Wenn der Tabak glimmt, wird das Nikotin freigesetzt. Gebunden an die winzigen Teerteilchen im Rauch gelangt es in die Lunge und von dort ins Blut. Da Nikotin die Eigenschaft besitzt, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden, die viele andere Giftstoffe stoppen kann, erreichen die Nikotinmoleküle schon sieben Sekunden später das Gehirn, heften sich dort an die Nervenzellen und beeinflussen deren Aktivität. Das lässt sich mit modernen Verfahren sogar auf dem Bildschirm verfolgen.
In den folgenden Absätzen wird hin und wieder von "Nikotin-Rezeptoren" zu lesen sein. Dieser Begriff ist nicht ganz korrekt, denn die genannten Rezeptoren warten keineswegs darauf, dass ein Nikotin-Molekül andockt. Vielmehr handelt es sich um Rezeptoren, die normalerweise auf Acetylcholin reagieren. Nikotin ist diesem Neurotransmitter (Botenstoff) sehr ähnlich, sodass die Acetylcholin-Rezeptoren auch auf Nikotin reagieren.

"Nikotin ist eine der am schnellsten süchtig machenden Substanzen. Es hat nicht nur psychostimulierende Wirkungen wie Kokain oder Amphetamin, sondern stößt im Gehirn die gesamte Breite der Neuromodulatoren an und wirkt wie der Dirigent in einem Konzert auf viele Instrumente ein.
Nikotin greift an zwei verschiedenen Kompartimenten an, den präsynaptischen und postsynaptischen Nikotinrezeptoren. Bei Bindung an die Rezeptoren kommt es zur Ausschüttung unterschiedlicher Neurotransmitter [chemische Stoffe, die dem Informationsaustausch zwischen den einzelnen Nervenzellen dienen] wie Dopamin, Serotonin, Noradrenalin und Endorphinen. Diese beeinflussen bekanntlich verschiedene funktionale Strukturen des Gehirns, wobei es individuelle Variationen gibt.
Die nikotinergen Rezeptoren haben einen sehr engen Bezug zum präfrontalen Cortex. Dadurch wird verständlich, dass Hirnfunktionen wie Aufmerksamkeit, Gedächtnis und Lernen durch Nikotin verbessert werden.
Außerdem bestehe eine enge räumliche Beziehung zum dopaminergen Belohnungssystem, einer entwicklungsgeschichtlich entscheidenden Struktur. Sie wirkt auf Funktionen wie Essen, Trinken und Sexualität, die notwendig sowohl für die Existenz des einzelnen Menschen als auch für das Überleben der Art sind. Beim Rauchen belohnt sich der Mensch also ebenso wie bei der Ausführung existentieller Handlungen.
Die besondere Wirkung des Nikotins auf das Gehirn besteht in einer Catecholaminfreisetzung in den sogenannten Belohnungsarealen der Großhirnrinde. Dies in Verbindung mit dem sensiblen oralen Reiz des Rauchens bewirkt die "positiven" Gefühle des Rauchens.

Zigaretten enthalten eine ganze Reihe von Substanzen, die sich in ihrer Suchtwirkung potenzieren. Ammonium (dem Tabak bei der Verarbeitung künstlich zugesetzt) beispielsweise wirkt wie ein Beschleuniger für das Nikotin. Der im Tabakblatt enthaltene bzw. künstlich zugesetzte Zucker verbrennt beim Rauchen, wobei u. a. das ebenfalls süchtigmachende Acetaldehyd entsteht. Dieser Stoff bewirkt eine Reduzierung des Enzyms MAO-B (Monoaminooxidase B), das im Gehirn Neurotransmitter wie Dopamin und Serotonin abbaut.
Man hat festgestellt, dass Raucher bis zu 40 Prozent weniger MAO-B haben als Nichtraucher. Dementsprechend mehr Dopamin und Serotonin wirken auf das Gehirn ein, was wie beim Nikotin als angenehm empfunden wird und somit das Suchtpotential erhöht. Auch diverse andere Drogen wirken als MAO-B-Hemmer, zum Beispiel Tollkirsche und Stechapfel. All diese Zusammenhänge sind aber immer noch Gegenstand der aktuellen Forschung. Mit weiteren Erkenntnissen wird auch in Zukunft zu rechnen sein.

Übrigens wirkt Alkohol an den selben Rezeptoren wie Nikotin. Er blockiert diese, was dazu führt, dass mehr geraucht werden muss, um sich entspannt zu fühlen. Rauchen stresst. Viele Raucher behaupten, mit Hilfe der Zigarette könnten sie besser Stress abbauen. Das Gegenteil ist der Fall, sagt Andy Parrott, Psychologe an der University of East London. Wer raucht, um Stress abzubauen, fügt sich selbst nur weiteren Stress zu, denn der scheinbar entspannende Effekt des Rauchens kommt nur dadurch zustande, dass durch den Griff zur Zigarette die Spannung, die durch ein Sinken des Nikotin-Levels entstanden ist, wieder aufgehoben wird. "Die gewohnheitsmäßigen Raucher brauchen jedoch bald eine weitere Zigarette, um die neuen Abstinenzsymptome, die sich wieder einstellen, zu bekämpfen. Das wiederholte Empfinden negativer Stimmungen zwischen den Zigaretten bedeutet, dass Raucher dazu neigen, ein leicht überdurchschnittliches täglich Stress-Niveau zu erleben. Somit scheint Nikotin-Abhängigkeit eine direkte Ursache von Stress zu sein." erläutert der Professor.

