Nikotin, hauptsächlich bekannt für seine suchterzeugenden Eigenschaften und seine Rolle bei Gesundheitsschäden durch Rauchen, birgt auch ein therapeutisches Potenzial, insbesondere im Hinblick auf die Steigerung der kognitiven Leistungsfähigkeit und die Behandlung bestimmter neuropsychiatrischer Erkrankungen. Dieser Artikel beleuchtet die vielfältigen Wirkungen von Nikotinpflastern auf das Gehirn, von der Verbesserung der kognitiven Funktionen bis hin zur möglichen Linderung von Symptomen bei neurologischen Erkrankungen.
Nikotin als Therapeutikum: Eine historische Perspektive
Bereits im Sommer 1926 veröffentlichte der Mediziner Henry Moll von der University of Leeds im "British Medical Journal" einen Artikel, in dem er Nikotininjektionen als Behandlungsansatz für das postenzephalitische Parkinson-Syndrom beschrieb. Betroffene leiden nach einer Entzündung des Hirngewebes an Symptomen, die der eingeschränkten Bewegungsfähigkeit bei der Parkinsonkrankheit gleichen, meistens allerdings nur auf einer Körperseite. Moll argumentierte, dass sein Therapieansatz die Symptome der Patienten deutlich lindern könne, auch wenn er sie nicht heilen könne, und plädierte für weitere Forschung.
In den folgenden Jahrzehnten rückte das therapeutische Potenzial des Nikotins jedoch in den Hintergrund. Stattdessen konzentrierte sich die Fachwelt auf die gesundheitsschädlichen Auswirkungen des Zigarettenrauchens und das Suchtpotenzial des Nikotins.
Unerwartete Erkenntnisse: Nikotin und Parkinson
Der Epidemiologe Harold Kahn vom National Institute of Health wertete 1966 die Krankendaten von fast 300.000 Kriegsveteranen aus und bestätigte den bekannten Zusammenhang zwischen Rauchen und verschiedenen Krebsarten sowie verkürzter Lebenserwartung. Ein unerwartetes Ergebnis war jedoch, dass Nichtraucher dreimal so häufig an Parkinson erkranken wie Raucher. Dies warf die Frage auf, ob Tabakrauch eine Substanz enthält, die vor dem fortschreitenden Abbau der Gehirnmasse bei Parkinson schützt.
Diese Frage ist bis heute nicht abschließend beantwortet. Es gibt jedoch zunehmend Hinweise darauf, dass Nikotin sowohl einen Schutzeffekt als auch einen therapeutischen Nutzen bei der Erkrankung haben könnte. Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass Tabakkonsumenten seltener an Parkinson erkranken.
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Nikotin in der Parkinson-Behandlung: Experimentelle Studien
Maryka Quik vom Parkinson's Institute in Sunnyvale, Kalifornien, behandelte 2007 parkinsonkranke Totenkopfäffchen mit Nikotin. Nach acht Wochen zeigten die Tiere nur noch halb so viele unwillentliche Bewegungen wie vor der Behandlung. Diese vielversprechenden Ergebnisse führten zu Tests an einzelnen Parkinsonpatienten, denen Nikotin in der Regel über Pflaster verabreicht wurde. In vielen Fällen reduzierten sich die Störungen der Bewegungsfähigkeit.
Allerdings sprechen nicht alle Patienten gleichermaßen auf Nikotin an, und die Gründe für die therapeutische Wirkung sind noch unklar, was die Entwicklung von Medikamenten erschwert. Laborexperimente deuten darauf hin, dass Nikotin das Gehirn vor Nervengiften schützt und in gewissem Maße Neurone bewahren kann, die den Neurotransmitter Dopamin herstellen, der für die Bewegungskontrolle der Muskeln wichtig ist. Bei Parkinson sterben diese dopaminergen Gehirnzellen ab, was zu den typischen motorischen Defiziten führt. Nikotinrezeptoren stimulieren zusätzlich die Ausschüttung von Dopamin und könnten so dem krankheitsbedingten Botenstoffmangel entgegenwirken.
