I diversi volti della nicotina tra dipendenza, tossicità e complessi effetti farmacologici. Cosa c’è da sapere quando l’assumiamo attraverso la combustione del tabacco.

La nicotina è una sostanza di origine alcaloidea presente in natura in alcuni vegetali; alte concentrazioni di nicotina si trovano nelle foglie della pianta del tabacco (Nicotiania tabacum, Nicotiana rustica).

La coltivazione, la masticazione ed il fumo del tabacco erano noti agli indigeni dell’America all’epoca delle prime esplorazioni europee. Il consumo di tabacco si diffuse in Europa nel XVI secolo, arrivando principalmente in Inghilterra in seguito all’entusiastico supporto di Sir Walter Raleigh alla corte di Elisabetta I.

Giacomo I, successore di Elisabetta I, disapprovava fortemente sia Raleigh sia il tabacco, ed iniziò la prima campagna antifumo della storia all’inizio del XVII secolo con il supporto del Royal College of Physicians. Il parlamento rispose imponendo una pesante tassa sul tabacco, determinando l’insorgere di una contraddizione da cui ancora oggi non si è riusciti ad uscire, ovvero il forte interesse economico dello Stato a che si consumi il tabacco, mentre proprio i suoi esperti ufficiali emettono enfatici avvertimenti sui pericoli alla salute derivati dal fumo.

Fino alla seconda metà del XIX secolo, il tabacco veniva fumato con la pipa e solo dagli uomini. La fabbricazione delle sigarette iniziò alla fine de XIX secolo e attualmente esse rappresentano più del 90% del consumo di tabacco. Attualmente i fumatori nel mondo sono circa 1,1 miliardi (il 18% della popolazione), ed il numero nei Paesi del Terzo Mondo sta aumentando rapidamente. Cinquemila miliardi (5 x 10¹²) di sigarette sono vendute ogni anno. Circa il 10% dei ragazzi tra i 10 ed i 15 anni è un fumatore regolare.

Cos’è la nicotina e quanto può essere tossica?

La funzione della nicotina in natura è quella di proteggere la pianta dagli insetti aggressori, essa è infatti un potente insetticida.

Un tempo la nicotina veniva impiegata come insetticida per salvaguardare le coltivazioni dell’uomo dall’attacco degli insetti, negli USA il prodotto insetticida a base di nicotina più popolare era il Black Leaf 40, il cui utilizzo è stato abbandonato. Attualmente solo alcuni stati asiatici utilizzano la nicotina come pesticida per proteggere il raccolto.

La nicotina è un pesticida ad azione sistemica, efficace contro afidi, tripidi e aleurodidi. Viene assorbita per contatto superficiale ed attraversa facilmente il tegumento dell’insetto. Penetra rapidamente nel sistema nervoso e causa paralisi delle trasmissioni sinaptiche regolate dal recettore nicotinico nAChR, provocando la rapida morte dell’insetto.

Una sigaretta contiene in media 9-30 mg di nicotina, ma solamente 0,5-2 mg di questa viene assorbita dal corpo. La dose tossica di nicotina nell’adulto è di 4-8 mg di nicotina in un’unica dose. A questa dose compaiono le prime manifestazioni sintomatiche da tossicità come mal di testa, nausea, vomito, tachicardia e pressione bassa.

La dose letale per un bambino che ingerisce accidentalmente fonti di nicotina è di 40-60 mg.

Quando si inala il fumo, la nicotina viene estratta con il calore della combustione dalle foglie di tabacco essiccate e trasportata attraverso le particelle di fumo nei polmoni, dove viene rapidamente assorbita dalla circolazione venosa. Successivamente la nicotina entra nella circolazione arteriosa e pompata dal cuore nel cervello: il tutto in 7 secondi.

Di norma una sigaretta fumata in 10 minuti causa un aumento della concentrazione plasmatica di nicotina di 15-30 ng/mL; questi livelli si dimezzano entro i primi 10 minuti e molto più lentamente nelle successive 1 o 2 ore. Il rapido declino iniziale è dovuto alla redistribuzione dal sangue agli altri tessuti del corpo come tessuto adiposo e cervello. La caduta più lenta è invece deputata al metabolismo del fegato, il quale porta principalmente all’ossidazione della nicotina, con formazione di un metabolita inattivo: la cotinina.

