha descubierto que la nicotina es igual o más eficaz que los antihelmínticos comerciales para matar sanguijuelas, incluidas las que infectan a los seres humanos. [37] Del mismo modo, Roulette et al. (2014) [35] encontraron en un estudio que comparó la prevalencia del tabaquismo masculino y la carga de parásitos entre los cazadores-recolectores Aka que el tratamiento con antihelmínticos comerciales se asoció con una disminución en las concentraciones de cotinina (una medida del consumo actual de tabaco), lo que respalda su teoría de que los humanos regular la cantidad de tabaco utilizada en respuesta a la actual infección por helmintos. El estudio también encontró que los hombres con un mayor consumo inicial de tabaco también tenían una menor carga de gusanos un año después, lo que sugiere que la nicotina no solo elimina los parásitos, sino que también protege de la reinfección.

Algunas teorías psicológicas evolutivas sobre el uso de drogas sugieren que las personas consumen drogas para aumentar las oportunidades reproductivas. El uso de drogas puede aumentar la aptitud reproductiva porque el uso de drogas puede (1) anunciar la calidad biológica, la madurez sexual o la disponibilidad, (2) disminuir las inhibiciones en contextos de apareamiento y / o (3) mejorar los comportamientos de aprendizaje asociativo que a su vez aumentan las oportunidades de apareamiento. Véase Richardson et al., 2017 [38] para una revisión.

Señalización costosa Editar

Publicidad de calidad biológica Editar

Los investigadores [39] sugieren que debido a que la variación en la susceptibilidad al consumo de drogas se debe en parte a factores genéticos, el consumo de drogas podría ser una señal honesta y costosa de la calidad biológica. [40] [41] La hipótesis es que los seres humanos se involucran en el uso de sustancias a pesar de los costos de salud en parte para evidenciar que pueden permitírselo. Para probar los efectos que el uso de sustancias tenía en los indicadores del éxito del apareamiento, los investigadores probaron el efecto que la asimetría fluctuante de un individuo tenía sobre la propensión / probabilidad de usar drogas y no encontraron resultados significativos. [40]

Publicidad madurez sexual Editar

Hagen y col. (2013) [17] sugieren que las personas consumen sustancias farmacológicas para señalar la madurez. Señalan que las señales de calidad seleccionadas sexualmente a menudo surgen en la adolescencia (por ejemplo, la cola del pavo real) y señalan de manera confiable la madurez del desarrollo. Los efectos teratogénicos de las sustancias adictivas están bien documentados, al igual que el hecho de que las sustancias psicoactivas son más dañinas para las personas que tienen un desarrollo inmaduro. Aunque esta hipótesis sigue sin ser probada, la evidencia que la respalda proviene de la edad de inicio del consumo de drogas. De manera inequívoca, el consumo de tabaco no ocurre antes de los 11 años y, en casi todos los casos, esto se alinea con la edad de inicio del consumo de drogas, ya que los adictos al cigarrillo informan haber fumado por primera vez en la adolescencia. Hagen y col. sugieren que la razón por la que el consumo de drogas ocurre con mayor frecuencia en las poblaciones de adolescentes se debe a la madurez del desarrollo del sistema nervioso de los adolescentes, así como al aumento de la competencia para competir por parejas. De acuerdo con estas nociones, los investigadores han descubierto que los adolescentes con trastornos por consumo de alcohol eran más activos sexualmente, tenían más parejas sexuales e iniciaban la actividad sexual a edades ligeramente, aunque más jóvenes. [42]

Disminuir las inhibiciones Editar

Otra posible explicación de la prevalencia del consumo de sustancias es que contribuye al éxito del apareamiento al alterar las funciones cerebrales que reducen las inhibiciones. En general, las personas parecen creer que el consumo de sustancias mejorará sus comportamientos sociales de manera que conduzcan al éxito del apareamiento. [43] La investigación ha demostrado que muchos tipos de fármacos inhiben la actividad neuronal de la corteza prefrontal, el área del cerebro responsable de realizar ganancias a largo plazo y costos a corto plazo. La teoría de la miopía del alcohol sugiere que el alcohol reduce las inhibiciones [44] y amplifica la intención de tener relaciones sexuales antes de beber. [45] La investigación también ha demostrado que el alcohol estimula la actividad de la dopamina en el sistema mesolímbico-dopamina, lo que amplifica la prominencia de las recompensas naturales (por ejemplo, encontrar comida y parejas) en el entorno actual y estimula el aprendizaje asociativo. [46]

El consumo de drogas no se distribuye uniformemente en la población. Las investigaciones han demostrado que la prevalencia de problemas de uso de sustancias varía de manera bastante confiable según la edad, el sexo y las características sociodemográficas. En general, y en todas las categorías de drogas, incluidos el alcohol, el café, el cannabis y la nicotina, los hombres constituyen el principal grupo demográfico de drogas. [47] Las investigaciones también han demostrado que la prevalencia de los trastornos por uso de sustancias es más alta entre los adultos jóvenes (de 18 a 29 años), [48] y entre las personas de nivel socioeconómico bajo.

