神經元菸鹼乙酰膽鹼受體調節劑減少糖攝入量（2016）

鏈接全面研究

抽象

研究表明，過量攝取糖分會直接導致體重增加，加劇全球肥胖症的流行。有趣的是，研究發現，糖分攝取增加會反覆提高大腦中腦邊緣獎賞路徑——伏隔核（NAc）中的多巴胺水平，其作用機制與許多濫用藥物類似。我們發現，伐尼克蘭（一種經FDA批准的尼古丁乙醯膽鹼受體（nAChR）部分激動劑，能夠調節大腦中腦邊緣獎賞路徑中的多巴胺水平）可顯著降低蔗糖的攝取量，尤其是在長期攝取模式下。其他nAChR激動劑，如美卡拉明和金雀花鹼，也觀察到了類似的結果。此外，我們也發現，長期攝取蔗糖會增加伏隔核（一個與獎賞相關的關鍵腦區）中α4β2* nAChR的表達，並降低α6β2* nAChR的表達。綜上所述，我們的研究結果表明，像伐尼克蘭這樣的 nAChR 藥物可能代表了一種減少糖攝取的新治療策略。

引用： Shariff M, Quik M, Holgate J, Morgan M, Patkar OL, Tam V 等 (2016) 神經元尼古丁乙醯膽鹼受體調節劑減少糖攝取。 PLoS ONE 11(3): e0150270。 doi:10.1371/journal.pone.0150270

編輯：詹姆斯·埃德加·麥卡琴，英國萊斯特大學

收稿日期： 2015年9月30日；接受日期： 2016年2月11日；出版日期： 2016年3月30日

資料可用性：資料可從線上資料儲存庫www.figshare.com取得，其對應的 DOI 為：10.6084/m9.figshare.2068161。

資助：這些研究由以下機構資助：1. 澳洲研究理事會 – 撥款 ID FT1110884（授予 SEB），www.arc.gov.au；2. 國家健康與醫學研究理事會 – 撥款 ID 1049427（授予 SEB），www.nhmrc.gov.au；以及 3. 美國國立衛生院授予研究所（QCwC. ）。

利益衝突聲明：作者聲明不存在任何利益衝突。

1. 介紹

過量攝取糖分被認為是當前肥胖症流行的重要潛在因素之一，而肥胖症如今已成為全球現象[ 1 , 2 ]。事實上，研究表明，大量飲用蔗糖飲料會反覆提高伏隔核（NAc）中的多巴胺水平[ 3-6 ]，而多巴胺水平升高是濫用藥物的關鍵特徵[7-14 ]。此外，慢性間歇性攝取糖分會導致伏隔核中多巴胺D1受體的表達增加，伏隔核和紋狀體中多巴胺D2受體的表達減少[ 15-17 ]，以及伏隔核和尾狀核-殼核中多巴胺D3受體mRNA的增加。古柯鹼和嗎啡也會引起類似的改變[ 18-24 ]。

此外，間歇性攝取糖分後，伏隔核（NAc）中腦啡肽mRNA濃度會降低[ 25 ][ 17 ]，重複注射嗎啡[ 22 , 23 ]或古柯鹼依賴者[ 26 ]也觀察到了類似的現象。最後，在長期攝取蔗糖後戒斷期間，大鼠的多巴胺和乙醯膽鹼水平失衡，即多巴胺水平降低而乙醯膽鹼水平升高[ 27 ]，這與嗎啡、尼古丁和酒精等多種濫用藥物引起的改變相似[ 28-30 ] 。這進一步推動了對邊緣系統作為減少糖攝入的潛在治療標靶的研究。

邊緣系統是由包括伏隔核（NAc）和腹側被蓋區（VTA）在內的相互連接的腦結構組成的集合，負責編碼諸如對獎勵的預期和動機等情緒狀態[ 31 ]。研究表明，中腦邊緣系統對蔗糖線索表現出過度的激勵顯著性反應，這與糖的攝取有關[ 32-34 ] 。事實上，動物研究表明，長期攝取美味食物會導致大腦獎賞路徑發生改變，提示正常的獎賞加工穩態失衡[ 35,36 ]。