La nicotina è particolarmente tossica se ingerita: tra il 2006 ed il 2008 l’American Association of Poison Control Centers (AAPCC), corrispondente ai nostri Centri Antiveleni negli USA, ha riportato circa 14.000 casi di bambini che hanno ingerito derivati del tabacco (sigarette intere o mozziconi) o chewingum a base di nicotina, e che hanno manifestato i sintomi dell’intossicazione da nicotina.

I fumatori dovrebbero trattare i mozziconi di sigaretta come rifiuto tossico, e smaltirlo adeguatamente. I mozziconi sono carichi di sostanze nocive quali residui di combustione di materiale organico, metalli pesanti e soprattutto nicotina. I bambini, imitando il gesto degli adulti di portare la sigaretta alla bocca, possono correre il rischio di ingerire i mozziconi trovati per le strade, nei parchi o nei posaceneri di casa o nelle automobili dei genitori.

Anche gli animali più curiosi come cani o uccelli possono ingerire accidentalmente i mozziconi di sigaretta non smaltiti ed abbandonati dall’uomo nel mare, sulla spiaggia, nei giardini pubblici, nelle scuole, sulle strade…

Le sigarette contengono al loro interno circa 4.000 sostanze chimiche differenti, almeno 50 delle quali sono classificate tra le sostanze ad azione cancerogena. Molti di questi composti sono erbicidi, fungicidi, insetticidi e rodenticidi (veleni tossici contro i roditori), utilizzati per la coltivazione della pianta del tabacco. Inoltre diversi additivi sono aggiunti dai fabbricanti di sigarette per rendere il tabacco umido, per aromatizzarlo e per regolarne la combustione.

Effetti della nicotina nel corpo

Nell’uomo la nicotina stimola il piacere e riduce stress ed ansietà. I fumatori sono indotti a consumare il tabacco per modulare il proprio stato di eccitazione e per il controllo dell’umore nella vita di tutti i giorni. Il fumo migliora la concentrazione, il tempo di reazione e la performance di alcuni compiti. Quando una persona smette di fumare compaiono i sintomi dell’astinenza.

Questi includono irritabilità, basso tono dell’umore, irrequietezza, ansietà, disturbi comportamentali con amici e parenti, difficoltà a concentrarsi, aumento della fame, insonnia e ricerca del tabacco (craving). I sintomi della sindrome d’astinenza da nicotina, in ex fumatori non trattati, producono disturbi dell’umore sovrapponibili per intensità a quelli riscontrati in pazienti con malattie psichiatriche conclamate.

Gli effetti periferici di piccole dosi di nicotina si esprimono nella stimolazione dei gangli autonomi e dei recettori sensoriali periferici, principalmente nel cuore e nei polmoni. La stimolazione di questi recettori causa varie risposte autonome riflesse, determinando tachicardia, aumento della gittata cardiaca e della pressione arteriosa, riduzione della motilità gastrointestinale e sudorazione. Quando un soggetto fuma per la prima vola, di solito prova una sensazione di nausea, probabilmente a causa della stimolazione di recettori sensoriali situati nello stomaco. Tutti questi effetti diminuiscono con la somministrazione ripetuta, sebbene gli effetti centrali rimangano. Le secrezioni adrenergiche da parte della ghiandola surrenale contribuisce agli effetti cardiovascolari ed il rilascio dell’ormone antidiuretico dall’ipofisi causa diminuzione del flusso urinario.

Mediamente il peso corporeo dei fumatori è 4 kg inferiore rispetto a quello dei non fumatori, principalmente a causa della ridotta assunzione di cibo. I soggetti che smettono di fumare generalmente denunciano un aumento di peso associato ad un aumentato consumo di cibo.

Perché i fumatori si sentono rilassati dopo aver fumato?