La aplicación de la teoría evolutiva a los patrones de consumo de drogas sugiere que los patrones pueden explicarse en términos de las compensaciones fundamentales que ocurren durante los diferentes períodos de desarrollo [49], así como las diferencias de género que surgen de la asimetría reproductiva. [50] Según la teoría de la historia de la vida, los individuos tienen recursos energéticos finitos y, por lo tanto, enfrentan decisiones de asignación energética relacionadas con la inversión en mantenimiento, crecimiento y reproducción. [51] La forma en que se asignan los recursos a estas diferentes tareas con el fin de maximizar de manera más efectiva la aptitud reproductiva dependerá de la edad y el sexo del individuo y del contexto ambiental en el que se encuentre el individuo.

Diferencias de sexo Editar

La historia de vida predice que los hombres, especialmente si son jóvenes, son más propensos a consumir drogas porque es más probable que se involucren en conductas de riesgo y descarten el futuro. Los hombres jóvenes son los que más se benefician de la conducta arriesgada porque la competencia por parejas, estatus y recursos es mayor durante la adolescencia tardía y la adultez temprana. A medida que los hombres envejecen, es más probable que desarrollen vínculos de pareja a largo plazo, acumulen estatus y tengan hijos, por lo tanto, a medida que los hombres envejecen, la teoría de la historia de vida predice una disminución en el comportamiento de riesgo y una reasignación de energía a la crianza en lugar del apareamiento. . La edad promedio al inicio de la administración de drogas ocurre en la adolescencia (de 15 a 25 años) y respalda este cambio. En contraste, la teoría de la historia de vida predice que las mujeres son menos propensas a participar en comportamientos de riesgo porque experimentan menos variación en el éxito reproductivo y tienen más que perder al asumir riesgos y más que ganar si concentran sus esfuerzos en la crianza de los hijos. [52]

La hipótesis de la protección fetal: Editar

Casi todas las drogas recreativas importantes son compuestos vegetales secundarios o un análogo químico cercano [14] y, por lo tanto, son sustancias teratogénicas que se sabe que causan anomalías congénitas y otros daños reproductivos (por ejemplo, nicotina, monóxido de carbono, cianuro de hidrógeno). Dadas las vulnerabilidades específicas del sexo y los costos de aptitud física, la hipótesis de la protección fetal propone que la selección para una mayor evitación de las drogas podría haber evolucionado en las mujeres para protegerlas de dañar a sus fetos en desarrollo y bebés lactantes. [49]

Mujeres ancestrales y condiciones: En el entorno de adaptación evolutiva (EEE), las presiones de selección que dan forma a la evitación o las defensas contra las sustancias teratogénicas habrían sido elevadas. La evidencia de la antropología evolutiva sugiere que las mujeres ancestrales, similares a las mujeres de las poblaciones de cazadores recolectores existentes, experimentaron una alta fertilidad y una alta mortalidad infantil. [53] Es importante destacar que la alta fecundidad se caracteriza por breves intervalos entre nacimientos, una edad temprana en el primer nacimiento y períodos de lactancia materna que se extienden por más de dos años.[54] Dados los costos reproductivos tan altos, es probable que el costo de la aptitud física de ingerir neurotoxinas sea más alto para las mujeres que para los hombres. Una de esas poblaciones de cazadores-recolectores, los Aka, tiene tasas de prevalencia de tabaquismo increíblemente altas entre los hombres (95%), pero tasas muy bajas entre las mujeres (5%). [55]

Fármacos y criterios de valoración negativos de la fertilidad: Los estudios han demostrado que la exposición fetal a la nicotina se asocia con una variedad de resultados negativos antes y durante el parto, así como para el bebé al principio y al final de la vida. [56] También se ha demostrado que fumar cigarrillos tiene un efecto negativo significativo sobre el resultado clínico de los tratamientos de reproducción asistida, ya que los fumadores requieren dosis medias más altas de gonadotropina para la estimulación ovárica y casi el doble de ciclos de fertilización in vitro para concebir. [57] [58]


La nicotina puede dañar los embriones humanos a nivel unicelular

La nicotina induce efectos adversos generalizados sobre el desarrollo embrionario humano a nivel de células individuales, informan los investigadores el 28 de febrero en la revista. Informes de células madre. La secuenciación de ARN unicelular de cuerpos embrioides derivados de células madre embrionarias humanas (hESC) reveló que 3 semanas de exposición a la nicotina interrumpen la comunicación de célula a célula, disminuye la supervivencia celular y altera la expresión de genes que regulan funciones críticas como el músculo cardíaco -contracciones celulares.

Los autores dicen que este modelo de células madre ofrece nuevos conocimientos sobre los efectos de la nicotina en órganos y células individuales dentro del feto en desarrollo y se puede utilizar para optimizar la detección de toxicidad ambiental y de fármacos.