在分子層面上，伏隔核（NAc）膽鹼能中間神經元釋放的乙醯膽鹼（ACh）與神經元尼古丁乙醯膽鹼受體（nAChR）結合，調節多巴胺（DA）的釋放和強化行為[ 37 ]。有趣的是，蔗糖已被證明（儘管是間接的）可透過nAChR影響NAc中DA的釋放[ 38 ]，這表明nAChR是藥物治療的一個有前景的靶點。

儘管在包括伏隔核（NAc）在內的邊緣系統中已鑑定出多種nAChR亞型，但參與介導和維持蔗糖消耗的nAChR亞型尚不清楚。伐尼克蘭是α4β2*、α6β2*和α3β2*-nAChR的部分激動劑（*表示受體複合物中可能存在其他亞基），也是α7和α3β4*亞型的完全激動劑[ 39 , 40 ]，可減輕尼古丁渴和戒斷症狀[ 41 ]，並減少酒精攝取[ 42 ]。伐尼克蘭透過以下機制發揮戒菸功效：首先，適度增強伏隔核（NAc）中多巴胺（DA）的釋放；其次，透過競爭性阻斷nAChR結合位點來減弱尼古丁誘導的多巴胺釋放[ 43 , 44 ]。鑑於乙醯膽鹼與食慾有關，測試伐尼克蘭在減少蔗糖消耗方面的療效將是一件有趣的事。此外，測試其他 nAChR 藥物可能有助於確定潛在的 nAChR 亞基標靶。

2。材料和方法

2.1藥物

5% (w/v) 蔗糖溶液和 0.2% (w/v) 糖精溶液（Sigma，美國聖路易）以逆滲透自來水配製。伐尼克蘭（6,7,8,9-四氫-6,10-亞甲基-6H-吡嗪並[2,3- h ][3]苯並氮雜卓酒石酸鹽）、美卡拉明（N ,2,3,3-四甲基雙環[2.2.1]庚烷-2-胺鹽酸鹽）和(-)-金雀花鹼（S 花鹼）和(-)-金雀花鹼（S 花鹼）和(-)-金雀花鹼（S 花鹼）和(-)-金鹽酸鹽）和( -)-金雀花鹼（S. -1,2,3,4,5,6-六氫-1,5-亞甲基-8H-吡啶並[1,2 - a ][1,5]二氮雜辛-8-酮）購自 Tocris（英國布里斯托）。

2.2動物和住房

將5週齡雄性Wistar大鼠（183g±14g）（ARC，WA，Australia）分別飼養在通氣的雙層樹脂玻璃籠中。在實驗開始前的幾天，使大鼠適應各個住房條件，處理和逆光週期5天。將所有大鼠圈養在氣候控制的12-h逆轉光/暗循環（在9 am中關燈）室中，無限制地接近食物（標準大鼠食物）和水。實驗程序遵循ARRIVE指南，並經昆士蘭科技大學動物倫理委員會倫理委員會和昆士蘭大學動物倫理委員會批准，符合歐洲立法（歐洲共同體委員會24指令11月1986，86 / 609 / EEC）。

2.3 Intermittent-access兩瓶選擇飲用範例

間歇性5%蔗糖雙瓶選擇飲水範式改編自文獻[ 45 ]。所有液體均盛放在300毫升刻度塑膠瓶中，瓶口為不銹鋼材質，在暗週期開始後，透過籠子前方的兩個橡膠墊圈插入瓶口。同時呈現兩個瓶子：一個裝有水；另一個裝有5%（w/v）蔗糖溶液。每次呈現時，5%（w/v）蔗糖溶液瓶的位置交替，以控制側向偏好。分別在呈現液體後30分鐘、2小時和24小時稱量瓶子重量，精確到0.1克。同時測量每隻大鼠的體重，以計算每公斤體重攝取的蔗糖克數。在飼養適應期結束後的星期一，將大鼠（183 ± 14 g，n = 10–12）分別給予一瓶5% (w/v)蔗糖溶液和一瓶水。 24小時後，將蔗糖溶液瓶更換為另一瓶水，供大鼠繼續飲用24小時。此流程在周三和周五重複進行；其餘時間大鼠均可自由飲水。在大鼠維持穩定的5% (w/v)蔗糖溶液基線飲水量（20 ± 5 g/kg）後，開始給藥。給藥分為兩個階段：(a) 短期暴露組[約4週（13次飲水）]；(b) 長期暴露組[約12週（37次飲水）]。藥物測試開始時，短期暴露組大鼠的平均體重為373 ± 26 g，長期暴露組為550 ± 48 g。依照所述方法給予 nAChR 激動劑、拮抗劑和載體。

