6. Ved rygning sker der en ufuldstændig forbrænding af tobakken, hvor der dannes en blanding af over 4.000 forskellige stoffer, der både omfatter partikler og luftarter. Disse stoffer er fra mange forskellige kemiske grupper og har mange forskellige påvirkninger af lungerne og den øvrige del af kroppen. En normal ryger vil blive udsat for store mængder af disse kemiske stoffer, f.eks. inhalerer en gennemsnitsryger 70.000 gange om året. Røgen kan inddeles i fire hovedgrupper: Tjære, der omfatter en blanding af de mange stoffer (en del kræftfremkaldende), som udgør partiklerne i tobaksrøgen Nikotin Kulilte Irritanter, dvs. diverse irriterende stoffer som ammoniak, formaldehyd og akrolein 27
Eksempler på stoffer i cigaretrøgens partikelfase og gasfase 28 Kilde: Harrisons Principles of International Medicine, 13. ed, 1994. 6.1 Nikotin Nikotin findes i tobaksplantens blade, hvor dets opgave er at holde insekter borte. Nikotin er det stof i cigaretrøgen, der skaber den fysiske afhængighed. Blot nogle få cigaretter daglig i en kort periode er nok til at skabe en livslang afhængighed af nikotin. Det skyldes den kraftige påvirkning af nervesystemet. 6.1.1 Nikotinens optagelse og transport i kroppen Cigaretrøg inhaleres til lungerne og spredes ud over den store alveoleoverflade, hvor optagelsen af nikotin foregår. Alveolernes overfladeslim omdanner nikotinen til den uladede form, som hurtigt kan optages i blodet. Optagelsen af nikotin i lungerne afhænger af nikotinmængden i den inhalerede røg og af ventilationen.
Med blodet transporteres nikotin fra lungerne med det lille kredsløb til venstre hjertehalvdel. Fra venstre hjertehalvdel transporteres blodet via den store legemspulsåre, aorta, ud i det store kredsløb. Fra den store legemspulsåre afgår blodkar, der leder en del af blodet direkte til hjernen, mens det øvrige blod ledes rundt i resten af kroppen. Nikotinen nedbrydes og udskilles hele tiden, så koncentrationen af nikotin i blodet er både afhængig af optagelse fra lungerne, nedbrydning og udskillelse. 85-90% af nikotinen bliver nedbrudt i leveren, og 10-15% udskilles med urinen. Koncentrationen af nikotin i blodet stiger hurtigt ved rygning af en cigaret, hvorefter der langsomt sker en udskillelse og nedbrydning. Halveringstiden er ca. 2 timer. Ved konstant rygning i løbet af dagen vil ligevægten i blodet indstille sig på ca. 30-40 nanogram nikotin/ml blod. 29
Koncentrationen af nikotin i blodet efter rygning af en cigaret og indvirkningen på blodtryk, puls og hudtemperatur 30
Nikotinen har en hurtig effekt i hjernen, da det når hjernen inden 10 sekunder. Den hurtige nikotineffekt er med til at gøre stoffet vanedannende på grund af den korte tid mellem handling (rygning) og virkning. 6.1.2 Nikotinens virkning på nervesystemet Forklaringen på, at nikotin virker kraftigt i hjernen, skal søges i den måde, nervesystemet virker på. Nervesystemet består af nerveceller, der har evnen til at udbrede og overføre impulser. Herved er nervecellerne bl.a. i stand til at regulere kroppens organer og organsystemernes indbyrdes arbejde. Nervecellerne (neuronerne) modtager en impuls i den ene ende af cellen - oftest bestående af mange forgreninger, kaldet dendritter. Dendritterne sender impulsen, som kan være modtaget fra en anden neuron eller fra sanseceller i dendritterne, til cellekroppen. I cellekroppen findes alle de nødvendige funktioner, der skal til, for at nervecellens funktioner kan opretholdes. Her findes også nervecellens kerne. Hver neuron har kun en ende, der leder nerveimpulsen ud fra cellen - den kaldes en axon eller neurit. Axonen kan blive forgrenet i endeknopper, som kan give impulsen videre til flere steder, f.eks. til en muskel eller andre nerveceller. For at lette transmissionen af nerveimpulsen hen over axonen kan denne være pakket ind i nogle fedtholdige celler, kaldet schwanske celler. Disse celler bevirker, at impulsen springer fra den ene indsnøring til den næste, og impulsen løber hurtigere frem. Skematisk tegning af en nervecelle Dendritter Cellekerne Cellekernen i en schwansk celle Ranviersk indsnøring Cellekrop Axon Schwansk celle Endeknopper 31 Dendritter En nerveimpuls startes ved, at cellemembranen bliver gennemtrængelig for natriumioner Na +. Herved udløses en impuls på 120 mv. Når nervecellen er i hvile, findes et elektrisk potentiale over membranen. Det opstår ved at nogle pumper i cellemembranen hele tiden pumper natriumioner ud af cellen og kaliumioner ind i cellen. Begge ioner er positivt ladet, men den ene ion har større elektropositivitet end den anden, og herved opstår potentialet. Med til regnskabet hører også, at der findes flere negativt ladede protoner inde i nervecellen end udenfor.
