烟碱在大鼠脑内代谢的活体动态分析及其神经递质化学效应的实时评价

Smoking addiction is closely related to the metabolic processes of nicotine in human body, and the study of the association between nicotine metabolism and its synchronized neuropharmacological effects becomes more and more important. This project intends to study the distribution and metabolic characteristics of nicotine in the brain and peripheral blood of free-moving Wistar rats, nicotine dependence-withdrawal syndrome rats and metabolic inhibitor-treated rats, by using microdialysis-UPLC-MSn method with the stable isotopetracer technique, which will be followed by the determination of CYP450 activity in the liver and brain; At the same time, the microdialysis-HPLC-ECD method will be applied to analyze the release and metabolic changes of neurotransmitters in the animal brains, to evaluate the neuropharmacological effects of nicotine metabolism. With comprehensive analysis of the differences in individuals nicotine metabolism and its relationship with neurotransmitter changes, this study will provide basic data to explain the mechanism of nicotine metabolism and nicotine dependence.

吸烟成瘾与烟碱在体内的代谢过程密切相关。因此，怎样实现烟碱代谢的活体动态监测并同步分析烟碱引起的神经药理学效应，成为研究的重中之重。本项目拟以正常Wistar大鼠、烟碱依赖-戒断综合症大鼠和烟碱代谢酶抑制剂处理大鼠为研究对象，建立烟碱及其代谢物活体分析的微透析-UPLC-MSn-稳定同位素示踪方法，对烟碱在大鼠脑内及外周血中的分布与代谢特征进行动态分析与比较，结合代谢关键酶CYP450活性的检测，深入探讨烟碱在动物模型体内的代谢规律；同时采用微透析-HPLC-ECD同步分析烟碱代谢对大鼠脑内重要神经递质的释放与代谢变化，获得有效评价烟碱神经药理学效应的指标；在此基础上，综合分析不同个体烟碱代谢的差异及其与重要神经递质变化的关系。为全面了解烟碱的代谢规律以及进一步阐释烟碱依赖的形成机理提供基础性数据支持。

围绕烟碱在大鼠脑内的代谢特征及烟碱引起的单胺神经递质变化效应进行了系统研究，在此基础上，进行了血脑同步的烟碱动态代谢比较分析，探讨了烟碱代谢进程快慢对单胺类神经递质释放变化的影响，取得了以下进展：.1） 针对烟碱在中枢神经系统内的代谢物组成特征问题，建立了轨道阱高分辨率质谱并结合稳定同位素示踪分析烟碱代谢物的方法。以Nic和Nic-pyridyl-d4同时暴露大鼠，运用微透析技术获取大鼠脑组织外液样品，质谱分析表明大鼠脑内存在12种烟碱代谢产物Nic、Cot、NorNic、NorCot、OH-Cot、OxPyBut、HyPyBut、NNO、CNO、Nic-Gluc、Cot-Gluc和OH-Cot-Gluc。.2） 同步研究了烟碱在大鼠血、脑内的药代动力学特征。发展了同时测定活体大鼠体内12种烟碱化合物的微透析-UHPLC-HRMS-MRM联用定量分析方法，方法的灵敏度、准确度及精密度高；运用该方法同步获得了烟碱及其11种代谢物在大鼠血、脑内的浓度-时间变化曲线及药代动力学参数。烟碱在大鼠体内被快速消耗并趋向于在脑内分布，Cot为大鼠体内的主要烟碱代谢产物，OH-Cot和NorCot的含量次之，其余代谢产物的产量较小。.3） 实时分析了烟碱暴露引起的单胺神经递质变化效应。建立了在线测定活体大鼠脑内5种单胺类化合物含量的微透析-HPLC-ECD联用方法，方法简便快速、准确性好；烟碱暴露能引起大鼠奖赏回路脑区内DA、5-HT的释放及代谢程度显著增强。.4） 综合研究了CYP2B1酶活调节剂处理、烟碱依赖对大鼠体内烟碱代谢速率、烟碱分布含量和单胺神经递质释放变化的影响。CYP2B1酶活抑制后，大鼠体内烟碱代谢速率下降，脑内烟碱含量升高，单胺类神经递质的释放进一步增强；相反，烟碱依赖发生后，烟碱在大鼠体内代谢速率加快，脑内烟碱含量总体降低，单胺类神经递质的释放强度减弱。