Molti fumatori affermano che fumare li stimola, li mantiene svegli, li aiuta a lavorare, fisicamente ed intellettualmente. Si tratta di un’azione stimolante della nicotina sul locus coeruleus, un nucleo posto nel tronco encefalico cerebrale all'origine della maggior parte delle azioni della noradrenalina nel cervello, ed è coinvolto nella genesi delle risposte del corpo a stress, panico e paura.

Nonostante ciò una maggioranza di fumatori afferma che fumare li rilassa. Sembra paradossale, poiché in contrasto con l’effetto della stimolazione centrale adrenergica che aumenta invece la tensione muscolare e l’attività cardiocircolatoria. Il fenomeno è noto come paradosso di Nesbitt e ha ricevuto varie interpretazioni, e nessuna pienamente soddisfacente.

Una risposta a questo problema era già stata data dalla pubblicazione di Nesbitt. La nicotina, infatti, stimola direttamente l’interneurone di Renshaw nel corno anteriore del midollo spinale. Questo provoca inibizione dei motoneuroni a, che corrispondono normalmente con un aumento del tono muscolare e della contrazione delle fibre muscolari indotti dalla stimolazione reticolare della nicotina. Questo comporta un calo del tono muscolare, che viene percepito come vero rilassamento fisico dal fumatore. Tale effetto potrebbe essere percepito dal fumatore come un beneficio, e spiegherebbe anche gli effetti iniziali positivi della nicotina durante le prime fasi di astinenza da tale sostanza.

Come altri farmaci o sostanze che causano dipendenza, la nicotina stimola le vie mesolimbiche della gratificazione, aumentando il rilascio di dopamina nel nucleus accumbens, l’area del piacere. Una sindrome d’astinenza dovuta ad acuta sottrazione della nicotina ad utilizzatori cronici si manifesta con aumento di irritabilità, riduzione della capacità di compiere prove psicomotorie, aggressività e disturbi del sonno. L’introduzione di nicotina nell’organismo stimola le aree del piacere, attenuando i sintomi dell’astinenza e generando una piacevole sensazione al fumatore dipendente, che riporta queste sensazioni come gratificanti e di piacevole benessere; quindi si sente rilassato.

Approfondimento: meccanismo d’azione della nicotina

La nicotina agisce attivando i recettori nicotinici nAChR ionotropici, ampiamente diffusi nel cervello. Questi recettori nella maggior parte dei casi sono posti a livello presinaptico ed agiscono facilitando il rilascio di altri neurotrasmettitori, come il glutammato e la dopamina.

I recettori nAChR appartengono al gruppo dei recettori-canale specifici per i cationi. La loro attivazione da parte del neurotrasmettitore endogeno acetilcolina (ACh) o da parte della nicotina causa l’apertura di un canale ionico seguita da depolarizzazione del neurone e dalla risposta biologica. I recettori nAChR si presentano in diverse conformazioni funzionali: a riposo, aperti o desensibilizzati.

L’interazione della nicotina con i recettori nAChR produce iniziale stimolazione, seguita da protratta depolarizzazione che provoca la paralisi del recettore. Complessivamente la risposta corporea all’assunzione della nicotina è provocata dalla somma degli effetti stimolatori ed inibitori esercitati dalla nicotina stessa in tutti i siti corporei che esprimono i recettori nAChR. A dosi elevate predominano blocco della stimolazione parasimpatica e blocco gangliare e neuromuscolare. Sintomi di intossicazione sono: nausea, vomito, debolezza muscolare, difficoltà respiratorie, mal di testa, letargia e tachicardia. Molti casi di intossicazione sono causati da esposizione a prodotti del tabacco, eccessivo utilizzo di gomme o cerotti contenti nicotina. I lavoratori che coltivano, raccolgono e lavorano il tabacco possono essere esposti a intossicazioni da nicotina, poiché questa molecola viene assorbita anche per contatto con la pelle.

Caffeina, una molecola psicoattiva

Uso e abuso di caffeina: una visione d’insieme sui principali impieghi della caffeina e sugli effetti sul comportamento dose-dipendenti.

