尼古丁成瘾相关的内侧缰核神经退行性病变机制研究

The tobacco epidemic is one of the biggest public health threats the world has ever faced, and the number of smokers in China ranked first in the world. This highlights the pressing need to develop more effective therapeutics for smoking cessation. Emerging evidences support that Medial habenula (MHb) plays an important role in controlling nicotine consumption by mediating the aversive effect of nicotine. The fiber tract fasciculus retroflexus (FR) connecting MHb and IPN is sensitive to nicotine exposure. Our previous studies have shown that nicotine self-administration causes degeneration of MHb and FR in rats and we assume that the degeneration acts to control nicotine intake. This project aims to understand the molecular mechanisms of habenular degeneration by multidisciplinary techniques such as iDisco and light sheet microscopy, MRI and TRAP. Further, we will also study the neurodegenerative mechanisms that control nicotine consumption by CRISPR-cas9 gene editing. This work may facilitate our understanding of nicotine induced neurodegeneration at MHb and also provide new insights on therapeutic interventions for smoking cessation.

吸烟是全球最大的公共卫生威胁之一，中国吸烟人数全球排名第一，因此控制吸烟成瘾刻不容缓。内侧缰核（MHb）神经元及其椎间核（IPN）投射纤维对尼古丁高度敏感，可通过调节对尼古丁的厌恶而控制成瘾。申请者前期研究发现尼古丁自给药大鼠MHb神经元及其IPN投射纤维发生退行性变，故推测这一过程可能在尼古丁成瘾中发挥重要作用。本项目拟通过脑透明及光叶显微成像﹑核磁共振成像﹑翻译核糖体亲和力谱分析和CRISPR-cas9基因调控等多种前沿技术，探讨尼古丁诱导MHb神经元慢性变性的潜在机制，及其在尼古丁成瘾中的调控作用。本研究将揭示MHb神经退行性变在慢性尼古丁成瘾中的关键作用和调节机制，为有效戒烟提供新思路。

我国吸烟人数全球排名第一，电子烟的危害也在逐年增多，加深对烟瘾机制的理解帮助广大烟民戒烟刻不容缓。尼古丁是香烟和电子烟的主要致瘾成分。众多研究发现，内侧缰核（MHb）神经元及其下游脑区椎间核（IPN）起到介导尼古丁厌恶性的作用，因此是调控尼古丁成瘾的关键神经环路。我们前期的研究发现，长期尼古丁注射会导致内侧缰核的萎缩，但作用机制及其对尼古丁成瘾的影响未知。.本项目按照既定计划，主要的研究内容如下：首先，确定尼古丁自给药动物模型中MHb神经细胞死亡的现象及其亚细胞类型；其次，探讨尼古丁导致MHb神经细胞死亡的类型及分子机制；最后，通过对MHb神经退行性变的机制研究，探讨新的戒烟干预治疗的有效手段。我们的主要发现包括：1）确定了尼古丁导致MHb神经细胞死亡的现象，确定其中的细胞类型为乙酰胆碱能（ChAT）神经元。并且，我们通过蛋白质组学分析，我们发现Chat神经元跟其他神经元对老化的敏感性不同，这可能解释不同年龄段对烟草成瘾的易感性不同。2）进一步发现，尼古丁通过作用域尼古丁受体导致过度钙内流，抑制mTOR来诱导MHb神经元发生自噬而导致的死亡。3）通过白喉毒素特异性损毁MHb-IPN神经通路，导致尼古丁的奖赏性显著升高。.此外，基于本项目的研究基础和电子烟使用人群大量增加的现实，我们采用含尼古丁电子烟暴露动物模型，研究了长期使用电子烟对精神行为的影响，并进一步揭示参与其中的神经-免疫互作机制。同时，我们还比较了不同口味的电子烟对精神行为影响，发现大脑特定脑区的免疫分子信号调节参与介导不同口味对情绪的影响。.1）通过对MHb神经退行性变的特异分子靶点研究，有助于找到新的戒烟干预治疗的有效手段。2）MHb特异性神经类型介导不同的分子信号通路参与老化进程，为老龄化研究提供新的分子靶点。3）此外，通过对新型电子烟吸入及传统香烟的烟雾暴露的小鼠模型的对比研究，我们对新型尼古丁递送系统的神经精神效应加以明晰，从而为新型烟草的预防和管控提供了生物学依据。