深圳先進院揭示尼古丁暴露與戒斷對海馬神經(jīng)元神經(jīng)遞質(zhì)代謝的影響----中國科學院

加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關鍵核心技術，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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深圳先進院揭示尼古丁暴露與戒斷對海馬神經(jīng)元神經(jīng)遞質(zhì)代謝的影響

2021-10-14 深圳先進技術研究院

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　　近日，中國科學院深圳先進技術研究院生物醫(yī)學與健康工程研究所研究員羅茜團隊采用微流控芯片-液相色譜-質(zhì)譜（MC-LC-MS）系統(tǒng)實時研究尼古丁暴露與戒斷對海馬神經(jīng)元神經(jīng)遞質(zhì)代謝的影響。該研究成果以Real-time effects of nicotine exposure and withdrawal on neurotransmitter metabolism of hippocampal neuronal cells by microfluidic chip-coupled LC-MS為題發(fā)表在Chinese Chemical Letters上。

　　尼古丁是煙草煙霧中的一種天然活性成分，經(jīng)吸食香煙或二手煙暴露后可穿過血腦屏障進入大腦，對大腦功能發(fā)育、學習、記憶等方面產(chǎn)生影響。海馬區(qū)神經(jīng)遞質(zhì)的變化與認知功能密切相關，解析尼古丁對海馬區(qū)中神經(jīng)遞質(zhì)代謝的變化是闡明其對認知功能影響機制的重要方法之一。傳統(tǒng)檢測手段難以實現(xiàn)對神經(jīng)遞質(zhì)實時和高通量檢測，本研究使用集成了細胞在線培養(yǎng)和液相色譜-質(zhì)譜實時分析的MC-LC-MS系統(tǒng)，對小鼠海馬神經(jīng)元HT22細胞進行在線培養(yǎng)及尼古丁暴露與戒斷，并實時監(jiān)測尼古丁暴露與戒斷對海馬神經(jīng)遞質(zhì)代謝的動態(tài)影響（圖1）。

　　研究發(fā)現(xiàn)尼古丁暴露可對海馬神經(jīng)元細胞的膽堿代謝合成與釋放產(chǎn)生影響，同時擾亂了細胞色氨酸代謝通路中犬尿氨酸和血清素兩個分支代謝途徑的平衡，且其改變與暴露劑量和持續(xù)時間密切相關。50ng/mL尼古丁暴露可能通過促使細胞中乙酰膽堿的代謝合成與釋放改善認知功能，及加速犬尿酸合成發(fā)揮神經(jīng)保護作用；12ng/mL尼古丁通過降低海馬神經(jīng)元細胞血清素的釋放促進空間學習和記憶等認知功能。尼古丁戒斷后，除吡啶甲酸外，其余神經(jīng)遞質(zhì)代謝均恢復正常。

　　上述研究從神經(jīng)遞質(zhì)代謝的角度揭示了尼古丁對認知功能影響的可能機制，發(fā)現(xiàn)尼古丁可能通過影響海馬神經(jīng)元細胞神經(jīng)遞質(zhì)代謝，進而發(fā)揮其增強神經(jīng)元突觸可塑性及對海馬依賴認知功能的積極作用，為尼古丁對增強學習、記憶等認知功能方面的機制提供了重要補充，也為后續(xù)尼古丁用于預防神經(jīng)退行性疾病的認知障礙和記憶障礙提供一定的理論支持。此外，MC-LC-MS系統(tǒng)具備長期細胞在線培養(yǎng)、藥物遞送、藥物效應和細胞代謝實時分析的能力，有望系統(tǒng)地對體外模擬生理和藥理過程及其所引起的效應與代謝變化進行實時、動態(tài)監(jiān)測。

　　該研究得到了國家自然科學基金、中科院儀器項目、深圳市單分子檢測技術與儀器開發(fā)工程實驗室、深圳市科技創(chuàng)新委員會、廣東省區(qū)域聯(lián)合重點項目的支持。