Nikotin und verbesserte Hirnleistungen
Es gibt inzwischen zahlreiche Belege für die positive Wirkung von Nikotin auf das Gehirn. Eine US-amerikanische Arbeitsgruppe um Edward Singleton von der Stevenson University in Maryland analysierte 2010 die Ergebnisse von 41 Nikotinstudien aus den Jahren 1994 bis 2008. Den Probanden wurde Nikotin hauptsächlich in Form von Nasensprays, Pflastern oder Injektionen verabreicht. Die Auswertung ergab, dass Nikotin im Vergleich zu einem Placebo bei Rauchern und Nichtrauchern kurzfristig die Feinmotorik, die Aufmerksamkeit, die Reaktionszeiten sowie das Kurzzeit- und das Arbeitsgedächtnis verbesserte.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Zigarettenindustrie mitunter als Geldgeber für Nikotinstudien auftritt. Eine systematische Übersichtsarbeit von Sarah Pasetes, Pamela Ling und Dorie Apollonio von der University of California in San Francisco aus dem Jahr 2020 untersuchte 32 Studien zu den Effekten von Nikotin auf die Kognition, die zwischen 2009 und 2016 erschienen waren. 41 Prozent der Studien fanden eine kognitionsfördernde Wirkung, 41 Prozent hatten uneindeutige Ergebnisse, und bei 18 Prozent trat kein Effekt zu Tage. Laut den Autorinnen waren 60 Prozent der Studien zumindest teilweise von der Zigarettenindustrie finanziert worden. Es ist daher wichtig, die Ergebnisse von Nikotinstudien kritisch zu betrachten und mögliche Interessenkonflikte zu berücksichtigen.
Der cholinerge Mechanismus
Die vielfältige Wirkung des Nikotins auf das Gehirn beruht in erster Linie darauf, dass es das "cholinerge" System aktiviert. Diese Nervenzellen synthetisieren und setzen Acetylcholin frei, einen der wichtigsten Botenstoffe im Gehirn. Acetylcholin spielt eine Rolle bei verschiedenen kognitiven Prozessen, da die zugehörigen Rezeptoren in zahlreichen Hirnregionen wie dem Hippocampus und dem Präfrontalkortex zu finden sind. Darüber hinaus vermittelt Acetylcholin an der motorischen Endplatte Nervenimpulse an die Muskeln.
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Nikotin ist außerdem an der Ausschüttung von wichtigen Botenstoffen wie Serotonin, Glutamat, Noradrenalin und insbesondere Dopamin beteiligt. Dopamin ist entscheidend für die Steuerung von Bewegungsabläufen sowie Aufmerksamkeit, Lern- und Suchtverhalten.
Die dunkle Seite des Nikotins
Nikotin ist ein Alkaloid, eine natürlich vorkommende organische Verbindung, die eine Wirkung auf den tierischen oder menschlichen Organismus hat. Es kommt in der Tabakpflanze und anderen Nachtschattengewächsen vor und dient als Abwehrstoff gegen Fressfeinde. In hohen Dosen wirkt es als psychoaktives Nervengift, da es die Funktion des vegetativen Nervensystems stört. Typische Symptome sind Erbrechen, Benommenheit und ein erhöhter Puls. Eine Dosis von 500 Milligramm kann für einen Erwachsenen tödlich sein.
Eine Zigarette enthält bis zu 13 Milligramm Nikotin, von denen jedoch nur ein bis drei Milligramm vom Körper aufgenommen werden. Beim Rauchen gelangt Nikotin über die Lunge in die Blutbahn und innerhalb von zehn Sekunden durch die Blut-Hirn-Schranke ins Zentralnervensystem. Dort dockt es an Rezeptoren an, die eigentlich für den Neurotransmitter Acetylcholin vorgesehen sind (nikotinische Acetylcholinrezeptoren oder kurz Nikotinrezeptoren).