"Estos resultados son especialmente importantes porque brindan una base científica para educar al público, especialmente a las mujeres jóvenes, a evitar fumar cuando están embarazadas o están considerando tener una familia", dice el autor principal Joseph C. Wu (@StanfordCVI) de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford. "La nicotina que se encuentra en productos como el tabaco, los cigarrillos electrónicos y los chicles de nicotina puede tener efectos dañinos de gran alcance en diferentes órganos de un embrión en desarrollo durante el embarazo".

El tabaquismo materno durante el embarazo es un factor de riesgo establecido para defectos de nacimiento como aborto espontáneo, restricción del crecimiento y nacimiento prematuro. Está estrechamente asociado con resultados neuroconductuales, cardiovasculares, respiratorios, endocrinos y metabólicos adversos a largo plazo en la descendencia. La nicotina, el principal componente químico del tabaquismo, es el principal responsable del elevado riesgo. Desafortunadamente, la introducción y difusión de nuevos productos de tabaco que contienen nicotina, como los cigarrillos electrónicos, está revirtiendo el progreso reciente hacia la reducción del consumo de tabaco.

Una gran cantidad de investigaciones ha dilucidado los efectos negativos de la nicotina en animales, principalmente en modelos de roedores. Los estudios en animales han demostrado que la exposición a la nicotina durante el embarazo tiene efectos perjudiciales sobre el desarrollo fetal. Pero debido a las diferencias entre especies, sigue siendo cuestionable si esta investigación se puede traducir a los humanos. Si bien otros estudios han examinado la toxicidad de la nicotina utilizando células humanas mediante análisis de secuenciación de ARN en masa, estos estudios convencionales no permitieron a los investigadores investigar los efectos a nivel de una sola célula. Como resultado, los efectos de la nicotina sobre el desarrollo embrionario humano y los mecanismos moleculares subyacentes siguen siendo poco conocidos.

Para abordar estas limitaciones, Wu y sus colaboradores utilizaron la secuenciación de ARN unicelular para analizar los efectos de 21 días de exposición a la nicotina en los transcriptomas de un total de 12.500 células generadas a partir de cuerpos embrioides derivados de hESC, que son agregados 3D de diferentes tipos de células pluripotentes que dan lugar al cerebro, corazón, hígado, vasos sanguíneos, músculos y otros órganos. Descubrieron que la supervivencia celular disminuyó, lo que sugiere que la nicotina puede afectar el desarrollo del embrión desde la etapa de preimplantación.

La exposición a la nicotina también disminuyó el tamaño de los cuerpos embrioides, aumentó el nivel de moléculas dañinas llamadas especies reactivas de oxígeno y resultó en la formación y diferenciación aberrantes de los cuerpos embrioides. Además, la exposición a la nicotina alteró el ciclo celular en una amplia gama de células progenitoras diferenciadas de las hESC y provocó una comunicación desregulada de célula a célula, otro efecto adverso que no ha sido bien estudiado.

"Esto es importante porque sabemos que se ha demostrado que fumar y la nicotina aumentan el riesgo patológico en los sistemas endocrino, reproductivo, respiratorio, cardiovascular y neurológico que dependen de interacciones intrincadas y dinámicas entre múltiples tipos de células para la homeostasis y la función", dice Wu. .

Los investigadores también encontraron que la exposición a la nicotina conduce a una expresión alterada de genes implicados en la toxicidad de los metales y la función mitocondrial, malformaciones cerebrales y discapacidad intelectual, desarrollo y enfermedad muscular, enfermedad pulmonar y arritmias asociadas al Ca2 + que afectan la contractilidad de las células del músculo cardíaco.

"Una de las principales implicaciones de nuestro estudio es que ahora hemos validado un nuevo método para evaluar el efecto de las drogas y la toxicidad ambiental en el desarrollo embrionario humano", dice Wu. "Pero una limitación importante es que no podemos recapitular la fisiología de todo el cuerpo de una mujer embarazada mediante la diferenciación de hESC en cuerpos embrioides. Por ejemplo, la influencia del ejercicio, el estrés, la comida o los cambios hormonales no se capturan en este modelo."

En el futuro, los investigadores planean seguir investigando los mecanismos de los defectos de nacimiento fetales inducidos por la nicotina. "Esperamos que esto conduzca al descubrimiento de nuevos biomarcadores que puedan ayudar a los médicos a prevenir, diagnosticar y tratar mejor estas enfermedades", dice Wu. "Además, planeamos utilizar nuestro modelo de cuerpo embrionario derivado de hESC y tecnología de secuenciación unicelular para investigar los efectos más amplios de otras condiciones dañinas como la contaminación del aire en el desarrollo embrionario humano".


Nicotina

Descripción de la sustancia: Líquido de color amarillo pálido a marrón oscuro con olor a pescado cuando está caliente.