　　論文鏈接

圖1 微流控芯片-液相色譜-質(zhì)譜實時研究尼古丁暴露與戒斷對海馬神經(jīng)元細胞神經(jīng)遞質(zhì)代謝的動態(tài)影響

　　近日，中國科學院深圳先進技術研究院生物醫(yī)學與健康工程研究所研究員羅茜團隊采用微流控芯片-液相色譜-質(zhì)譜（MC-LC-MS）系統(tǒng)實時研究尼古丁暴露與戒斷對海馬神經(jīng)元神經(jīng)遞質(zhì)代謝的影響。該研究成果以Real-time effects of nicotine exposure and withdrawal on neurotransmitter metabolism of hippocampal neuronal cells by microfluidic chip-coupled LC-MS為題發(fā)表在Chinese Chemical Letters上。
　　尼古丁是煙草煙霧中的一種天然活性成分，經(jīng)吸食香煙或二手煙暴露后可穿過血腦屏障進入大腦，對大腦功能發(fā)育、學習、記憶等方面產(chǎn)生影響。海馬區(qū)神經(jīng)遞質(zhì)的變化與認知功能密切相關，解析尼古丁對海馬區(qū)中神經(jīng)遞質(zhì)代謝的變化是闡明其對認知功能影響機制的重要方法之一。傳統(tǒng)檢測手段難以實現(xiàn)對神經(jīng)遞質(zhì)實時和高通量檢測，本研究使用集成了細胞在線培養(yǎng)和液相色譜-質(zhì)譜實時分析的MC-LC-MS系統(tǒng)，對小鼠海馬神經(jīng)元HT22細胞進行在線培養(yǎng)及尼古丁暴露與戒斷，并實時監(jiān)測尼古丁暴露與戒斷對海馬神經(jīng)遞質(zhì)代謝的動態(tài)影響（圖1）。
　　研究發(fā)現(xiàn)尼古丁暴露可對海馬神經(jīng)元細胞的膽堿代謝合成與釋放產(chǎn)生影響，同時擾亂了細胞色氨酸代謝通路中犬尿氨酸和血清素兩個分支代謝途徑的平衡，且其改變與暴露劑量和持續(xù)時間密切相關。50ng/mL尼古丁暴露可能通過促使細胞中乙酰膽堿的代謝合成與釋放改善認知功能，及加速犬尿酸合成發(fā)揮神經(jīng)保護作用；12ng/mL尼古丁通過降低海馬神經(jīng)元細胞血清素的釋放促進空間學習和記憶等認知功能。尼古丁戒斷后，除吡啶甲酸外，其余神經(jīng)遞質(zhì)代謝均恢復正常。
　　上述研究從神經(jīng)遞質(zhì)代謝的角度揭示了尼古丁對認知功能影響的可能機制，發(fā)現(xiàn)尼古丁可能通過影響海馬神經(jīng)元細胞神經(jīng)遞質(zhì)代謝，進而發(fā)揮其增強神經(jīng)元突觸可塑性及對海馬依賴認知功能的積極作用，為尼古丁對增強學習、記憶等認知功能方面的機制提供了重要補充，也為后續(xù)尼古丁用于預防神經(jīng)退行性疾病的認知障礙和記憶障礙提供一定的理論支持。此外，MC-LC-MS系統(tǒng)具備長期細胞在線培養(yǎng)、藥物遞送、藥物效應和細胞代謝實時分析的能力，有望系統(tǒng)地對體外模擬生理和藥理過程及其所引起的效應與代謝變化進行實時、動態(tài)監(jiān)測。
　　該研究得到了國家自然科學基金、中科院儀器項目、深圳市單分子檢測技術與儀器開發(fā)工程實驗室、深圳市科技創(chuàng)新委員會、廣東省區(qū)域聯(lián)合重點項目的支持。
　　論文鏈接
　　圖1 微流控芯片-液相色譜-質(zhì)譜實時研究尼古丁暴露與戒斷對海馬神經(jīng)元細胞神經(jīng)遞質(zhì)代謝的動態(tài)影響
　　

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