Die Bindung bewirkt unter anderem, dass das Belohnungszentrum des Gehirns Dopamin ausschüttet, was fast unmittelbar ein Wohlgefühl und einen Entspannungszustand auslöst. Durch den regelmäßigen Konsum stumpfen die neuronalen Belohnungsschaltkreise jedoch ab, weshalb die anfangs geringe Nikotinmenge gesteigert werden muss, um die positive Wirkung zu entfalten. Zudem lernt das Gehirn, dass die Droge relevant für das Wohlbefinden ist, und verknüpft positive Emotionen damit. Diese Belohnungsmechanismen sind bei allen Suchterkrankungen ähnlich und sind der Grund für die Abhängigkeit. Nikotin hat auch einen suchtfördernden Effekt, da es bestimmte Hirnfunktionen verbessert. Bleibt die nächste Zigarette zu lange aus, ist man unkonzentriert und kognitiv weniger leistungsfähig.
Die Abhängigkeit von nikotinhaltigen Tabakwaren hat in der Regel negative Folgen: Insbesondere Lunge und Blutgefäße nehmen Schaden, und das Risiko eines Schlaganfalls, Herzinfarkts oder einer Krebserkrankung steigt. Es gibt auch Hinweise auf einen kausalen Zusammenhang zwischen Rauchen und Depression. Bei Jugendlichen kann Rauchen den Serotoninhaushalt aus dem Gleichgewicht bringen und zu anatomischen Veränderungen in bestimmten Hirnarealen führen. Laut der Weltgesundheitsorganisation sterben jedes Jahr acht Millionen Menschen an den Folgen des Tabakkonsums.
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Nikotin und neuronale Netzwerke
Die vielseitigen Wirkmechanismen des Nikotins führen offenbar dazu, dass sich seine Anwesenheit im Gehirn in den großen neuronalen Netzwerken widerspiegelt, wie eine Arbeitsgruppe um Angela Laird von der Florida International University 2016 in einer Metastudie zeigen konnte. Das Team analysierte die Ergebnisse von 38 Studien, bei denen Raucher und Nichtraucher entweder Aufgaben bearbeiten oder einfach nur ruhig daliegen sollten, während ihre Hirnaktivität mittels Magnetresonanztomografie (MRT) oder Positronenemissionstomografie (PET) aufgezeichnet wurde. Die Analyse ergab, dass Nikotin die Aktivität des Ruhenetzwerks dämpft, also jener Hirnregionen, die beim Nichtstun oder Tagträumen aktiv sind. Gleichzeitig stimuliert es das Exekutivnetzwerk, das für kontrollierte und geplante Handlungen zuständig ist. Die Autorinnen und Autoren schlussfolgern, dass sich unter dem Einfluss von Nikotin irrelevante Assoziationen vermutlich besser unterdrücken lassen und man sich leichter auf relevante äußere Reize fokussieren kann. Letztlich könnte dies die Aufmerksamkeit und das Gedächtnis verbessern sowie die Geschwindigkeit der Informationsverarbeitung steigern.
Nikotin bei neurodegenerativen und psychischen Erkrankungen
Für die Medizinforschung sind diese Erkenntnisse vor allem im Zusammenhang mit der Tatsache interessant, dass die Nikotinrezeptoren im Gehirn mit zunehmendem Alter weniger werden. Bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer nimmt der Verlust dramatische Ausmaße an. Besonders betroffen sind Neurone des Acetylcholinsystems, was sich vor allem in der Hirnrinde und im Hippocampus bemerkbar macht. In einer Studie an Personen mit leichten kognitiven Beeinträchtigungen führte die sechsmonatige Anwendung von Nikotinpflastern tatsächlich am Ende zu besseren kognitiven Leistungen im Vergleich zur Placebogruppe. Ersten Hinweisen zufolge könnte dies daran liegen, dass Nikotin die Signalverarbeitung in jenen Regionen verbessert, die für die Gedächtnisbildung zuständig sind.
Nicht nur bei neurodegenerativen Erkrankungen, sondern auch bei Patienten mit psychischen Störungen wie Schizophrenie, Depression, Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) oder der bipolaren Störung kann Nikotin möglicherweise helfen. Auffällig viele der Betroffenen greifen regelmäßig zur Zigarette; bei Schizophrenie sind es fast 90 Prozent. All diese Störungen gehen mit kognitiven Einschränkungen einher, weshalb Fachleute eine Selbstmedikation mit Nikotin vermuten. Das könnte erklären, weshalb die Chancen auf Entwöhnung bei diesen Patienten schlecht stehen.