Die Einnahme von Nikotin kann auf unterschiedliche Arten erfolgen, um eine Wirkung zu erzeugen: durch Einspritzen (intravenös), Verzerr (oral), über die Mund- (bukkal) oder Nasenschleimhaut (nasal), durch die Lunge (pulmonal) und über die Haut (transdermal). Dieses wird durch die physikalisch-chemische Eigenschaft des Nikotins ermöglicht. Die Barrierefunktion biologischer Membranen beruht auf einer Schichtung von lipoiden (fettlöslichen) und hydrophilen (wasserlöslichen) Phasen (Sandwich-Struktur). Weil Nikotin sowohl in Wasser als auch in Ölschichten solcher Membranen unbeschränkt löslich ist, wird so die Barrierefunktion wirksam umgangen.
Die Applikationsarten unterscheiden sich vor allem durch die Resorptionsgeschwindigkeit, d. h. der Zeitdauer, die von der Einnahme bis zur Wirkung vergeht. Diese soll anhand der üblichen Gebrauchsformen des Nikotins erläutert werden. Beim Zigarettenrauchen wird das Nikotin hauptsächlich durch die Lunge aufgenommen. Während in der Zigarette ca. 90% des Nikotins verbrennen, destilliert der Rest auf die feinen Teertröpfchen und wird in den Körper gesogen.
In den Lungen wird fast alles Nikotin resorbiert, das mit dem arteriellen Blut durch das Herz in alle Körperteile und ins Gehirn als Zentralorgan gepumpt wird. Dort erfolgt der Übertritt durch die Blut/Hirnschranke ebenfalls sehr schnell, so daß sich bereits sieben bis zehn Sekunden nach dem Lungenzug erste emotionale Wirkungen bemerkbar machen. Diese Zeitdauer ist so kurz, daß sie sich durch intravenöse Applikation kaum verkürzen läßt.

Anders beim Rauchen von Zigarren oder Pfeifen. Diese aromatischen Tabaksorten verbrennen zu einem alkalischen Rauch (pH-Wert bis 8,5), der bukkal resorbiert wird. Die Geschwindigkeit läßt sich messen, indem eine definierte Menge Nikotin in die Mundhöhle gebracht und mehrmals mittels Hochdruckflüssigkeitschromatographie der verbliebene Anteil des Wirkstoffs ermittelt wird. Mit diesem Verfahren kann die lineare Resorptionskinetik, die durch den exponentiell abfallenden Nikotingehalt abgelesen werden kann, gezeigt werden.
Eine bukkale Resorption erfolgt auch beim Kauen von Kautabak oder einem Nikotin-Kaugummi, das als Entwöhnungshilfe benutzt wird. Eine weitere Applikationsmöglichkeit bietet die Nase. Aus dem Schnupftabak gelangt Nikotin (schneller als im Mund) nasal in den Blutkreislauf. Experimente mit Nikotin-Nasentropfen, die als Entwöhnung vom Schnupftabak vorgeschlagen wurden, ergaben, daß die Resorption deutlich schneller erfolgt als mit dem Nikotinkaugummi. Sie liegt damit hinsichtlich Intensität und Geschwindigkeit zwischen pulmonaler und bukkaler Resorption. Auch die sonst perfekteste Barriere des Körpers gegen Fremdsubstanzen, die Hornschicht der Haut, wird vom Nikotin relativ leicht überwunden. So gibt es Berichte aus früheren Zeiten, daß Tabakschmuggler, die sich die Blätter unter der Kleidung auf den Leib gebunden hatten, tödlich vergiftet aufgefunden worden waren.

Ähnlich wie bei der bukkalen Resorption läßt sich die transdermale Nikotinaufnahme durch Bestimmung der Restmengen in einer Arznei gut verfolgen. Hierfür wird ein Nikotinpflaster auf die Haut gebracht und in regelmäßigen Abstand untersucht. Dabei stellt sich heraus, daß die Aufnahme über einen langen Zeitraum recht gleichmäßig erfolgt. Erfolglos blieben jedoch Versuche, Nikotin in Tabletten oder Kapseln zur Entwöhnung zu verabreichen. Oral zugeführtes Nikotin wird nämlich zum überwiegenden Teil auf dem Weg der präsystemischen Elimination in der Leber entgiftet, bevor es den Blutkreislauf erreicht (,first-pass-Effekt"). Außerdem wird der Resorptionsverlauf stark von der periodischen Magenentleerung beeinflußt, da die Aufnahme ins Blut erst im Zwölffingerdarm beginnt.