LEL: . . . 0,7% (10% LIE, 4700 mg / m 3)

IDLH original (SCP): 35 mg / m 3

Base para IDLH original (SCP): No se dispone de datos sobre la toxicidad aguda por inhalación en los que basar el IDLH para la nicotina. El IDLH elegido, por lo tanto, se ha estimado a partir de la dosis letal oral humana de 60 mg [Lehman 1938 citado por Patty 1963 y ACGIH 1971].

Pautas de exposición a corto plazo: Ninguno desarrollado

DATOS DE TOXICIDAD AGUDA:

Datos de dosis letales:

Datos humanos: Se ha estimado que la dosis humana mortal es de aproximadamente 50 a 60 mg [Lazutka et al. 1969]. [Nota: Una dosis oral de 50 a 60 mg / kg equivale a que un trabajador de 70 kg esté expuesto a aproximadamente 30 a 40 mg / m 3 durante 30 minutos, asumiendo una frecuencia respiratoria de 50 litros por minuto y una absorción del 100%. ]

Base para IDLH revisado: No se dispone de datos de toxicidad por inhalación en los que basar un IDLH para la nicotina. Por lo tanto, el IDLH revisado para la nicotina es de 5 mg / m 3 basado en datos de toxicidad oral aguda en humanos [Lazutka et al. 1969] y animales [Franke y Thomas 1932 Lazutka et al. 1969].

REFERENCIAS:

1. ACGIH [1971]. Nicotina. En: Documentación de los valores límite umbral para sustancias en el aire del lugar de trabajo. 3ª ed. Cincinnati, OH: Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales, p. 181.

2. Franke FE, Thomas JE [1932]. Una nota sobre la dosis mínima mortal de nicotina para perros no anestesiados. Proc Soc Exp Biol Med 29:1177-1179.

3. Lazutka FA, Vasilyauskene AD, Gefen SG [1969]. Evaluación toxicológica del insecticida sulfato de nicotina. Gig Sanit 34(5): 30-33 (traducido).

4. Lehman AJ [1938]. Consideraciones farmacológicas de los insecticidas. Q Bulletin Assoc Food Drug fuera de EE. UU. 13(2):65-70.

5. Patty FA, ​​ed. [1963]. Higiene industrial y toxicología. 2da rev. ed. Vol. II. Toxicología. Nueva York, NY: Interscience Publishers, Inc., p. 2196.

6. Sine C, ed. [1993]. Nicotina. En: Manual de productos químicos agrícolas y rsquo93, p. C245.


Los cigarrillos electrónicos no necesitan nicotina para ser tóxicos

Los líquidos para cigarrillos electrónicos vienen en una variedad de sabores, con y sin nicotina. Un nuevo estudio encuentra que los vapores incluso de aquellos sin nicotina pueden envenenar las células.

Compartir este:

¿Crees que los cigarrillos electrónicos sin nicotina son inofensivos? Piensa otra vez. Un nuevo estudio muestra que los aromatizantes de los cigarrillos electrónicos pueden dañar las células humanas que luchan contra las infecciones.

Los cigarrillos electrónicos funcionan calentando un líquido con sabor para producir una niebla que los usuarios inhalan o "vape". Estos líquidos con sabor, llamados e-líquidos, generalmente contienen nicotina. Pero no siempre. Los fabricantes agregan nicotina para los vapeadores que quieren un efecto de sus cigarrillos electrónicos. Es el mismo estimulante que proporcionan los verdaderos cigarrillos. Esa nicotina, hecha de tabaco, califica a la mayoría de los cigarrillos electrónicos como "productos de tabaco".

La nicotina puede ser útil para los adultos adictos a los cigarrillos y que quieran dejar de fumar. Pero la nicotina puede dañar a niños y adolescentes. Es por eso que algunos jóvenes pueden optar por vapear en lugar de fumar y usar productos sin nicotina. Pero los nuevos datos sugieren que los cigarrillos electrónicos aún pueden ser tóxicos, incluso sin nicotina.

"Sabemos que estos sabores son realmente atractivos para los adolescentes", dice Irfan Rahman. Trabaja en la Universidad de Rochester en Nueva York. Él dice que los estudios han demostrado que una de las razones por las que muchos adolescentes prueban los cigarrillos electrónicos es el interés en los productos con sabor a frutas y dulces.

Explicador: ¿Qué son los cigarrillos electrónicos?

Como toxicólogo, Rahman estudia si varios materiales pueden envenenar las células o los tejidos del cuerpo. Su equipo decidió probar si ciertos e-líquidos aromatizados son tóxicos (es decir, venenosos). Probaron varios aromas de e-líquido comunes. Estos incluían rollo de canela, algodón de azúcar, melón, piña, coco y cereza.

Estos aromas se consideran seguros en los alimentos. Eso es porque después de que una persona los ingiere, se descomponen en el intestino. Pero eso no significa que sea seguro inhalar estos mismos químicos. Pueden dañar partes del tracto respiratorio, como los pulmones.

El equipo de Rahman no expuso a las personas a estos aromas, en caso de que fueron dañino. En cambio, probaron productos químicos e-líquidos en células humanas en un plato. Esto les ayudó a juzgar si las sustancias químicas también podrían dañar las células del interior del cuerpo.