為了比較使用間歇性進入方案與連續進入方案的動物的自願基線蔗糖消耗，將10週齡Wistar大鼠的單獨組（n = 5）維持在5的連續進入4％蔗糖方案上。週。在實驗期間，這些大鼠每週7天，每天小時接觸一瓶5％蔗糖和一瓶水24。每天稱量蔗糖和水瓶（與稱重的瓶子的56總次數）以計算蔗糖攝入量和偏好。最近還記錄了動物體重。每天交替放置蔗糖瓶以控制側面偏好。

此外，為了確定伐尼克蘭對無熱量甜味劑的消耗的影響，根據本文所述的間歇接入方案，將糖精0.2％（w / v）呈遞給單獨的一組大鼠（n = 10）。從糖精消耗開始的4週，使用所述劑量的拉丁方將大鼠施用伐尼克蘭。最後，將指定用於放射自顯影的蔗糖間歇進入方案的另一組大鼠通過斷頭處死，並迅速取出腦，在乾冰上在異戊烷中冷凍並儲存在-80℃。然後使用設定在-8至-15℃的低溫恆溫器（Leica Microsystems Inc.，Deerfield，IL）將腦在紋狀體水平切片（20μm）。將切片解凍安裝在聚-L-賴氨酸包被的載玻片上，乾燥並在-80℃下儲存直至用於放射自顯影。消耗水的大鼠（即沒有蔗糖）用作對照。

2.4治療計劃

將Wistar大鼠分為10-12只一組。短期飲水組和長期飲水組大鼠，採用拉丁方設計，分別給予每隻大鼠伐尼克蘭（溶劑、0.3、1和2 mg/kg）。此外，在一組大鼠（n = 8）中，記錄伐尼克蘭給藥後各時間點的食物消耗量，精確到0.1克。隨後，待其飲水量恢復至基線後，依上述方法給予美卡拉明（溶劑、0.5、1和2 mg/kg）。另一組大鼠中，以拉丁方設計給予(-)-金雀花鹼（溶劑、2和4 mg/kg）。最後，另一組短期飲用糖精的大鼠，依上述方法給予伐尼克蘭。根據拉丁方設計，每隻大鼠均作為自身對照。本研究使用的劑量與現有文獻中使用的劑量一致[ 46-51 ]。

在呈現蔗糖和水瓶之前，將所有藥物溶解在鹽水中並以1 ml / kg，30 min的體積皮下（sc）注射給藥。在每次注射前立即製備所有藥物溶液。

2.5 ¹²⁵I-Epibatidine放射自顯影

依照先前報導的方法[ 52 ]進行 ¹²⁵ I-依匹巴汀（2200 Ci/mmol；Perkin Elmer Life Sciences，美國麻薩諸塞州波士頓）的結合實驗。將玻片在含有50 mM Tris（pH 7.5）、120 mM NaCl、5 mM KCl、2.5 mM CaCl ₂ 和1.0 mM MgCl _{2 的緩衝液中於22°C預孵育15分鐘。然後在有或無α-芋螺毒素MII（α-CtxMII）（100 nM）的情況下，將玻片與0.015 nM }^125 I-依匹巴汀孵育40分鐘。之後，洗滌、乾燥玻片，並以 ^125 I微量標準品（GE Healthcare，英國白金漢郡查爾方特聖吉爾斯）曝光於柯達MR膠片上5-7天。在 100 μM 尼古丁存在下評估非特異性結合，結果與薄膜空白相似。

2.6多巴胺轉運體放射自顯影

^使用125I -RTI-121（2200 Ci/mmol；Perkin Elmer Life Sciences，波士頓，MA，USA）測定多巴胺轉運體 (DAT) 的結合，如前所述 [ 53 ]。解凍後的切片在 50 mM Tris-HCl（pH 7.4）、120 mM NaCl 和 5 mM KCl 中於 22°C 預孵育兩次，每次 15 分鐘，然後在含有 0.025% 牛血清白蛋白、1 μM 氟西汀和 50 pM ^125I -RTI-121 小時孵育。氟西汀用於阻斷血清素轉運蛋白的非特異性結合。切片在0°C下用緩衝液洗滌4次，每次15分鐘，再用冰水洗滌2次，風乾後，用柯達MR膠片和¹²⁵ I-microscale標準品（GE Healthcare）曝光2天。諾米芬辛（100 μM）用於確定非特異性結合。

