香烟里的尼古丁和大脑里的受体
2020/8/10 10:34:59 生物流BioStream

     尼古丁

     尼古丁是一种生物碱，俗称烟碱。

    

     尼古丁通过肺部进入人体血液循环后，可以轻而易举地穿过血脑屏障，进入大脑。从烟雾进入肺部到尼古丁进入大脑，只需要短短10到20秒时间。

    

     尼古丁在脑内的作用位点是烟碱型乙酰胆碱受体。

     乙酰胆碱烟碱型受体

     乙酰胆碱是人体内源的神经递质，在神经系统中很常见(请看：神奇的大脑信使——乙酰胆碱的生命轮回之路)。乙酰胆碱的其中一类受体能被尼古丁激活，正因如此，这类乙酰胆碱受体以尼古丁(烟碱)的名字命名——烟碱型乙酰胆碱受体。

     烟碱型受体的结构

     烟碱型乙酰胆碱受体是离子型受体，受体本身也是一种阳离子通道。当乙酰胆碱与之结合后，受体中心的通道打开，阳离子，例如钠钾钙离子，都可以自由内流，这会使神经元瞬间兴奋。

    

     烟碱型受体是由5个亚基合围而成，亚基分α阿尔法和β贝塔两大类，其中α又可细分为9种亚型，β可细分3种。烟碱型受体既可以由同种亚型的亚基构成，如5个α6亚基，也可以由不同亚基构成，如3个β2和2个α4。因此，烟碱型受体可以有很多种排列组合。

    

     同亚基烟碱型受体

    

     不同亚基烟碱型受体

     在大脑内，最主要的烟碱型受体是α7 组成的同亚基受体，以及由β2和α4组成的异亚基受体。两种类型的亚基承担的功能也不一样，这篇文章暂不涉及。

     乙酰胆碱烟碱型受体的认知作用

     脑内的烟碱型受体在认知功能中起着重要作用。

     例如，α7烟碱型受体缺失的转基因老鼠，无法持续地保持注意力，工作记忆能力也会受损。

     例如，精神分类患者大脑海马体内的α7烟碱型受体显著减少。科学家认为，海马体的一个作用是给感觉信息设置门槛。我们每时每刻都会接受海量的视觉、听觉、触觉等感觉信息，为了防止过载，海马会设置一个门槛，只有越过这一门槛的感觉信息才会进入意识，进一步处理，其他的信息会被过滤掉。

    

     精神分裂症患者的信息过载(右)

     精神分裂症的一个显著特征是感觉信息过载，也就是说海马的感觉门槛出了问题，这一问题是由患者海马α7烟碱型受体缺乏导致的。而α7烟碱型受体的激活剂或尼古丁可以显著改善精神分类患者感觉信息过载的缺陷。这也是精神分裂患者吸烟的原因。

     尼古丁如何作用于烟碱型受体？

     类似于体内的神经递质乙酰胆碱，尼古丁进入体内后也可以激活烟碱型乙酰胆碱受体，但它的作用方式不同于内源的乙酰胆碱。

     乙酰胆碱从轴突末梢释放出来后，存活的时间很短，几毫秒内就被乙酰胆碱酯酶分解。而尼古丁并不能被乙酰胆碱酯酶分解，它可以长期存在，长时间地作用于烟碱型受体。烟碱型受体的长时间激活，会导致结果它脱敏(desensitized )失活，即即使受体激活，离子通道也不再开放。这时，尼古丁的最终效果变成了拮抗剂。

    

     尼古丁引发的烟碱型受体脱敏

     雪上加霜的是，正常吸烟摄入的尼古丁量已经非常大。PET成像实验表明，三口雪茄摄入的尼古丁，可以占领脑内88%的a4β2烟碱型受体。而吸入半只雪茄，95%的a4β2烟碱型受体会被侵占。

     可以想象，平常抽一两根雪茄，尼古丁就会完完全全地、较长时间地霸占体内的烟碱型受体。再加上，吸烟者一般会频繁吸烟。这就导致吸烟者脑内的烟碱型受体长期地、频繁地、过量地被尼古丁占领。

    

     其后果除了烟碱型受体脱敏外，还会增加烟碱型受体的密度。这可能是生物体的补偿机制：既然现存的烟碱型受体已经不怎么灵敏了，还被大量占用着，那我就多表达些新的受体出来。

     尼古丁的霸占和脱敏，会导致烟碱型受体形同摆设，内源的乙酰胆碱释放后很难有机会结合烟碱型受体，也无法起到应有的作用。这肯定是吸烟损伤认知功能的原因之一，也肯定在戒烟的戒断反应中起了作用。

     长时间暴露于尼古丁，使烟碱型受体的脱敏和密度上调，在尼古丁对认知功能的影响中，起着重要且复杂的作用。

     例如，低浓度，短时间的尼古丁，可以增强认知功能。而过量的、长时间的尼古丁，则使认知功能受损。其原因可能就是因为过量长时间的尼古丁暴露，会使烟碱型受体脱敏。

     烟碱型受体的分布

     烟碱型受体通常分布在神经元的轴突末梢，轴突末梢是神经递质释放出神经元的地方，在突触结构中属于突触前。因此烟碱型受体的一个主要作用是调节包括其自身在内的神经递质的释放，这些神经递质包括兴奋性递质谷氨酸、抑制性递质GABA、奖励相关的递质多巴胺等等。

    

     烟碱型受体经常分布于突触前

     除了位于轴突末梢，烟碱型受体还有一个特殊的分布位点，背侧覆盖区内的多巴胺神经元上，位于突触结构的突触后。

     多巴胺是强化动物行为最重要的因素。尼古丁对吸烟行为的两种强化方式，也是通过多巴胺来实现的。

     在下篇文章中，我将详细介绍。

     主要参考文献：

     Cognitive Effects of Nicotine: Recent Progress. Current Neuropharmacology, 2018 (生物流系头条号签约作者)

    源网页  http://weixin.100md.com
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