尼古丁对雄性小鼠大脑中谷氨酸能活性的双相影响

《British Journal of Pharmacology》：Biphasic effect of nicotine on glutamatergic activity in male mouse brain

本研究通过同位素标记技术，评估急性尼古丁对小鼠前额叶皮层、大脑皮层及海马体神经元和星形胶质细胞代谢活动的影响，发现低剂量增强谷氨酸能神经元代谢，高剂量抑制所有区域神经代谢及胶质细胞功能，揭示尼古丁对脑区特异性双相调控作用。

　　

摘要

背景与目的

尽管尼古丁对多巴胺能系统的影响已得到充分证实，但其对与成瘾相关的大脑区域神经活动的影响仍不清楚。本研究的主要目的是评估急性尼古丁对清醒小鼠前额叶皮层、大脑皮层和海马体的神经元及星形胶质细胞代谢活动的影响。

实验方法

将尼古丁（0.0125–2.00 mg kg^?1）皮下注射给2至2.5个月大的C57BL/6NCrl雄性小鼠。通过在注射后15分钟分别注入[1,6-¹³C₂]葡萄糖和[2-¹³C]乙酸盐，并监测脑组织提取物在¹H-[¹³C]-NMR谱中的氨基酸标记，来测量神经元和星形胶质细胞的代谢活动。

主要结果

尼古丁以剂量和脑区依赖的方式干扰了葡萄糖代谢。在较低剂量（0.0125 mg kg^?1和0.025 mg kg^?1）下，它增强了海马体（海马）和前额叶皮层（前额叶）中谷氨酸能神经元的葡萄糖氧化速率，而大脑皮层没有变化。相比之下，较高剂量的尼古丁（1.0 mg kg^?1）抑制了这三个脑区中的谷氨酸能和GABA能神经代谢活动。在较低剂量（0.025 mg kg^?1）下，尼古丁没有影响星形胶质细胞的代谢活动，但在高剂量（2.0 mg kg^?1）下则抑制了其代谢活动。

结论与意义

尼古丁对谷氨酸能活动具有双重影响：在低剂量下增强兴奋性活动，而在高剂量下同时降低兴奋性和抑制性活动。最有趣的是，急性尼古丁通过改变前额叶皮层中的兴奋性与抑制性平衡来增加神经元兴奋性，而前额叶皮层是中皮层回路的关键组成部分。

图形摘要

利益冲突声明

作者声明没有竞争利益。

数据可用性声明

本研究中生成和/或分析的数据集可应合理要求向相应作者索取。