2.7數據分析

使用GE醫療公司的ImageQuant程序測定放射自顯影膠片的光密度值。從總組織結合量中減去背景組織值，以評估放射性配體的特異性結合。然後，利用 ^125 I標準品繪製的標準曲線，將特異性結合值轉換為fmol/mg組織。確保樣品的光密度讀數在線性範圍內。

使用GraphPad Prism 6（Graph Pad Software Co.，San Diego，CA，USA）進行所有統計和曲線擬合。使用非配對t檢驗分析，單因素方差分析（ANOVA），然後進行Newman-Keuls多重比較檢驗或雙向ANOVA，然後進行Bonferroni事後檢驗，進行統計學比較。 p≤0.05的值被認為是顯著的。所有值均表示為所示動物數的平均值±SEM，每隻動物的釋放值代表來自6-15切片的1-2信號的平均值。

3。結果

3.1 Varenicline使用間歇訪問兩瓶選擇範例降低蔗糖消耗量

為了研究伐尼克蘭對短期（4週）和長期（12週）攝取蔗糖的大鼠的影響，我們採用了間歇性雙瓶選擇飲水範式[ 54 ]。在短期攝取蔗糖的大鼠（圖1A ），皮下注射伐尼克蘭可降低蔗糖攝取量[ F (3, 33) = 3.8, P < 0.05]。事後分析顯示，僅2 mg/kg劑量顯著降低了蔗糖攝取量。相反，在長期攝取蔗糖的大鼠中（圖1B），雖然伐尼克蘭降低了蔗糖攝取量[F(3, 24) = 15.24, P < 0.0001 ]，但事後分析顯示，與溶劑對照組相比，1 mg/kg和2 mg/kg劑量均以劑量依賴的方式顯著降低了蔗糖攝取量。此外，全身性伐尼克蘭在所有測試時間點和所有有效劑量下，無論短期或長期，均未影響飼料攝取量。有趣的是，在短期（4週）攝取糖精的大鼠中皮下注射伐尼克蘭（圖1C）可降低糖精攝取量[ F (3, 24) = 5.67, P < 0.05]。事後分析顯示，僅2 mg/kg劑量顯著降低了糖精攝取量。在上述所有情況下，30分鐘時間點均觀察到顯著差異，而2小時和24小時時間點未觀察到顯著差異。

原始圖像（603KB）

圖1。使用間歇訪問兩瓶選擇範例長期暴露於大鼠的蔗糖（12週）增加了伐尼克蘭的功效。

短期（4週）蔗糖暴露後，伐尼克蘭（2 mg/kg）顯著降低了蔗糖的攝取量（圖1A）。而長期（12週）蔗糖暴露後，伐尼克蘭（1 mg/kg和2 mg/kg）均顯著降低了蔗糖的攝取量（圖1B ）。短期（4週）糖精暴露後，伐尼克蘭（2 mg/kg）顯著降低了糖精的攝取量（圖1C）。數值以平均蔗糖攝取量（g/kg）±標準誤（SEM）表示（重複測量變異數分析，隨後進行Newman-Keuls事後檢定）。 *，P < 0.05；**，P < 0.01，與溶劑對照組相比，n = 10–12。

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0150270.g001

此外，與伐尼克蘭對短期（4週）間歇性攝取蔗糖動物的蔗糖和糖精攝取量的影響相反，伐尼克蘭並未降低短期（4週）持續攝取蔗糖動物的蔗糖攝取量（數據未顯示）。值得注意的是，經非配對雙尾t檢定（t = 4.025，df = 13，P < 0.01）顯示，間歇性攝取組大鼠在首次餵食蔗糖瓶的前30分鐘內攝取的蔗糖量顯著高於持續攝取組大鼠。因此，本研究的所有後續實驗均採用間歇性攝取方案。在所有情況下，飲水量均未受到影響。