La respuesta: algunos de los aromatizantes vaporizados resultaron tóxicos para esas células. Los investigadores publicaron sus hallazgos en enero Fronteras en fisiología.

Células contra canela

Después de que una persona vapea, los productos químicos del e-líquido pueden atravesar las paredes de los vasos pequeños en los pulmones para ingresar a la sangre, dice Thivanka Muthumalage. Es investigador en el laboratorio de Rahman.

El equipo de Rahman quería saber qué pasaría cuando estos químicos encontraran células sanguíneas. En una serie de pruebas, los investigadores expusieron las células sanguíneas directamente a los aromas. Eligieron un tipo de glóbulo blanco llamado macrófago (MAK-roh-fayj). Estas células son parte del sistema inmunológico, que combate las enfermedades. Los macrófagos cazan y "comen" partículas que no deberían estar en el torrente sanguíneo. Esas partículas extrañas pueden ser gérmenes u otras cosas que pueden enfermar a las personas.

El equipo utilizó dosis de sustancias químicas aromatizantes similares a las de los líquidos electrónicos que se pueden comprar en una tienda, dice Muthumalage. Las dosis en el experimento incluso podrían haber sido más bajas de lo que la gente usaría.

Para medir qué tan tóxico era cada químico, los investigadores buscaron signos de estrés en las células o incluso muerte celular. Varias sustancias químicas aromatizantes de e-líquidos causaron altos niveles de estrés celular o muerte. Aquellos incluían aromas con sabor a mantequilla (estos contienen los químicos pentanodiona y acetoína). También incluían aromas que saben a vainilla (O-vainillina), algodón de azúcar, caramelo (maltol) y canela (cinamaldehído).

Ese último, el cinamaldehído (Sih-nuh-MAAL-duh-hide), mató a la mayoría de las células. Y eso es malo. Las células inmunes muertas no pueden combatir las infecciones, explica Muthumalage.

Los hallazgos de su equipo están respaldados por un estudio del 27 de marzo PLOS Biología. Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill probaron los efectos de 148 e-líquidos en células humanas. Cuando se expuso a los vapores de algunos sabores de e-líquidos, mostró que crecieron menos de estas células. ¿Los peores culpables? Cinamaldehído y vainillina.

Una maquina de vapeo

En una segunda serie de pruebas, los investigadores utilizaron una "máquina de vapeo" para aspirar líquidos electrónicos a través de un cigarrillo electrónico. Luego, midieron los vapores que habían entrado en el aire. Estas nieblas son las que normalmente inhalaría un usuario de cigarrillos electrónicos. Luego, los investigadores expusieron células humanas a estos vapores.

Los investigadores utilizaron esta máquina para “vapear” mecánicamente e-líquidos. Luego, los investigadores midieron las sustancias químicas nocivas que se habían liberado al aire. Irfan Rahman

Demostraron que calentar cada saborizante en un cigarrillo electrónico creaba niveles dañinos de moléculas que pueden dañar las células. Es más, mezclar dos o más sabores juntos provocó niveles aún más altos de estas moléculas dañinas que el calentamiento de cada uno por sí solo.

Esto sugiere que respirar múltiples sabores de e-líquidos podría ser más peligroso que la exposición a solo uno a la vez.

Eso es preocupante, dice Melanie Prinz. Ella es una estudiante universitaria que trabajó en el estudio en el laboratorio de Rahman. “Los adolescentes en las fiestas a menudo pasan sus dispositivos [e-cig]”, señala. Eso significa que podrían estar "compartiendo e inhalando muchos sabores diferentes".

Los hallazgos del laboratorio de Rahman concuerdan con los hallazgos de otro estudio. Observó los vapores de los cigarrillos electrónicos sin nicotina. Aquí, investigadores de la Universidad de California en San Francisco estudiaron la orina de adolescentes que habían vaporizado e-líquidos sin nicotina. Los investigadores buscaron sustancias químicas tóxicas que se forman cuando se calientan los líquidos electrónicos. Los adolescentes tenían hasta tres veces los niveles de cinco sustancias químicas potencialmente cancerígenas en sus cuerpos, al igual que los que no usaban el vaporizador. Estos hallazgos aparecen en abril Pediatría.

Ese fue el primer estudio que midió las sustancias químicas tóxicas que pueden penetrar en los cuerpos de los adolescentes que vaporizan líquidos electrónicos sin nicotina.

Motivo de preocupación

Maciej Goniewicz trabaja en el Roswell Park Comprehensive Cancer Center en Buffalo, Nueva York. Allí también estudia los efectos sobre la salud de los vapores de los cigarrillos electrónicos. Probar la toxicidad del saborizante e-líquido en las células es extremadamente importante, dice. Ayuda a identificar qué productos químicos pueden ser "malos actores", explica.

Si estas pruebas muestran una fuerte toxicidad, podrían ayudar a las agencias gubernamentales a decidir qué productos regular o incluso prohibir. Dichos datos, agrega, también podrían ayudar a los fabricantes a crear productos de vapeo más seguros.