Opbygning af den elektriske potentialeforskel ved nervecellen i hvile Ved indstrømningen af natriumionerne forsvinder potentialet på 80 mv og bliver endog positivt, svarende til +40 mv. Herved opstår en impuls, der kan løbe videre hen af nervecellens membran. Når spændingen er +40 mv, lukkes hullerne i membranen for natriumionerne, og samtidig lukkes kaliumionerne ud igennem membranen. Strømmen af kaliumioner ud af membranen forhindrer, at impulsen løber tilbage. Diagram for potentialer over cellemembranen ved henholdsvis opbygningen i hviletilstand og aktionsperioden 32 Efter impulsen er løbet forbi et område på nervecellen, vil Na/Kpumpen igen oprette hvilepotentialet på 80 mv, så nervecellen er klar til en ny impuls. I perioden, imens hvilepotentialet bliver genoprettet, kan nervecellen ikke modtage nye impulser. Denne periode kaldes refraktærperioden og varer ca. 2 ms. Når impulsen har nået endeknopperne, sendes den videre til næste nervecelles dendritter. Endeknoppen og dendritten rører ikke hinanden, og nerveimpulsen kan ikke springe direkte fra den ene nervecelle til den anden. Stedet, hvor nerveimpulsen overføres til den næste nervecelle, kaldes synapsen.
Nerveimpuls og transmission ved synapsen Overførsel af impulser fra en nervecelle til en anden sker ved hjælp af kemiske stoffer, de såkaldte neurotransmittere - signalstoffer, som formidler kommunikationen mellem nerveceller. Stoffet acetylkolin er en sådan neurotransmitter. Overførsel af en impuls fra den ene celle til den anden sker ved, at nerveimpulsen udløser acetylkolin i nerveenden, og stoffet påvirker receptorerne i modtagernervecellen, således at denne bliver gennemtrængelig for natriumionerne og kaliumionerne. Der er hermed opstået en impuls på modtagernervecellen. Nikotin ligner acetylkolin. Nikotinen binder sig til de samme receptorer, acetylkolinet normalt ville sætte sig på. Derved påvirkes nervecellen, så den aktiveres, som var der acetylkolin til stede. Det er på denne måde, nikotinen er i stand til at påvirke kroppens organer samt blodkarrene og huden. For at neurotransmitteren acetylkolin ikke skal blive siddende på receptoren og blokere for nye impulser, nedbrydes den af enzymet acetylkolinesterase til kolin og eddikesyre. Acetylkolinesterase kan ikke nedbryde nikotin særligt effektivt - derfor vil nikotinmolekylerne i et lille stykke tid blokere for overførsel af en ny impuls, fordi nikotinen vil optage pladsen på receptoren. 33
Nikotins indvirkning på transmissionen af nerveimpuls ved synapsen. A) Viser øjeblikkelig effekt ved henholdsvis høj og lav koncentration. B) Viser efter tilvænning til rygning A 34 A B