3.2 Mecamylamine，一種非競爭性，非選擇性nAChR拮抗劑，使用間歇訪問兩瓶選擇範例減少蔗糖消耗

接下來，我們研究了非競爭性、非選擇性 nAChR 拮抗劑美卡拉明對上述間歇性雙瓶選擇範式中蔗糖消耗的影響。美卡拉明降低了短期 [ F (3, 33) = 5.9，P < 0.01，30 分鐘；F (3, 33) = 10.91，P < 0.001，2 小時]和長期[ F ( 3, 21) = 4.6 ， P < 0.05，30 分鐘；小時]蔗糖消耗量。事後分析顯示，2 mg/kg 劑量顯著降低了短期（圖 2A）和長期（圖 2B）攝取蔗糖大鼠在 30 分鐘時間點的蔗糖消耗量，並在 2 小時時間點也觀察到類似結果。此外，1 mg/kg 劑量在 2 小時時間點也顯示出顯著的短期蔗糖消耗量降低。在 24 小時時間點，測試劑量均未影響蔗糖消耗量。在任何時間點和劑量下，飲水量均未受到影響。

圖2。使用間歇性接種兩瓶選擇範例，美加明顯著降低了蔗糖短期（4週）和長期（12週）的蔗糖攝入量。

美卡拉明（2 mg/kg）顯著降低了短期（4週）和長期（12週）蔗糖暴露大鼠的蔗糖消耗量（圖2A和2B）。數值以平均蔗糖消耗量（g/kg）±標準誤（SEM）表示（重複測量變異數分析，隨後進行Newman-Keuls事後檢定）。 *，P < 0.05；**，P < 0.01；***，P < 0.001，與溶劑對照組相比，n = 12。

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0150270.g002

3.3 Cytisine使用間歇訪問兩瓶選擇範例減少蔗糖消耗

第二組大鼠接受了β2選擇性nAChR激動劑(-)-金雀花鹼的測試。金雀花鹼顯著降低了短期[ F (2, 22) = 7.18，P < 0.01，30分鐘；F (2, 22) = 6.82，P < 0.01，2小時]和長期[ F (2,20) = 19.43，P < 0.0001，30分鐘；F (2,20) = 12.94，P < 0.001，2小時]蔗糖攝取量。事後分析顯示，4 mg/kg劑量的金雀花鹼在30分鐘時間點（圖3A）和長期（圖3B）蔗糖攝取量時間點（圖3B）均顯著降低了蔗糖攝取量，在2小時時間點也觀察到了顯著降低。在所測試的劑量下，24小時時間點的蔗糖消耗量未受影響。此外，在任何時間點和劑量下，飲水量均未受影響。

圖3。使用間歇訪問兩瓶選擇範例，Cytisine顯著降低了蔗糖短期（4週）和長期（12週）的蔗糖攝入量。

金雀花鹼（4 mg/kg）顯著降低了短期（4週）和長期（12週）蔗糖暴露大鼠飲水開始後的蔗糖消耗量（圖3A和3B）。數值以平均蔗糖消耗量（g/kg）±標準誤（SEM）表示（重複測量變異數分析，隨後進行Newman-Keuls事後檢定）。 *，P < 0.05；**，P < 0.01；***，P < 0.001，與溶劑對照組相比，n = 12。

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0150270.g003

3.4暴露於短期（4週）和長期（12週）蔗糖消耗增加α4β2並降低伏隔核中α6β2 nAChR亞型結合

紋狀體包含兩種主要的 nAChR 亞型，分別為 α4β2* 和 α6β2* [ 55 ]。為了確定長期蔗糖處理如何改變腦內 α4β2* 和 α6β2* 亞型的表達，我們測量了在有無 α-CtxMII（一種 α6β2* nAChR 阻斷劑）存在下^125I-依匹巴汀的結合情況（圖 4A 和 4B）。在 α-CtxMII 存在下測得的結合量代表 α4β2* nAChR 的結合量，而總結合量與 α4β2* nAChR 結合量差則定義為 α6β2* nAChR 的結合量。在短期和長期蔗糖處理動物的伏隔核（NAc）中，α4(非α6)β2* nAChRs均顯著增加（非配對t檢定；p值分別為0.024和<0.0001）。相反，α6β2* nAChRs（圖4C和4D）在短期（非配對t檢定；p = 0.028）和長期（非配對t檢定；p = 0.0035）蔗糖處理後均顯著降低。最後，我們也透過^{125} I-RTI-121結合法比較了多巴胺轉運蛋白（DAT）的結合情況，以評估蔗糖處理大鼠多巴胺轉運的調節情況。短期（4 週）和長期（12 週）均未觀察到顯著變化（非配對 T 檢定；p 分別為 0.290 和 0.263）。