Explicador: el cerebro nico-adolescente

Uno de los beneficios de estudiar células en un plato, en lugar de estudiar a personas reales, es que puede limitar las variables, dice Goniewicz. Por ejemplo, el equipo de Rochester podría omitir la nicotina, un mal actor conocido. Pero en la vida real, las personas pueden vapear un líquido con nicotina un día y otro sin nicotina al día siguiente. Esto podría dificultar que los científicos separen los efectos de los aromas y la nicotina.

Pero los estudios celulares son solo una pieza del rompecabezas. Son buenos para identificar sustancias químicas potencialmente tóxicas. Sin embargo, no nos informan sobre los efectos a largo plazo de la exposición a ellos. Los estudios en humanos lo harán, pero tardan mucho más. Es posible que una enfermedad no aparezca durante años o décadas después de una exposición tóxica.

De hecho, una gran revisión encontró que los efectos a largo plazo del vapeo en la salud aún no están claros. Una revisión es un artículo de investigación que recopila los resultados de otros estudios. Este documento incluyó más de 800 estudios científicos y encontró motivos de preocupación.

Por ejemplo, encontró "evidencia moderada" de que el vapeo provocaba más tos y sibilancias en los adolescentes y empeoraba el asma. También hay evidencia moderada que vincula el vapeo con un aumento a corto plazo de la presión arterial y con una rigidez dañina de los vasos sanguíneos. Y los autores de la revisión encontraron “evidencia sustancial” de que los vapores de los cigarrillos electrónicos pueden dañar el ADN y las células.

Este informe masivo, publicado el 23 de enero, fue publicado por las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina de EE. UU.

Palabras de poder

asma Enfermedad que afecta las vías respiratorias del cuerpo, que son los conductos a través de los cuales respiran los animales. El asma obstruye estas vías respiratorias a través de la hinchazón, la producción de demasiada mucosidad o el endurecimiento de las trompas. Como resultado, el cuerpo puede expandirse para respirar aire, pero pierde la capacidad de exhalar adecuadamente. La causa más común de asma es una alergia. El asma es una de las principales causas de hospitalización y la principal enfermedad crónica responsable de que los niños falten a la escuela.

presión arterial La fuerza ejercida contra las paredes de los vasos por la sangre que se mueve a través del cuerpo. Por lo general, esta presión se refiere a la sangre que se mueve específicamente a través de las arterias del cuerpo. Esa presión permite que la sangre circule hacia nuestra cabeza y mantiene el fluido en movimiento para que pueda llevar oxígeno a todos los tejidos. La presión arterial puede variar según la actividad física y la posición del cuerpo. La presión arterial alta puede poner a alguien en riesgo de sufrir un ataque cardíaco o un derrame cerebral. La presión arterial baja puede causar mareos o desmayos a las personas, ya que la presión se vuelve demasiado baja para suministrar suficiente sangre al cerebro.

vaso sanguíneo Estructura tubular que transporta sangre a través de tejidos y órganos.

cáncer Cualquiera de más de 100 enfermedades diferentes, cada una caracterizada por el crecimiento rápido e incontrolado de células anormales. El desarrollo y crecimiento de cánceres, también conocidos como tumores malignos, pueden provocar tumores, dolor y muerte.

celda La unidad estructural y funcional más pequeña de un organismo. Por lo general, demasiado pequeño para verlo a simple vista, consiste en un líquido acuoso rodeado por una membrana o pared.

químico Sustancia formada por dos o más átomos que se unen (enlazan) en una proporción y estructura fijas. Por ejemplo, el agua es una sustancia química que se produce cuando dos átomos de hidrógeno se unen a un átomo de oxígeno. Su fórmula química es H2O. Chemical también puede ser un adjetivo para describir las propiedades de los materiales que son el resultado de varias reacciones entre diferentes compuestos.

crónico Una afección, como una enfermedad (o sus síntomas, incluido el dolor), que dura mucho tiempo.

ADN (abreviatura de ácido desoxirribonucleico) Una molécula larga, de doble hebra y en forma de espiral dentro de la mayoría de las células vivas que lleva instrucciones genéticas. Está construido sobre una columna vertebral de átomos de fósforo, oxígeno y carbono. En todos los seres vivos, desde plantas y animales hasta microbios, estas instrucciones le dicen a las células qué moléculas fabricar.

cigarrillo electrónico (abreviatura de cigarrillo electrónico) Dispositivo que funciona con baterías y que dispersa la nicotina y otras sustancias químicas como pequeñas partículas en el aire que los usuarios pueden inhalar. Originalmente se desarrollaron como una alternativa más segura a los cigarrillos que los usuarios podían usar mientras intentaban romper lentamente su adicción a la nicotina en los productos de tabaco. Estos dispositivos calientan un líquido aromatizado hasta que se evapora y produce vapores. Las personas que usan estos dispositivos se conocen como vapers.