La caffeina è probabilmente la sostanza psicoattiva più diffusa e consumata al mondo. Viene assunta regolarmente dalla maggior parte della popolazione mondiale, dall’età adolescenziale fino all’età adulta ed all’anzianità. La caffeina è un alcaloide e le fonti sono ampiamente diffuse in natura, essa infatti si può trovare nei semi della pianta del caffè (Coffea arabica), nelle foglie della pianta del tè (Camellia sinensis), nella noce di alcune varietà della pianta di cola (Cola nitida e Cola aluminata), nel seme della pianta di cacao (Theobroma cacao) e nel seme della pianta guaranà (Paullinia cupana).

La caffeina dal punto di vista chimico-farmacologico è classificata come xantina e le sue proprietà farmacologiche sono sfruttate dall’industria farmaceutica. Essa è disponibile in associazione con aspirina o paracatamolo (Tachicaf®) in alcuni preparati per il trattamento del mal di testa o di altri dolori, o in associazione ad ergotamina in alcune preparazioni antiemicrania, con l’obiettivo di produrre una sensazione leggera e gradevole di allerta.

La caffeina è ampiamente utilizzata come additivo per la produzione di bibite gassate (es. Coca-cola®) e per la produzione di energy drinks.

Consumo di caffeina

Circa il 75% della quota di caffeina assunta deriva dal caffè. Ogni anno vengono prodotti e consumati nel mondo 5 miliardi di chilogrammi di semi di caffè.

Una tazza di caffè istantaneo contiene 50-70 mg di caffeina, mentre il caffè fatto con macchinetta o filtri ne contiene circa il doppio. Una tazza di tè nero invece può contenere fino a 50-70 mg di caffeina, mentre il tè verde ne contiene circa la metà.

Secondo uno studio condotto dalla FAO (Food and Agriculture Organization of the United Station) alla fine degli anni ‘90 solo negli USA sono stati consumati in un anno quasi 1 milione di tonnellate di caffè, corrispondenti a circa 3,5 Kg di caffè per persona ogni anno. In Italia, nello stesso anno, sono invece state consumate 276.000 tonnellate di caffè, corrispondenti a 4,8 Kg di caffè all’anno per persona.

I maggiori consumatori di caffè in assoluto sono i paesi scandinavi: 7,83 Kg di caffè per persona all’anno in Finlandia, 9,23 Kg in Norvegia e 9,44 Kg in Svezia, quasi il doppio rispetto al consumo di caffè degli Italiani.

India e Cina occupano rispettivamente primo e secondo posto, invece, per il maggior consumo annuo di tè a livello mondiale, altra significativa fonte di caffeina. In India vengono consumati infatti annualmente circa 589.000 tonnellate di tè, corrispondenti a 0,63 Kg per singolo individuo, mentre in Cina in un anno si consumano 407.000 tonnellate di tè, corrispondenti a 0,33 Kg per persona all’anno, contro le sole 5.000 tonnellate di tè consumate in Italia (circa 80 g di tè all’anno per persona).

Gli olandesi occupano il primo posto per la quantità di caffeina introdotta giornalmente rispetto alla media mondiale per singolo individuo: 414 mg; 369 mg dei quali introdotti in seguito a consumo di caffè e 45 mg dal consumo di tè ed altre fonti di caffeina come bibite gassate o energy drinks.

Gli Italiani assumono giornalmente in media 210 mg di caffeina, 198 mg dei quali derivano dal consumo di caffè e la rimanente parte da tè ed altre fonti.

In coda alla classifica come minor consumatori mondiali di caffeina si trovano Tanzania, con 7 mg per persona al giorno di media e Angola e Nigeria con 4 mg di caffeina assunta giornalmente per persona.

Gli effetti della caffeina sul comportamento umano dipendono dal dosaggio

La caffeina quando introdotta nel sistema digerente viene rapidamente assorbita dall’organismo e, grazie alle proprie caratteristiche chimico-fisiche, penetra rapidamente nel sistema nervoso centrale, apportando effetti dose-dipendenti al comportamento.