Nikotin bei Schizophrenie
Zum Krankheitsbild der Schizophrenie gehören neben Wahnvorstellungen auch Veränderungen in der sensorischen Verarbeitung. Den Betroffenen fällt es schwer, irrelevante Umweltreize auszublenden. Clément Dondé von der Université Grenoble Alpes kam 2020 in einer systematischen Übersichtsarbeit zu dem Schluss, dass eine einzige Dosis Nikotin ausreicht, um verschiedene kognitive und sensorische Symptome bei Schizophrenie zumindest kurzfristig zu mildern. Hierzu gehören unter anderem Verbesserungen der Aufmerksamkeit, des Arbeitsgedächtnisses und der unbewussten Früherkennung von Reizen. Gleichwohl ist die Studienlage nicht eindeutig, was der Zulassung des Nikotins als Arzneimittel im Wege steht.
Herausforderungen und Perspektiven
Trotz jahrzehntelanger Forschung und vieler Hinweise auf die positive Wirkung des Nikotins ist bisher nur ein einziges Medikament auf Basis von Nikotin auf dem Markt: ein Mittel zur Raucherentwöhnung. Der Nikotinforscher Paul Newhouse vom Vanderbilt University Medical Center in Nashville nennt dafür mehrere Gründe, darunter das unzureichende Wissen über die richtige Dosierung, die Rolle der verschiedenen molekularen Untereinheiten des Nikotinrezeptors und die Tatsache, dass die Wirkung des Nikotins stark vom Einzelnen abhängt. Fachleute wie Newhouse vermuten, dass kognitive Grundeigenschaften, Unterschiede im Hirnstoffwechsel und der individuellen Neuroanatomie eine entscheidende Rolle dabei spielen, ob und wie die Substanz auf das jeweilige Denkorgan wirkt.
Nils Richter und weitere Forschende von der Uniklinik Köln untersuchten die unterschiedliche Wirkweise von Nikotin. Sie luden Patienten mit leichten kognitiven Problemen aufgrund einer frühen Alzheimererkrankung sowie gesunde Probanden zu Sitzungen ein, bei denen sie mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) die Aktivität verschiedener Gehirnareale bestimmten und Gedächtnisleistungstests durchführten. Die Teilnehmer erhielten im Vorfeld der Messung entweder Rivastigmin (ein Medikament, das ähnlich wie Nikotin den Acetylcholinspiegel erhöht und zur Behandlung leichter bis mittelschwerer Alzheimerdemenz zugelassen ist), ein Placebo oder nichts. Die Forschergruppe zeigte, dass das Medikament sowohl die Hirnaktivierung als auch die Gedächtnisleistungen bei denjenigen am stärksten normalisierte, die von vornherein einen niedrigeren Acetylcholinspiegel im Gehirn aufwiesen. Dies deutet darauf hin, dass sich anhand des cholinergen Systems die Wirksamkeit von Arzneistoffen auf Nikotinbasis voraussagen lässt.
Nikotinpflaster bei Long-COVID
Wissenschaftler an der Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin am Universitätsklinikum Leipzig fanden heraus, dass eine Störung der cholinergen Neurotransmission eine zentrale Rolle bei der Entstehung von Long Covid spielen könnte, dass also die Signalübertragung bei Nervenzellen beeinträchtigt ist. Das Spike-Protein des SARS-CoV-2-Virus weist eine hohe Affinität zu cholinergen Rezeptoren auf (Rezeptoren des Botenstoffs Acetylcholin), was zu einer Blockade dieser wichtigen Signalwege im Nervensystem führen kann. Diese Mechanismen könnten nicht nur die kognitiven Beeinträchtigungen und die so genannte Gehirnnebel-Symptomatik erklären, sondern auch zahlreiche weitere Symptome wie Fatigue (eine Form von Kraftlosigkeit), Atemnot, Autoimmunreaktionen und Gefäßdysfunktionen.
