니코틴

요약 식물의 2차 대사물질인 알칼로이드의 일종으로 담배와 같은 가지과 식물의 잎에 주로 존재한다. 염기성 유기 화합물이다. 말초신경을 흥분시키거나 마비시킨다. 동물에게 각성 효과가 있지만 의존성이나 독성도 존재한다.

분자식은 C₁₀H₁₄N₂이다. 피리딘 같은 냄새가 나는 유상(油狀)의 담황색 액체로, 끓는점 247℃(일부 분해), 비중 1.0097이다. 실온에서는 상당한 휘발성을 지니며, 빛이나 공기와 접촉하면 쉽게 산화되어 갈색으로 변한다. 수용액은 약알칼리성을 보이고, 60℃ 이하 및 210℃ 이상에서는 물에 무제한으로 용해된다. 니코틴은 담배의 뿌리에서 합성되어, 무기염과 마찬가지로 증산류(蒸散流)에 의해서 식물체를 상승하여 잎에 축적된다. 잎 속에서는 말산·시트르산으로 존재하며, 건조중량의 0.5∼0.8% 이상이 잎에 함유되어 있다. 피리딘고리와 피롤고리로 이루어져 있는데, 그 생합성(生合成) 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았으나, 피롤고리가 오르니틴에 유래한다는 설이 있다.

니코틴은 쌍떡잎식물이 생산해 내는 화합물인 알칼로이드(alkaloid)의 일종이다. 니코틴은 주로 토마토, 감자와 같은 가지과(Solanaceae) 식물의 잎에서 발견되며, 특히 담배의 잎에 많은 양이 포함되어 있다. 단 합성되는 장소는 뿌리로서, 뿌리에서 합성된 후 잎에 저장된다. 또한 니코틴은 곤충에 대한 신경독성이 있어서, 과거에는 살충제로 사용되기도 하였다. 낮은 농도의 니코틴은 인간을 비롯한 포유류에게 각성 효과를 나타내지만 농도가 높아지면 큰 독성을 나타낼 수 있다. 인간은 주로 담배를 피우는 활동을 통해 니코틴을 흡수하여 각성 효과를 느끼게 되며, 니코틴 중독은 인간에게 있어서 가장 심각한 중독 중 하나로 간주된다.

또한, 니코틴 유사물질로서 노르니코틴·아나바신 등도 담배에 함유되어 있고, 또 니코틴은 엉거시과의 한련초·속새과의 쇠뜨기·석송과(石松科)에 속하는 2, 3종의 식물에도 함유되어 있다. 니코틴은 강한 독성(毒性)을 지녀 중추신경 및 말초신경을 흥분시키거나 마비시키며, 또 장·혈관을 수축시키고, 혈압의 상승을 촉진시킨다. 그러므로 이것에 의한 급성중독이나, 흡연에 따른 니코틴 흡수로 생기는 만성중독 발생이 문제시되고 있다. 니코틴의 황산염은 농업용 살충제(니코틴제)로 사용되기도 하며 접촉제·훈증제로서도 사용한다.

기원과 성질
니코틴이라는 이름은 담배의 일종인 Nicotiana tabacum이라는 식물에서 온 것인데, 이 이름 자체는 프랑스인 장 니코(Jean Nicot)에게서 따 온 것이다. 그는 1550년에 이 식물을 포르투갈에서 프랑스로 가져와서 소개했다. 식물에서 니코틴이 처음으로 추출된 것은 1828년의 일이며 화학식은 1843년에 발견되었고, 처음으로 합성된 것은 1893년의 일이다. 니코틴은 흡습성과 기름기가 있는 액체 상태로 존재하며 휘발성이 상당히 높기 때문에, 담배를 피울 때 대부분의 니코틴은 공기 중으로 날아간다.

합성과 효과
니코틴의 생합성은 트립토판에서 시작되어, 몇 단계의 경로를 거쳐 니코틴산(nicotinate)이 만들어진다. 이후 니코틴산에 피롤리딘 고리가 붙으면 니코틴이 완성된다. 일반적으로 니코틴은 담배 잎 속에서는 사과산에 붙거나 구연산에 붙은 형태로 존재한다. 색은 없으며 상온에서는 기름과 비슷한 느낌의 액체 상태이다. 니코틴이 동물의 몸 속에 들어오면 혈관을 통해 빠른 속도로 퍼져서 뇌에도 순식간에 도달한다. 니코틴은 간에서 cytochrome P450(CYP) 계열의 효소에 의해 대사되며 코티닌(cotinine)으로 변화한다. 니코틴이 신경계와 접촉하게 되면 니코틴성 아세틸콜린 수용체(nicotinic acetylcholine receptor: nAChR)에 결합하여 아드레날린 같은 흥분 계열의 호르몬을 내놓게 된다. 또한 이러한 호르몬의 작용으로 교감신경이 활성화되고, 간에서 포도당(glucose)의 분비량이 늘어난다. 뇌에서는 도파민(dopamine)의 분비량이 늘어서 기분이 좋은 상태를 느낄 수 있다. 이러한 작용을 통해 흡연과 같은 니코틴 노출 시에 집중력, 기억력의 향상 같은 각성 효과를 얻을 수 있다. 또한 니코틴의 양이 과다할 경우에는 앞에서 나온 니코틴성 아세틸콜린 수용체를 차단하기 때문에 살충제로도 사용할 수 있다.

의존성과 독성
니코틴의 가장 큰 문제는 의존성에 있다. 일반적으로 흡연자가 담배를 끊는 금연 성공률은 상당히 낮은 편인데, 이 가장 큰 원인이 니코틴 의존성에 있는 것으로 보인다. 니코틴이 의존성을 나타내는 가장 큰 원인은 니코틴성 아세틸콜린 수용체의 민감성 감소와, 이에 따른 도파민 분비의 감소로 알려져 있다. 쥐나 고릴라에서도 이러한 니코틴 의존성 실험이 잘 진행되어 있으며, 실제로 의존 효과가 나타나는 것으로 알려져 있다. 니코틴 의존에 대한 해결 방법으로서 니코틴 껌이나 패치를 사용하기도 하지만, 이러한 방법의 효과에 대해서는 아직 논란의 여지가 있는 상황이다. 니코틴은 이러한 중독 증상뿐만이 아니라, 그 자체로도 독성이 강한 물질로서, 흡연이 아닌 직접 섭취를 하게 되면 담배 2개에 들어 있는 니코틴의 양으로도 성인 남성을 죽음에 이르게 할 수 있다. 급성 니코틴 중독 상태가 되면 구토, 맥박, 호흡의 상승 같은 흥분 현상이 나타나며 심각한 경우에는 경련, 기절, 호흡 마비 같은 증상이 나타난다. 또한 흡연은 암에 큰 관련을 가지고 있는 것으로 알려져 있지만, 니코틴은 그 자체로서는 발암 효과가 잘 알려져 있지 않아서 흡연의 암 유발에서 중요한 역할을 차지하지는 않는 것으로 파악된다.