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PNAS:第一次吸烟时为何会感到恶心?背后机制或将带来新型戒烟疗法

 bio_ww 2019-12-16

现在,她的研究已经鉴别出对尼古丁产生厌恶感的脑细胞,并希望利用这一发现开发新疗法帮助吸烟者戒烟。


     该研究结果发表在《美国国家科学院院刊》Proceedings of the National Academy of Sciences上。


   科学家们早就知道尼古丁对大脑的双重影响:它会同时引起人的愉悦感和厌恶感。人们曾认为,这两种相反的效果是由于尼古丁激活了大脑不同部位的受体。


但格里德发现,感知“奖赏”和“厌恶” 的不同脑细胞群或神经元群,位于大脑的同一片区域。这一区域被称为腹侧被盖区(ventral tegmental area,简称 VTA),在大脑的奖赏系统中有着关键作用。


格里德目前在多伦多大学和其他大学教授神经心理学,她说道:“现在我们知道,尼古丁会影响同一区域的不同神经元群,然后这些神经元会投射到大脑的不同区域。”


当一个人第一次吸烟时,尼古丁会刺激 VTA 区域中的所有受体,同时引发愉悦感和厌恶感。但当人们持续吸烟时,他们的大脑会发生变化。


格里德指出:“大脑对尼古丁的厌恶感是一直都存在的,但随着吸烟的累加,大脑奖赏系统中的受体数量和信号传递过程会逐渐发生变化。”


吸烟成瘾的过程是复杂的,受许多因素影响。例如,当有些人处于压力时,他们首次吸烟时会引起奖赏效应。格里德之前的研究表明,这要归功于尼古丁可以减轻压力的负面影响的能力。还有一些人体验到,在酒精或其它药物影响下,吸烟会提升他们的愉悦感 —— 因为此时他们大脑中的奖赏信号已经增强,因此对尼古丁的厌恶感就不那么明显了。


虽然这两种细胞群混杂在 VTA 区域中,但研究人员可以通过基因手段将它们分离。研究人员通过一种没有尼古丁受体的小鼠来进行研究,这些小鼠在接触尼古丁时不会引发奖赏效应或厌恶感。


之后,他们用改造后的病毒感染小鼠。这些病毒携带尼古丁受体,且受体被分别引入 VTA 区域中的两种主要神经元之一——多巴胺神经元或 GABA(γ-胺基丁酸)神经元(根据它们释放的相应的神经递质而得名)。接下来,根据标准的行为测试(用于检测药物引起的奖赏或厌恶效应)中重度吸烟者的结果,小鼠被暴露在相应的尼古丁剂量下,并进行观察。


数据显示,小鼠对尼古丁的厌恶感由 VTA 区域中的多巴胺神经元产生,而 GABA 神经元引发了奖赏效应。这一发现与公认的“多巴胺是主要的奖赏信号”的观点相悖。


格里德说,区别源于这些小鼠是否依赖尼古丁。在对尼古丁无依赖性的动物中,多巴胺神经元会引发动物对尼古丁的厌恶感,但一旦尼古丁依赖形成,多巴胺神经元就会同时发出奖赏和厌恶(戒断症状)的信号。向大脑持续提供尼古丁,就从获取愉悦的“附加品”变成了“必需品”。


格里德说:“当你开始对尼古丁上瘾时,大脑的奖赏系统就会发生变化,吸烟不再是为了获得愉悦的感觉,而是为了缓解体内尼古丁不足的焦躁感。”


格里德希望,明确了引发对尼古丁产生厌恶感的神经元,可以为更有效的戒烟疗法打开大门。目前人们只能通过尼古丁替代疗法,逐渐减少尼古丁的摄入量进行戒烟,但其效果一般。


格里德认为,可以基于她的这项研究开发类似于安塔布司(Antabuse)的戒烟疗法。安塔布斯与酒精一起服用时会导致强烈的恶心感,从而打消酗酒者饮酒的念头。


“当有人想吸烟时,如果我们能给他们一些只会对尼古丁引发厌恶感的药物,我认为这可以帮助他们更容易地戒烟,”格里德说道。

论文信息

 【标题】β2* nAChRs on VTA dopamine and GABA neurons separately mediate nicotine aversion and reward

【作者】 Taryn E. Grieder et.al

【期刊】PNAS

【时间】27 November 2019

【DOI】10.1073/pnas.1908724116

【链接】

https://www./content/early/2019/11/26/1908724116 

【摘要】

Evidence shows that the neurotransmitter dopamine mediates the rewarding effects of nicotine and other drugs of abuse, while nondopaminergic neural substrates mediate the negative motivational effects. β2* nicotinic acetylcholine receptors (nAChR) are necessary and sufficient for the experience of both nicotine reward and aversion in an intra-VTA (ventral tegmental area) self-administration paradigm. We selectively reexpressed β2* nAChRs in VTA dopamine or VTA γ-amino-butyric acid (GABA) neurons in β2−/− mice to double-dissociate the aversive and rewarding conditioned responses to nicotine in nondependent mice, revealing that β2* nAChRs on VTA dopamine neurons mediate nicotine’s conditioned aversive effects, while β2* nAChRs on VTA GABA neurons mediate the conditioned rewarding effects in place-conditioning paradigms. These results stand in contrast to a purely dopaminergic reward theory, leading to a better understanding of the neurobiology of nicotine motivation and possibly to improved therapeutic treatments for smoking cessation.

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