Ved meget høje koncentrationer vil nerveceller ikke kunne overføre impulser, hvorved døden vil indtræffe. Disse koncentrationer opstår ikke ved rygning. Nervecellerne ændrer antallet af receptorer, så transmission stadig kan foregå optimalt. Herved udvikler kroppen en tolerance over for nikotin - man reagerer mindre over for stoffet. Første gang man ryger, opleves det voldsomt med svimmelhed, trækninger i maven, hurtigere puls og kvalme. Efter flere cigaretter kan man tåle mere og mere, og efterhånden bliver man direkte afhængig af effekten. Nikotin forandrer også omsætningen og funktionen af andre neurotransmittere i hjernen. Disse kemiske forandringer kan forklare, hvorfor rygere oplever, at rygning har en positiv virkning. Den positive effekt kan opleves som afslappende, opkvikkende, mentalt afstressende og forbedre ens koncentrationsevne. Nikotin påvirker desuden hormonudskillelsen i kroppen. Dette giver sig bl.a. udslag i, at nerverne i hjernens hypothalamus bliver stimuleret. Hypothalamus regulerer hormonudskillelsen i hypofysen. Nikotins virkninger i nervesystemet Giver velvære, øger behagelige følelser, dæmper negative følelser Kan forbedre koncentrationsevnen Efterligner og påvirker neurotransmittere (signalstoffer) Øger antallet af acetylkolinreceptorer i nervecellerne (skaber afhængighed og abstinenser) Påvirker hormonudskillelsen Øger stofskiftet og sænker appetitten 6.1.3 Nikotin og hjerne Nikotin ligner transmitterstoffet acetylkolin (Ach) og kan dermed efterligne den biologiske virkning af Ach. Nikotin binder sig som Ach til Ach-receptorer i nervecellernes membraner. Der findes to typer af Ach-receptorer i centralnervesystemet: de muskarine og de nikotine. De nikotine Ach-receptorer hedder sådan, fordi nikotin binder sig særlig godt til dem. Når man spørger rygere om, hvordan tobak virker, så refererer de altid til en dobbeltsidig virkning - tobak både øger koncentrationsevnen og virker samtidig afslappende ved at give en slags "kick", altså en tilstand af velvære og afslappelse. Denne dobbeltvirkning kan forklares ved den måde, hvorpå nikotin virker i hjernen. Meget tyder på, at oplevelsen af velvære hænger sammen med de neurale processer, som foregår i hjernestammen og i det limbiske system i mellemhjernen. Flere områder i hjernestammen har at gøre med oplevelsen af velvære og eufori. Ligesom aktivitet i de såkaldte mesolimbiske baner, fra VTA hjernestammen til nucleus accumbens i det limbiske system fremkalder velvære, eufori og skarpsindighed samt stimulerer tankevirksomheden og koncentrationsevnen (se figuren på s. 36). 35
De centrale dele af hjernen 36 Nikotin bindes til de nikotine Ach-receptorer på neuronerne i nervebanerne fra VTA i hjernestammen (se figuren på s. 37). Derved aktiveres bundter af neuroner, der sender impulser til andre neuroner, som producerer dopamin. Dette frigives i nucleus accumbens, hvorved koncentrationen af dopamin stiger, og det opfatter personen som velvære. Samtidig stiger aktiviteten i andre dopaminbaner til hjernebarken, cortex cerebralis, hvorved koncentrationsevne og tankevirksomhed stiger. Nikotin påvirker tillige hippocampus i det limbiske system. Derved skærpes hukommelsen samt forhold, som har med følelser at gøre. Rygeren får derved en oplevelse af velvære og skarpsindighed. Det skyldes, at nikotinmolekylerne holder de nikotine Ach-receptorer blokeret i en vis periode.