Gli effetti comportamentali provocati dalla caffeina sono definiti bifasici:

- Basse dosi (150-300 mg) sono associate ad effetti percepiti come positivi: i soggetti riportano di sentirsi energici, creativi, efficienti, sicuri di sé, attenti, con una maggiore capacità di concentrazione e motivazione al lavoro, desiderio di socializzare.

- Alte dosi (>400 mg) causano, invece, effetti percepiti come negativi: ansia, irrequietezza, tensione, nervosismo, agitazione psicomotoria (effetti descritti come caffeinismo).

Effetti positivi della caffeina

In passato si credeva che il consumo di caffeina incrementasse l’incidenza di sviluppare tumori e malattie cardiovascolari come infarti ed ictus provocati dall’aumento del colesterolo ematico, teorie per la maggior parte smentite da studi più recenti. Anzi, sembra che alcuni effetti della caffeina possano essere benefici sulla salute dei consumatori. L’aumento dell’attenzione prodotto dalla caffeina, per esempio, ha diminuito gli incidenti durante la guida ed il lavoro notturno. Esistono addirittura delle evidenze scientifiche secondo le quali il consumo di caffeina ridurrebbe la tendenza al suicidio.

Nell’uomo la caffeina promuove una riduzione della fatica, con un aumento della concentrazione ed un flusso di pensieri più nitido. Tale osservazione è stata confermata da studi obiettivi, nei quali si dimostra che la caffeina riduce il tempo di reazione e produce un aumento della velocità con cui possono essere eseguiti dei calcoli semplici, ma senza nessun miglioramento sull’accuratezza.

La caffeina migliora le prestazioni nei test di tipo motorio, come lo scrivere a macchina e la guida simulata. Anche gli obiettivi mentali, come apprendimento delle sillabe e test di associazione, sono facilitati da moderate dosi (200 mg), ma vengono inibiti da dosi più elevate.

Rispetto alle amfetamine, altri potenti stimolanti del SNC, la caffeina produce minor stimolazione motoria e non induce euforia, comportamenti stereotipati, o stati psicotici, ma gli effetti sulla fatica e sulle funzioni mentali sono sovrapponibili.

La sensibilità ai vari effetti varia da individuo ad individuo, e dipende dalla tolleranza alla caffeina, quota assorbita e metabolizzata, età e fattori psicologici.

Effetti negativi della caffeina (caffeinismo)

Dosi elevate provocano ansietà, insonnia, mal di testa, irritabilità, tremore, nausea e diarrea.

La caffeina provoca tolleranza e dipendenza fisica; un’acuta sottrazione di questa sostanza a forti consumatori cronici (10-12 tazzine al giorno) provoca una vera e propria sindrome di astinenza, caratterizzata da disforia, emicrania, letargia, irritabilità, bassa concentrazione ed ansia.

In pazienti con disturbi psichiatrici, il consumo di caffeina è associato ad un significativo aumento dei sintomi psicosomatici.

Soggetti che soffrono di crisi di panico sono maggiormente sensibili agli effetti ansiogenici della caffeina, per cui chi soffre di varie forme di ansia dovrebbe astenersi dal consumo di caffè o altre fonti di caffeina.

I bambini non eliminano la caffeina con la stessa efficacia degli adulti, per cui gli effetti della caffeina perdurano molto più a lungo, fino a 4 giorni.

Un’overdose acuta di caffeina può risultare in uno stato di sovrastimolazione del sistema nervoso; i sintomi includono irrequietezza, nervosismo, agitazione, insonnia, vampate al volto, flusso sconnesso di pensieri e parole, agitazione psicomotoria. In casi di maggiore sovradosaggio possono verificarsi mania, depressione, allucinazioni, psicosi.

Alte dosi di caffeina possono provocare effetti negativi al cuore ed al sistema circolatorio: può comparire battito cardiaco irregolare o aumentato, ipertensione; nei soggetti predisposti un elevato consumo di caffeina può agire come fattore scatenante di infarto al cuore.

Altri disturbi che possono manifestarsi sono: aumento della minzione e disturbi gastrointestinali come gastriti, ulcera e dissenteria.

