アルカロイドの一種であり毒物および劇物取締法に毒物として指定された物質である。ニコチンは主に中枢神経および末梢に存在するニコチン性アセチルコリン受容体 (nAChR) に作用することで薬理作用を表すと考えられている。中枢神経において nAChR は広範囲に分布しているため、ニコチンは脳の広い範囲に影響を与える。そのうち、特に依存性の形成に関与する部位として中脳辺縁系のドパミン神経系が挙げられる。中脳の腹側被蓋野、側座核などの nAChRにニコチンが結合すると、直接的あるいはグルタミン酸の放出を介してドパミン系神経細胞の興奮を起こす。このドパミン神経系は「報酬系回路」として知られており、快の感覚を個体に与えるため、強化行動をひき起こす。この中脳辺縁系のドパミン神経の興奮を介した依存性の形成メカニズムは他の依存性薬物（コカイン、ヘロイン、アンフェタミンなど）と同じとされるが麻薬とはされていない。末梢においては、中枢神経からの間接的な作用と、末梢の nAChR に作用することで毛細血管を収縮させ血圧を上昇させる、縮瞳、悪心、嘔吐、下痢などをひきおこす。中毒性があり、通常量でも頭痛・心臓障害・不眠・苛立ちを感じるなどの症状、過量投与では嘔吐、振戦、痙攣、死亡を起こす。しばしば未成年者にタバコに含まれるニコチンの有害性を示すために、少量のニコチンが含まれる水の中にイトミミズを入れる実験が行われるが、その死に方が非常にグロテスクなので年少者に見せる場合は注意が必要である。
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