圖4。長期蔗糖攝入量（12週）增加α4（非α6）β2* nAChR並降低大鼠伏隔核（NAc）中的α6β2* nAChR水平。

在間歇性雙瓶選擇範式中，短期（4週）和長期（ 12週）蔗糖暴露後，使用^{125} I-依匹巴汀結合法對α4(非α6)β2* nAChR結合進行定量分析，結果顯示，在有無α-CtxMII存在的情況下，α4(DβR6) nAChR（C和D）則顯著減少。以 ^125 I-RTI-121結合法測定的多巴胺轉運體（DAT）在短期（4週）和長期（12週）暴露後均未顯示任何顯著變化（分別為E和F）。每個數值代表每組四隻動物的平均值±標準誤。與載體處理組大鼠相比，差異顯著性：****p<0.0001，**p<0.01，*p<0.05。

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0150270.g004

4。討論

本研究表明，在間歇性雙瓶選擇範式中，全身性給予伐尼克蘭可劑量依賴性地降低蔗糖攝取量，尤其是在長期攝取蔗糖後。已知伐尼克蘭是神經元α4β2*、α6β2*和α3β2*-nAChR的部分激動劑，也是α7和α3β4*-nAChR亞型的完全激動劑[ 39 , 40 ]，可降低尼古丁渴求和戒斷症狀[ 41 ]，並在動物實驗中攝取 [ 42 ]。此外，伐尼克蘭已被證實可透過伏隔核（NAc）發揮作用[ 56 ]，伏隔核是大腦邊緣獎賞路徑的關鍵區域。先前的研究表明，飽腹進食會增加伏隔核中的乙醯膽鹼（ACh）水平[ 57 ]，尤其是在攝取蔗糖的情況下[ 58 ]。有趣的是，邊緣系統（尤其是伏隔核）中多巴胺（DA）和乙醯膽鹼（ACh）平衡的失調，已被發現是驅動和維持濫用物質成癮行為的因素[ 59 , 60 ]。值得注意的是，在短期持續雙瓶選擇範式中，伐尼克蘭並未影響蔗糖的攝取量，這表明間歇性攝取蔗糖可能導致伐尼克蘭有效作用的神經系統變化。然而，還需要未來的研究來證實這一點。此外，值得注意的是，伐尼克蘭不僅降低了蔗糖的攝取量，也降低了糖精的攝取量，且不影響飲水量，這表明對甜食的適口性非常重要，尤其可能與邊緣系統有關。此外，在更長時間（12週）的蔗糖暴露後，低劑量伐尼克蘭與高劑量伐尼克蘭在降低蔗糖攝取量方面同樣有效。這種差異性反應可能歸因於本研究中觀察到的α4β2亞基nAChR結合的變化。

我們也觀察到，非選擇性非競爭性nAChR拮抗劑美卡拉明可降低蔗糖攝取量。我們的發現與近期一項研究結果相符，該研究發現美卡拉明可降低巴甫洛夫式糖的獎勵動機[ 61 ]和操作性自我給藥行為，儘管需要更高的劑量[ 62 ]。此外，體外將美卡拉明應用於伏隔核(NAc)可降低生長素釋放肽介導的伏隔核多巴胺釋放[ 63 ]。在東歐國家作為戒菸輔助藥物Tabex銷售的β2選擇性nAChR激動劑金雀花鹼也能降低蔗糖攝取量。然而，一項早期研究金雀花鹼對乙醇攝取量影響的報告得出結論，金雀花鹼（3 mg/kg，皮下注射）並未降低自願蔗糖攝取量[ 64 ]。除了潛在的物種差異[ 65 ]之外，我們的實驗與Sajja和Rahman（2011）所報告的實驗在程序上也有許多差異。最顯著的是，Sajja和Rahman（2011）使用的最高劑量較低（3 mg/kg），而我們的研究中使用的是4 mg/kg。然而，這些因素是否會導致觀察到的差異，目前尚不清楚。