Effetti della caffeina sull’attività sportiva

La caffeina riduce la fatica ed aumenta concentrazione e vigilanza, e gli atleti la utilizzano per incrementare la propria prestazione sportiva. È stato scientificamente dimostrato che la caffeina migliora il rendimento atletico sia negli sport aerobici che anaerobici. Il consumo di piccole dosi di caffeina prima di sottoporsi ad esercizio fisico crea un significativo miglioramento delle prestazioni a cronometro o nei cicli di potenza, ciò sembra essere legato alla diminuzione della fatica neuromuscolare ed all’aumento del metabolismo degli acidi grassi provocati dagli effetti fisiologici della caffeina, in particolare si può riscontrare un aumento del 30% di concentrazione plasmatica di acidi grassi liberi, rispetto a placebo, favorendo in questo modo gli sport di endurance. Il rilascio di acidi grassi provocati dall’effetto della caffeina sulle riserve adipose, permette di risparmiare il glicogeno muscolare per un utilizzo energetico successivo.

Tuttavia gli effetti positivi della caffeina sulla produzione di energia dall’ossidazione degli acidi grassi svaniscono a dosi elevate (oltre i 300-400 mg).

Il diffuso utilizzo di caffeina tra gli sportivi sembra inoltre essere dovuto al blando, ma significativo, effetto analgesico (antidolorifico) prodotto dal consumo della sostanza, effetto dovuto all’aumento della concentrazione di endorfine, antidolorifici naturalmente presenti nel corpo umano, nel plasma sanguigno, permettendo agli atleti di sostenere sforzi fisici superiori senza percepirlo.

Approfondimento: aspetti farmacologici della caffeina e di altri derivati xantinici

Nel caffè si trovano altre due sostanze psicoattive con stesso meccanismo d’azione della caffeina ma potenza farmacologica inferiore. Questi composti sono anch’essi derivati xantinici chiamati teofillina e teobromina (Fig.1).

Fig.1 – Formula molecolare di caffeina, teofillina e teobromina

La teofillina è interessante dal punto di vista clinico per la sua proprietà bronco dilatatoria, utilizzata nella terapia dell’asma o nelle affezioni polmonari con componente spastica bronchiale, al dosaggio di 300 mg ogni 12 ore nell’adulto. La specialità medica Theo-Dur® è a base di teofillina. La teobromina invece non ha particolare interesse clinico per la bassa potenza e scasa attività farmacologica nell’uomo.

Le xantine esplicano principalmente la propria attività sul corpo umano attraverso 5 meccanismi d’azione:

1 - Antagonismo dell’adenosina. Grazie alla simile formula di struttura la caffeina blocca i recettori adenosinici A₁, A_2A, A_2B. I recettori dell’adenosina sono ubiquitari e regolano numerose funzioni biologiche. L’effetto generale dell’adenosina è di tipo inibitorio, poiché causa confusione mentale, incoordinazione motoria, analgesia e possiede proprietà anticonvulsive. La caffeina, in questo modo, produce uno stato di veglia e di allerta.

2 - Aumento dell’ossidazione degli acidi grassi. La caffeina determina un aumento della produzione energetica di ATP dall’ossidazione degli acidi grassi, incrementando l’azione degli enzimi lipolitici ed inibendo l’azione dell’enzima glicogeno fosforilasi, risparmiando le scorte di glicogeno del fegato, del muscolo scheletrico e cardiaco.

3 - La caffeina inibisce l’azione degli enzimi fosfodiesterasici, aumentando la vita intracellulare dell’cAMP.

4 - La caffeina incrementa le scorte di glicogeno muscolare dopo uno sforzo fisico, accelerandone il recupero.

5 - Mobilitazione del calcio intracellulare. È stato dimostrato che la caffeina aumenta il rilascio di calcio dal reticolo sarcoplasmatico cellulare. Attraverso questo meccanismo la caffeina incrementa la forza contrattile durante le contrazioni submassimali nei consumatori di caffeina abituali e non. Il calcio intracellulare favorisce l’attivazione dell’enzima ossido nitrico sintetasi, aumentando la produzione di ossido nitrico, effetto particolarmente apprezzato dagli sportivi.