De mesolimbiske baner 37 Dopamin spiller en vigtig rolle ved transmission i de mesolimbiske baner, populært kaldet hjernens belønningssystem (se figurene på s. 36 og 37). Belønningssystemet sørger for, at aktiviteter, som tilfredsstiller menneskers fysiske og emotionelle behov, bliver belønnet med en lystfølelse, hvilket gør, at man får en trang til at gentage aktiviteten f.eks. madlavning, at dyrke sex eller tage den næste cigaret. Det er belønningssystemet, som motiverer os til at gentage handlinger, som er forbundet med en eller anden tilfredsstillelse. Derfor
kan f.eks. tørst og sult drive os til at handle grænseoverskridende for at få disse basale behov dækket. Dette sker ved at frigive dopamin i nucleus accumbens. Fra det limbiske system løber der bundter af nervebaner til andre dele af hjernen (se figur s. 36), som har med motivation og følelser at gøre. Hjernens belønningssystem spiller derfor en central rolle for det enkelte menneskes velbefindende. 6.1.4 Nikotin og afhængighed Som beskrevet påvirker nikotin hjernens belønningssystem. Ved længere tids påvirkning sker der en forandring i belønningssystemet, således at rygeren nedsætter sin egen naturlige produktion af bl.a. Ach og dopamin. Det bevirker, at der hos personen indtræder en psykisk afhængighed. Det mesolimbiske depaminsystem har afgørende betydning for udviklingen af psykisk afhængighed, og jo kraftigere påvirkningen er, jo mere afhængig bliver man. Nikotin har vist sig at være et af de mest aktive stoffer i det mesolimbiske system. 38 6.1.5 Nikotin og vægtændringer Man ved, at nikotin påvirker kropsvægten. Folk, som holder op med at ryge, tager ofte på i vægt. Det gør det absolut ikke lettere at holde op. Nikotin menes at påvirke kropsvægten på to måder. For det første giver nikotin via det sympatiske nervesystem mavens lukkemuskel besked om at trække sig sammen. Dette giver en vis mæthedsfølelse. For det andet er det sandsynligt, at nikotin reducerer insulinindholdet i blodet, hvorved der automatisk sker en omdannelse af glykogen til glukose i lever og muskler. Derved stiger blodsukkerkoncentrationen, hvilket nedsætter appetitten. Samtidig kan det tænkes, at nikotin via det mesolimbiske system påvirker aktiviteten i hypothalamus (se figuren på s. 36), hvorved sult- og mæthedscentrene påvirkes. Disse centre er ansvarlige for regulering af fødeindtagelsen. 6.1.6 Nikotins virkninger på hjerte og blodkredsløb Ved nikotinens påvirkning af nervesystemet bliver muskelfunktionerne også påvirket, hvilket får betydning for hjerte og blodkredsløb. Øger puls og blodtryk Sammentrækker blodkar i huden, hvorfor huden bliver grå og gusten og fingrene koldere Øger afgivelsen af hormonerne adrenalin og noradrenalin og blodets indhold af frie fedtsyrer og mælkesyre, som forårsager forandringer i kredsløbet
6.2 Kulilte Tobaksrøg indeholder kulilte, der er en giftig luftart, som nedsætter blodets evne til at transportere ilt rundt i kroppen. Kulilten binder sig til hæmoglobinet i de røde blodlegemer og optager pladsen for ilten, hvilket hæmmer blodets transport af ilt. Kuliltens evne til at binde til hæmoglobin er ca. 210 gange større end for ilt (se i øvrigt afsnit 4.1 og 4.2). Kulilten kan medvirke til at fremkalde sygdomme i hjertet og blodkarrene. Kuliltens hæmning af ilttransporten forklarer, hvorfor tobaksrygere har en dårligere kondition. 6.3 Tjære Tjære (kondensat) er en fællesbetegnelse for hovedparten af de kemiske stoffer, som udgør tobaksrøgens partikler. Tjæren aflejres i luftrøret og i lungerne og kan beskadige luftvejenes fine fimrehår, der er med til at holde luftvejene frie for bakterier og støv. Hermed opstår tobakshoste, som viser sig ved kronisk hoste, opspyt og åndenød. Fimrehårene er luftvejenes rensningsanlæg. Tjærens indhold af forskellige stoffer er formentlig den mest kræftfremkaldende bestanddel af tobak og kan også være skyld i udvikling af kroniske lungesygdomme (se i øvrigt afsnit 4.3). 39