e-líquido Término para las soluciones calentadas hasta el punto de evaporación en un cigarrillo electrónico.Estas soluciones son la base de los vapores que se inhalarán. El líquido contiene típicamente un disolvente en el que se han disuelto los aromatizantes y la nicotina.

sabor El sabor particular asociado con algo que se come o bebe. Esto se basa principalmente en cómo lo perciben las células de la boca. También puede verse influenciado, en cierta medida, por su olor.

germen Cualquier microorganismo unicelular, como una bacteria o una especie fúngica, o una partícula de virus. Algunos gérmenes causan enfermedades. Otros pueden promover la salud de organismos más complejos, incluidos aves y mamíferos. Sin embargo, se desconocen los efectos sobre la salud de la mayoría de los gérmenes.

intestino Un término informal para el tracto gastrointestinal, especialmente los intestinos.

sistema inmune La colección de células y sus respuestas que ayudan al cuerpo a combatir infecciones y lidiar con sustancias extrañas que pueden provocar alergias.

infección Enfermedad que puede transmitirse de un organismo a otro. Por lo general, es causado por algún tipo de germen.

macrófago Tipo de glóbulo blanco enviado por el sistema inmunológico. Como conserjes del cuerpo, devoran gérmenes, desechos y escombros para su eliminación. Estas células también estimulan a otras células inmunes al exponerlas a pequeños fragmentos de los invasores.

nicotina Sustancia química aceitosa e incolora que se produce en el tabaco y en algunas otras plantas. Crea el "zumbido" asociado con fumar. Altamente adictiva, la nicotina es la sustancia que dificulta que los fumadores dejen de consumir cigarrillos. El químico también es un veneno, a veces se usa como pesticida para matar insectos e incluso algunas serpientes o ranas invasoras.

oxidación (adj. oxidativo) Un proceso que implica el robo de un electrón de otra molécula. Se dice que la víctima de esa reacción ha sido "oxidada" y el agente oxidante (el ladrón) se "reduce". La molécula oxidada se completa nuevamente al robar un electrón de otra molécula. Las reacciones de oxidación con moléculas en células vivas son tan violentas que pueden causar la muerte celular. La oxidación a menudo involucra átomos de oxígeno, pero no siempre.

partícula Una pequeña cantidad de algo.

respiratorio De o se refiere a partes del cuerpo involucradas en la respiración (llamado sistema respiratorio). Incluye los pulmones, la nariz, los senos nasales, la garganta y otras vías respiratorias grandes.

tracto respiratorio Partes del cuerpo involucradas en la respiración (también llamado sistema respiratorio). Incluye los pulmones, la nariz, los senos nasales, la garganta y otras vías respiratorias grandes.

estimulante Algo que desencadena una acción. (en medicina) Medicamentos que pueden estimular el cerebro, provocando una sensación de más energía y alerta. La cafeína, por ejemplo, es un estimulante suave que durante un tiempo mejora el estado de alerta y ayuda a combatir la somnolencia. Otros estimulantes, incluidas algunas drogas ilegales peligrosas, como la cocaína, tienen efectos más fuertes o más duraderos.

tejido Hechos de células, cualquiera de los distintos tipos de materiales que componen animales, plantas u hongos. Las células dentro de un tejido funcionan como una unidad para realizar una función particular en los organismos vivos. Los diferentes órganos del cuerpo humano, por ejemplo, a menudo están hechos de muchos tipos diferentes de tejidos.

tabaco Una planta cultivada por sus hojas, que muchas personas queman en puros, cigarrillos y pipas. A veces también se mastican hojas de tabaco. La principal droga activa en las hojas de tabaco es la nicotina, un poderoso estimulante (y veneno).

tóxico Venenoso o capaz de dañar o matar células, tejidos u organismos completos. La medida del riesgo que representa un veneno de este tipo es su toxicidad.

toxicólogo Un científico que investiga el daño potencial que plantean los agentes físicos en el medio ambiente. Estos pueden incluir materiales a los que podemos estar expuestos intencionalmente, como productos químicos, humo de cigarrillos y alimentos, o materiales a los que estamos expuestos sin elección, como contaminantes del aire y el agua. Los toxicólogos pueden estudiar los riesgos que causan tales exposiciones, cómo producen daños o cómo se mueven por el medio ambiente.

tracto Un área particular y bien definida. Puede ser una parcela de tierra, como el área en la que se encuentra una casa. O puede ser un poco de bienes raíces en el cuerpo. Por ejemplo, partes importantes del cuerpo de un animal incluirán su tracto respiratorio (pulmones y vías respiratorias), tracto reproductivo (gónadas y sistemas hormonales importantes para la reproducción) y tracto gastrointestinal (el estómago y los intestinos, u órganos responsables de mover los alimentos, digerir). absorbiéndolo y eliminando desechos).

vapear (v. vapear) Término de la jerga para el uso de cigarrillos electrónicos porque estos dispositivos emiten vapor, no humo. Las personas que hacen esto se conocen como vapeadores.

vapores Los humos que se liberan cuando un líquido se transforma en gas, generalmente como resultado del calentamiento.

