生物素对青少年大鼠尼古丁戒断相关行为和神经生物学变化的改善作用研究

【字体: 时间:2025年02月28日 来源:Addiction Neuroscience

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  为探究生物素对尼古丁戒断影响,研究人员以大鼠为对象,发现生物素可缓解戒断症状,有潜在治疗价值。

  在当今社会,青少年物质使用障碍已成为全球公共卫生的一大难题,尤其是尼古丁使用障碍。青少年正处于身心快速发育的特殊时期,他们的神经生物学系统尚未完全成熟,这使得他们更容易受到尼古丁的不良影响。长期接触尼古丁不仅会干扰青少年正常的神经发育,改变与奖励通路相关的神经递质释放,还可能导致持续的认知缺陷,增加患情绪障碍的风险。而且,尼古丁戒断后,青少年往往会出现焦虑、抑郁等负面情绪,严重影响他们的身心健康和生活质量。目前,虽然已经有一些药物治疗方法用于预防或减轻尼古丁依赖和戒断的负面影响,但在临床实践中,仍然迫切需要安全、耐受性好且有效的药物。
在这样的背景下,来自 Khatam Al-Nabieen 大学的研究人员开展了一项关于生物素(biotin,也称为维生素 H)对青少年大鼠尼古丁戒断相关行为和神经生物学变化影响的研究。该研究成果发表在《Addiction Neuroscience》杂志上,具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。

研究人员为开展此项研究,运用了多种关键技术方法。首先,选用 60 只 20 日龄雄性 Sprague-Dawley 大鼠,将其随机分为 6 组,进行不同的处理,建立尼古丁戒断大鼠模型,并设置相应的对照组和生物素干预组。实验结束后,对大鼠实施安乐死,取其大脑组织进行后续分析。其次,运用行为学测试评估大鼠的焦虑和抑郁行为,包括旷场实验(Open Field Test,OFT)、高架十字迷宫实验(Elevated Plus Maze,EPM)和强迫游泳实验(Forced Swimming Test,FST)。最后,采用生化分析方法检测大鼠大脑皮质组织中的血清素(serotonin)水平、单胺氧化酶 A(Monoamine Oxidase A,MAO-A)活性、脑源性神经营养因子(Brain-Derived Neurotrophic Factor,BDNF)浓度、胶质纤维酸性蛋白(Glial Fibrillary Acidic Protein,GFAP)表达以及氧化应激相关指标。

研究结果如下:

  1. 生物素减轻尼古丁戒断诱导的焦虑样行为:通过 OFT 和 EPM 实验发现,尼古丁戒断的大鼠在 OFT 中,探索中央区域的时间显著减少,而在周边区域的探索时间增加;在 EPM 中,在开放臂停留的时间明显缩短,进入开放臂的次数减少,而在封闭臂停留的时间和进入次数增加,这些都表明尼古丁戒断导致大鼠出现明显的焦虑样行为。而给予 100mg/kg 和 500mg/kg 剂量的生物素处理后,大鼠在 OFT 中央区域的探索时间显著增加,周边区域探索时间减少;在 EPM 中,在开放臂的停留时间延长,进入开放臂的次数增多,在封闭臂的停留时间和进入次数减少,说明生物素能够有效减轻尼古丁戒断诱导的焦虑样行为。
  2. 生物素减轻尼古丁戒断诱导的抑郁样行为:在 FST 实验中,尼古丁戒断的大鼠挣扎时间显著减少,不动时间增加,游泳时间减少,显示出抑郁样行为。给予 100mg/kg 和 500mg/kg 剂量的生物素处理后,大鼠的挣扎时间显著增加,不动时间减少,游泳时间增加,表明生物素可以减轻尼古丁戒断诱导的抑郁样行为。
  3. 生物素预防尼古丁戒断诱导的皮质血清素水平、MAO-A 活性、BDNF 和 GFAP 浓度的改变:生化分析结果表明,尼古丁戒断导致大鼠皮质血清素水平显著降低,MAO-A 活性升高,BDNF 水平下降,GFAP 水平增加。而 100mg/kg 和 500mg/kg 剂量的生物素处理能够显著提高血清素水平,500mg/kg 剂量的生物素还能降低 MAO-A 活性,有效逆转 BDNF 水平的下降和 GFAP 水平的升高,说明生物素能够预防尼古丁戒断诱导的这些神经生物学指标的改变。
  4. 生物素改善尼古丁戒断诱导的氧化 / 抗氧化失衡:研究发现,尼古丁戒断的大鼠大脑皮质中丙二醛(Malondialdehyde,MDA)水平升高,总巯基(Total Thiol,TT)浓度、超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性降低,表明出现氧化 / 抗氧化失衡。给予 100mg/kg 和 500mg/kg 剂量的生物素处理后,MDA 水平显著降低,TT 浓度和 SOD 活性显著增加,500mg/kg 剂量的生物素还能显著提高 CAT 活性,说明生物素可以改善尼古丁戒断诱导的氧化 / 抗氧化失衡。

研究结论和讨论部分指出,尼古丁戒断会通过干扰大脑血清素代谢、炎症过程、神经营养因子和氧化平衡,显著加剧焦虑和抑郁样行为。而生物素在尼古丁暴露前给予补充,能够有效缓解抑郁样症状,其作用机制可能是通过调节大脑中的血清素能功能,改善神经生物学参数,减轻氧化应激等。这一研究结果表明,生物素可能是一种安全、经济且有效的方法,用于预防或至少减轻青少年尼古丁戒断相关的认知并发症。不过,目前对于生物素如何在受体和信号级联水平上逆转尼古丁戒断引起的生化改变,还需要进一步深入研究。总的来说,该研究为尼古丁戒断的治疗提供了新的潜在方向,有望为解决青少年尼古丁使用障碍问题带来新的突破。
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