应用代谢组学的方法分析尼古丁成瘾对小鼠脑区的影响

目的为了探索尼古丁成瘾的分子机制,采用尼古丁成瘾的动物模型、核磁共振波谱技术(NMR),结合多变量模式识别分析为基础的代谢组学方法,探索小鼠脑伏隔核、纹状体、海马、前额皮质四个脑区内源性代谢物变化。方法本课题分为对照组和尼古丁组。第1天,对两组动物进行条件性位置偏好活动(CPP)测试,测试时间是15 min,确定每只老鼠的原始偏好;第2天到第4天,进行造模,上午两个组都给予生理盐水(皮下注射)并放入偏好箱15 min;间隔4 h后,下午对照组给予生理盐水,尼古丁组给予0.5 mg·kg-1尼古丁(皮下注射)并放入非偏好箱15 min;第5天,两个组的小鼠进行CPP活动测试,测试时间15 min。每次测试结果等于原始偏好箱时间减去原始非偏好箱时间。给药后原始偏好被改变的小鼠即为模型成功。将对照组和尼古丁组中造模成功小鼠快速断头,取出伏隔核、纹状体、海马、前额皮质检测。结果与对照组相比,尼古丁组的条件性位置偏好活动发生明显逆转。与对照组相比,尼古丁组有一些特殊的内源性代谢物发生明显变化。这些变化的代谢物包括神经递质和能量物质,比如乙酰胆碱、谷氨酸、色胺、葡萄糖、乳酸、肌酸、3-羟丁酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸;此外,海马和纹状体区的谷胱甘肽和牛磺酸、前额皮质区的胆碱磷酸、伏隔核区的甘油也有明显变化。结论:尼古丁能显著影响脑区许多内源性代谢物及代谢通路,包括脑区神经递质紊乱,能量代谢失衡,抗氧化功能和细胞膜功能失调和氨基酸代谢变化。为尼古丁成瘾的奖赏效应和潜在的分子学机制提供了重要的生物学信息。