Citas

Diario: M.L. Rubinstein y col. Exposición de los adolescentes a sustancias químicas orgánicas volátiles tóxicas de los cigarrillos electrónicos. Pediatría. Vol. 141, abril de 2018, pág. e20173557. doi: 10.1542 / peds.2017-3557.

Diario: M.F. Sassano y col. Evaluación de la toxicidad del e-líquido mediante un ensayo de detección de alto rendimiento de código abierto. PLoS Biology. Vol 16, 27 de marzo de 2018, p. e2003904. doi: 10.1371 / journal.pbio.2003904.

Reporte: Comité de Revisión de los Efectos sobre la Salud de los Sistemas Electrónicos de Suministro de Nicotina. Consecuencias de los cigarrillos electrónicos en la salud pública. Las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina. Publicado en línea el 23 de enero de 2018. doi: 10.17226 / 24952.

Diario: T. Muthumalage y col. Respuestas inflamatorias y oxidativas inducidas por la exposición a sustancias químicas aromatizantes de cigarrillos electrónicos de uso común y líquidos electrónicos aromatizados sin nicotina. Fronteras en fisiología. Vol. 8, artículo n. ° 1130, publicado en línea el 11 de enero de 2018. doi: 10.3389 / fphys.2017.01130.

Sobre Lindsey Konkel

A Lindsey Konkel le gusta escribir historias sobre el medio ambiente y la salud para Noticias científicas para estudiantes . Tiene títulos en biología y periodismo. Tiene tres gatos, Misty, Trumpet y Charlotte, y un perro, Lucky.

Recursos para el salón de clases para este artículo Más información

Hay recursos gratuitos para educadores disponibles para este artículo. Regístrese para acceder:


Cómo el tabaquismo fomenta la infección

Los fumadores suelen ser más propensos a las infecciones bacterianas y las enfermedades inflamatorias que el resto de nosotros, gracias a cientos de componentes tóxicos en sus cigarrillos. Ahora, una nueva investigación muestra que la nicotina afecta a los neutrófilos, los glóbulos blancos de vida corta que se defienden de las infecciones, al reducir su capacidad para buscar y destruir bacterias.

Los neutrófilos son generados por nuestra médula ósea, que dejan como células terminalmente diferenciadas. Aunque se sabe que la nicotina afecta a los neutrófilos, hasta ahora no se han realizado estudios sobre los mecanismos que funcionan cuando la nicotina está presente durante la diferenciación de los neutrófilos. David Scott del Grupo de Investigación de Salud Oral y Enfermedades Sistémicas de la Facultad de Odontología de la Universidad de Louisville, Kentucky, EE. UU., Junto con un equipo de colegas internacionales, decidieron investigar cómo la nicotina influía en el proceso de diferenciación.

Los autores sugieren que los procesos que observaron que contribuyen al deterioro de la función de los neutrófilos explican parcialmente la mayor susceptibilidad de los consumidores crónicos de tabaco a las infecciones bacterianas y las enfermedades inflamatorias. Una mejor comprensión de esta relación podría allanar el camino para estrategias terapéuticas específicas para tratar una serie de importantes enfermedades y afecciones inflamatorias asociadas al tabaco.

El equipo modeló el proceso de diferenciación de neutrófilos comenzando con las células promielocíticas HL-60, que se diferenciaron en neutrófilos después del tratamiento con dimetilsulfóxido (DMSO) con y sin nicotina. Los investigadores encontraron que la nicotina aumentó el porcentaje de células en las fases de diferenciación tardía (metamielocitos, neutrófilos en bandas y neutrófilos segmentados) en comparación con el DMSO solo, pero no afectó a otros marcadores de diferenciación de neutrófilos que examinaron.

Sin embargo, los neutrófilos tratados con nicotina fueron menos capaces de buscar y destruir bacterias que los neutrófilos sin nicotina. La nicotina suprimió el estallido oxidativo en las células HL-60, una función que ayuda a matar las bacterias invasoras. La nicotina también aumentó la liberación de MMP-9, un factor involucrado en la degradación de los tejidos.

"Debe reconocerse que nuestro modelo de estudio, las células HL-60 diferenciadas con DMSO, no son completamente similares a los neutrófilos normales", dice Scott. "Sin embargo, esta línea de células humanas leucémicas permite el estudio reproducible de la diferenciación al tiempo que conserva muchas de las funciones efectoras clave de los neutrófilos primarios".

Referencia de la revista: La influencia de la nicotina en la diferenciación granulocítica: inhibición del estallido oxidativo y muerte bacteriana y aumento de la liberación de metaloproteinasa-9 de la matriz. Minqi Xu, James E. Scott, Kan-Zhi Liu, Hannah R. Bishop, Diane E. Renaud, Richard M. Palmer, Abdel Soussi-Gounni y David A. Scott. BMC Cell Biology (en prensa)

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Biología celular BMC. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.