Als eine potenzielle Therapie testeten die Leipziger Forscher Nikotinpflaster. In Versuchen bei einer Long-Covid-Patientin linderte die Nikotinaufnahme über die Haut signifikant die neurologischen Symptome, insbesondere Sprachstörungen. Diese Effekte wurden mittels des bildgebenden Verfahrens der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) anschaulich dargestellt. Die Auswertung der PET-CT/MRT-Bilder zeigt eindrucksvoll, dass das Nikotinmolekül die Rezeptoren von dem viralen Spike-Protein befreit und so die physiologische cholinerge Neutransmission wieder ermöglicht hat.
Anwendung und Dosierung von Nikotinpflastern zur Raucherentwöhnung
Nikotinpflaster werden zur Unterstützung bei der Raucherentwöhnung unter ärztlicher Betreuung oder im Rahmen von Raucherentwöhnungsprogrammen eingesetzt. Sie sind in zwei verschiedenen Anwendungsformen erhältlich: als 16-Stunden-Pflaster und als 24-Stunden-Pflaster, jeweils in drei verschiedenen Dosierungsstärken.
- 16-Stunden-Pflaster: Das stärkste Pflaster enthält 24,9 mg, das mittlere 16,6 mg und das schwächste 8,3 mg Nikotin, das über 16 Stunden hinweg nicht ganz vollständig über die Haut aufgenommen wird.
- 24-Stunden-Pflaster: Das stärkste Pflaster enthält 52,5 mg, das mittlere 35 mg und das schwächste 17,5 mg Nikotin.
Die Behandlung erfolgt in drei Phasen:
- Phase 1 (4-6 Wochen): Täglich ein Pflaster mit der höchsten Dosierung.
- Phase 2 (2-4 Wochen): Täglich ein Pflaster mit der mittleren Dosierung.
- Phase 3 (2-4 Wochen): Täglich ein Pflaster mit der geringsten Dosierung.
Das Pflaster wird am besten morgens unmittelbar nach dem Aufstehen auf eine saubere, trockene und unverletzte Hautstelle an Rumpf, Oberarm oder Hüfte aufgeklebt und fest angedrückt. Während der Behandlung mit Nikotinpflastern ist das Rauchen und jede weitere Nikotinzufuhr (Schnupftabak, Kautabak) zu vermeiden, da es sonst vermehrt zu unerwünschten Wirkungen kommen kann.
Risiken und Nebenwirkungen von Nikotinpflastern
Während der Schwangerschaft sollte generell nicht geraucht und auf Nikotin verzichtet werden, da Rauchen für Mutter und Kind gesundheitsschädigend ist. Schwangere Raucherinnen sollten unbedingt versuchen, das Rauchen ohne Unterstützung durch nikotinhaltige Medikamente aufzugeben.
Es können grundsätzlich ähnliche Nikotinnebenwirkungen wie beim Rauchen auftreten (Kopfschmerz, Schwindel, Übelkeit, Herzrasen, vorübergehende leichte Blutdrucksteigerung).
Häufige unerwünschte Wirkungen sind Hauterscheinungen an der Aufklebestelle (Hautrötungen, Schwellungen, Juckreiz, Hautausschlag, Brennen). Diese Hautreaktionen können besonders in den ersten Wochen auftreten, sind meist leichter Natur und verschwinden im Allgemeinen innerhalb eines Tages nach Entfernen des Nikotinpflasters.
Wechselwirkungen zwischen Nikotinpflaster und anderen Arzneimitteln sind nicht bekannt. Rauchen kann jedoch wegen bestimmter anderer im Rauch enthaltener Bestandteile die Wirkungen einer Reihe von Arzneimitteln verändern. Bei bestimmten Medikamenten sollte in Rücksprache mit dem Arzt oder Apotheker geklärt werden, ob unter Umständen mit Unverträglichkeiten zu rechnen ist oder ob besondere Maßnahmen erforderlich sein werden.
Symptome von Überdosierungen sind ähnlich denen, die beim exzessiven Rauchen auftreten: Schwindel, Mattigkeit, Übelkeit, kalter Schweiß, Erbrechen und Durchfall. Bei Anzeichen von Überdosierung sollte das Nikotinpflaster sofort entfernt werden.
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