此外，值得注意的是，在本研究中，美卡拉明和金雀花鹼降低蔗糖消耗的效果持續時間更長（2小時對比30分鐘），這可能是由於美卡拉明和金雀花鹼靶向的nAChR亞基範圍比伐尼克蘭更廣[ 66 , 67 ]。此外，美卡拉明和金雀花鹼與伐尼克蘭不同的藥物動力學特性也可能對此有所貢獻。然而，這些可能性尚屬推測，需要在未來的研究中進行驗證。此外，由於本研究中使用的伐尼克蘭（0.3–2 mg/kg）、美卡拉明（0.5–2 mg/kg）和金雀花鹼（2–4 mg/kg）的劑量與先前研究中使用的劑量相似，即伐尼克蘭（0.3–3 mg/kg）、美卡拉明（0.5–4 mg/kg）和金雀花鹼（175–5–4 mg/kg）和金雀花鹼（195–5–4 mg/kg）和金雀花鹼（65–5–5–4 mg/kg）和金雀花鹼（105 / kg）] ，因此可以排除噁心或運動影響。

觀察到不僅部分激動劑伐尼克蘭和金雀花鹼，而且拮抗劑美卡拉明也能降低蔗糖消耗，這可能有助於深入了解β2* nAChR藥物發揮作用的分子機制。一種可能的解釋是，這涉及nAChR脫敏。雖然乙醯膽鹼和nAChR激動劑最初導致nAChR活化這一點已基本得到證實，但隨後會迅速發生分子修飾，導致通道關閉和受體阻斷或脫敏[ 71-73 ] 。有研究表明，尼古丁和尼古丁受體藥物透過尼古丁受體脫敏發揮其整體行為效應，這至少部分解釋了它們在鎮痛、抗憂鬱、戒菸等方面的作用機制[ 74-76 ]。如果 nAChR 激動劑是透過阻斷受體發揮其有益作用，那麼從臨床角度來看，拮抗劑可能會更有用。或者，部分 nAChR 激動劑，例如伐尼克蘭，可能具有更有效的治療效果。

在本研究中，我們也發現長期攝取蔗糖會導致伏隔核（NAc）中α4β2* nAChR受體增加，而α6β2* nAChR受體減少。有趣的是，尼古丁的給藥也會導致α4β2*和α6β2* nAChR水平發生類似的改變，且改變幅度與本研究蔗糖引起的改變相似[77-79 ] 。儘管其機制尚未完全闡明，但有研究顯示α4β2*和α6β2* nAChR的變化與尼古丁的強化和自我給藥有關[ 80-84 ]。類似地，攝取蔗糖引起的nAChR變化可能與蔗糖的成癮性有關。值得注意的是，目前尚不清楚觀察到的α4β2*和α6β2* nAChR水平的變化是由於蔗糖的適口性還是由於熱量攝取增加所致。雖然在本研究中，伐尼克蘭對糖精和蔗糖的攝取量有相似的影響，這表明適口性可能是合理的解釋，但仍需進行進一步的研究，以排除熱量攝取增加作為nAChR表達量變化的潛在原因。這也有助於闡明本研究中觀察到的受體變化背後的機制。就糖的攝取以及更廣泛意義上的食物攝取而言，這些食物的成癮性仍存在爭議。事實上，Hebebrand及其同事[ 85 ]最近的一篇綜述闡明了食物成癮與更常用的飲食成癮之間的細微差別。儘管存在這些推測，但與糖攝入量相關的行為和神經關聯表明，中腦邊緣通路是藥物治療幹預的一個有吸引力的目標。

總之，對nAChR的藥理學乾擾影響蔗糖消耗。此外，基於所測試的各種nAChR激動劑和拮抗劑，我們得出結論，β2* nAChR參與介導對蔗糖消耗的藥理學作用。我們證明蔗糖介導α4β2*的增加和NAc中α6β2* nAChRs的減少，表明該區域是調節蔗糖消耗的高度合理的候選物。需要進一步研究以驗證NAc在調節蔗糖消耗行為中作為nAChR的函數的推定作用。最後，我們的研究提出了一種用於減少糖消耗的完全新穎的推定治療策略。

支持信息

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S1表。伐尼克蘭治療的標準食物消耗量。

DOI：10.1371 / journal.pone.0150270.s001

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致謝

作者要感謝Carla Campus在這些研究中提供的出色技術支持。

作者貢獻

構思並設計了實驗：MS SEB JH MM MQ。進行實驗：MS MQ JH MM OLP VT AB。分析數據：MS MQ VT AB OLP。供稿試劑/材料/分析工具：MS MQ SEB AB JH MM OLP。寫了這篇論文：MS MQ SEB MM AB JH OLP。

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