近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所研究員羅茜團(tuán)隊(duì)采用微流控芯片-液相色譜-質(zhì)譜（MC-LC-MS）系統(tǒng)實(shí)時(shí)研究尼古丁暴露與戒斷對(duì)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(jìn)入大腦，對(duì)大腦功能發(fā)育、學(xué)習(xí)、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(rèn)知功能密切相關(guān)，解析尼古丁對(duì)海馬區(qū)中神經(jīng)遞質(zhì)代謝的變化是闡明其對(duì)認(rèn)知功能影響機(jī)制的重要方法之一。傳統(tǒng)檢測(cè)手段難以實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)實(shí)時(shí)和高通量檢測(cè)，本研究使用集成了細(xì)胞在線培養(yǎng)和液相色譜-質(zhì)譜實(shí)時(shí)分析的MC-LC-MS系統(tǒng)，對(duì)小鼠海馬神經(jīng)元HT22細(xì)胞進(jìn)行在線培養(yǎng)及尼古丁暴露與戒斷，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)尼古丁暴露與戒斷對(duì)海馬神經(jīng)遞質(zhì)代謝的動(dòng)態(tài)影響（圖1）。
　　研究發(fā)現(xiàn)尼古丁暴露可對(duì)海馬神經(jīng)元細(xì)胞的膽堿代謝合成與釋放產(chǎn)生影響，同時(shí)擾亂了細(xì)胞色氨酸代謝通路中犬尿氨酸和血清素兩個(gè)分支代謝途徑的平衡，且其改變與暴露劑量和持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)。50ng/mL尼古丁暴露可能通過促使細(xì)胞中乙酰膽堿的代謝合成與釋放改善認(rèn)知功能，及加速犬尿酸合成發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用；12ng/mL尼古丁通過降低海馬神經(jīng)元細(xì)胞血清素的釋放促進(jìn)空間學(xué)習(xí)和記憶等認(rèn)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(fù)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(duì)認(rèn)知功能影響的可能機(jī)制，發(fā)現(xiàn)尼古丁可能通過影響海馬神經(jīng)元細(xì)胞神經(jīng)遞質(zhì)代謝，進(jìn)而發(fā)揮其增強(qiáng)神經(jīng)元突觸可塑性及對(duì)海馬依賴認(rèn)知功能的積極作用，為尼古丁對(duì)增強(qiáng)學(xué)習(xí)、記憶等認(rèn)知功能方面的機(jī)制提供了重要補(bǔ)充，也為后續(xù)尼古丁用于預(yù)防神經(jīng)退行性疾病的認(rèn)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(zhǎng)期細(xì)胞在線培養(yǎng)、藥物遞送、藥物效應(yīng)和細(xì)胞代謝實(shí)時(shí)分析的能力，有望系統(tǒng)地對(duì)體外模擬生理和藥理過程及其所引起的效應(yīng)與代謝變化進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
　　該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院儀器項(xiàng)目、深圳市單分子檢測(cè)技術(shù)與儀器開發(fā)工程實(shí)驗(yàn)室、深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)、廣東省區(qū)域聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目的支持。
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　　圖1 微流控芯片-液相色譜-質(zhì)譜實(shí)時(shí)研究尼古丁暴露與戒斷對(duì)海馬神經(jīng)元細(xì)胞神經(jīng)遞質(zhì)代謝的動(dòng)態(tài)影響