Electronic cigarettes, adolescents, and changes in neurobiology
电子烟、青少年和神经生物学的变化
基本信息
- 批准号:10599140
- 负责人:
- 金额:$ 37.08万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-05-01 至 2026-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Addictive BehaviorAddressAdolescentAmericanAntibodiesBasic ScienceBehaviorBehavioralBiological AssayBiological ModelsBrainBrain regionCellsCommunitiesComplementDataDevicesDiseaseDopamineDoseDrosophila acetylcholine receptor alpha-subunitElectrochemistryElectronic Nicotine Delivery SystemsElectronic cigaretteElectrophysiology (science)ExhibitsFaceFlavoringFluorescence MicroscopyFormulationGenerationsGoalsHumanKnowledgeLinkMeasuresMentholMethodsModelingMusNational Institute of Drug AbuseNeurobiologyNicotineNicotine DependenceOutcomePathway interactionsPeriodicityPoliciesPopulationPrefrontal CortexPsychological reinforcementPublic HealthResearchRewardsRiskRoleSaltsScanningSelf AdministrationSmokerSodium ChlorideSystemTestingUp-Regulationaddictionbasebrain cellcell typecombustible cigarettedopaminergic neuronelectronic liquidelectronic vapehigh risk populationin vivo Modelinnovationinterestmouse modelneuronal excitabilityneurophysiologyneurotransmissionnicotine rewardnicotine self-administrationnicotine usenovelpatch clampprenatalpreventable deathsmoking initiationsuccesstobacco productsvapervapingvapor
项目摘要
Project Summary/Abstract
There is a fundamental gap in the understanding of how electronic nicotine delivery systems (ENDS) al-
ter the adolescent brain. Adolescents are a high-risk population in regards to nicotine-containing products as
prenatal or early exposure triggers significant changes in the prefrontal cortex. With the growing popularity of
ENDS among American adolescents, there is a critical need to understand how ENDS devices alter neurobiol-
ogy to trigger addiction to nicotine. This is especially true given that ENDS are unique from combustible ciga-
rettes given the multitude of flavors and different nicotine formulations that are specific to only ENDS e-liquids.
Additionally, pod-based ENDS (i.e., Juul) contain a significantly higher concentration of nicotine compared to
combustible cigarettes and tank-based ENDS. Until this knowledge gap is closed, we face the risk of increased
smoking initiation, decreased cessation, and a cumulative effect of a growing population of lifelong smokers in
America. Our overall goal is to identify the key changes in neurobiology, specific to ENDS, in an adolescent
mouse model system that regulates nicotine reward and reinforcement. To address this, we will utilize a novel
contingent nicotine self-administration assay system that allows us to use the same e-liquid tanks and Pods
popular with adolescent ENDS users in a mouse model system. This will provide high translational value as we
can directly assess how ENDS directly alter neurobiology and neurophysiology.
We hypothesize that directly linking self-administration behavior to nAChR upregulation and changes in
neurophysiology will identify brain regions and cell-types that are critical for the initiation of nicotine addiction
and continued reinforcement. The rationale behind this comes from the applicant’s previous success in corre-
lating nicotine reward to nAChR upregulation. We will identify ENDS-specific changes in neurobiology with
three specific aims. First, we will utilize e-Vape nicotine self-administration assays in mice to examine initiation
and nicotine reinforcement of ENDS to examine the impact of nicotine dose, formulation, and flavors on vap-
ing-related behavior. Second, we will use the brains from the first aim to examine nAChR upregulation and
provide a direct link between self-administration behavior and nAChR upregulation. Third, we will examine
changes in neurophysiology via electrophysiology and fast-scan cyclic voltammetry.
This approach is innovative, in the applicant's opinion, because it establishes a direct correlation be-
tween vaping-related self-administration and nAChR upregulation as well as changes in neurophysiology in an
in vivo model and utilizes the exact same ENDS and e-liquids popular with human adolescent vapers. This is
complemented by the use of a novel mouse expressing α4-mCherry and α6-GFP nAChR subunits that allow
analysis of upregulation without the use of antibodies. The proposed research is significant, because it will
dramatically increase our knowledge of how ENDS contribute to addictive behavior. This would contribute sig-
nificantly to several of the priorities and interests of NIDA.
项目概要/摘要
对电子尼古丁传送系统(ENDS)如何运作的理解存在根本性差距。
青少年是使用含尼古丁产品的高危人群。
随着越来越受欢迎,产前或早期暴露会引发前额皮质的显着变化。
在美国青少年中,迫切需要了解 ENDS 设备如何改变神经生物学
鉴于电子尼古丁传送系统与可燃香烟不同,这一点尤其正确。
Rettes 具有多种口味和不同的尼古丁配方,仅适用于 ENDS 电子液体。
此外,与烟弹相比,基于烟弹的 ENDS(即 Juul)含有明显更高浓度的尼古丁。
在消除这种知识差距之前,我们将面临着可燃香烟和罐式电子尼古丁传送系统增加的风险。
开始吸烟、戒烟减少以及终身吸烟者人数不断增加的累积效应
美国。我们的总体目标是确定青少年神经生物学的关键变化,特别是 ENDS。
调节尼古丁奖励和强化的小鼠模型系统为了解决这个问题,我们将利用一种新颖的方法。
偶发性尼古丁自我管理检测系统,使我们能够使用相同的电子烟油罐和 Pods
在小鼠模型系统中受到青少年 ENDS 用户的欢迎,这将为我们提供很高的转化价值。
可以直接评估 ENDS 如何直接改变神经生物学和神经生理学。
我们认为自我给药行为与 nAChR 上调和变化直接相关
神经生理学将识别对引发尼古丁成瘾至关重要的大脑区域和细胞类型
并持续强化其背后的理由来自于申请人之前在相应方面的成功。
将尼古丁奖励与 nAChR 上调联系起来,我们将通过以下方法确定 ENDS 的神经生物学变化。
首先,我们将利用小鼠电子烟尼古丁自我给药测定来检查启动情况。
ENDS 的尼古丁强化,以检查尼古丁剂量、配方和口味对电子烟的影响
其次,我们将使用第一个目标的大脑来检查 nAChR 上调和
提供自我管理行为和 nAChR 上调之间的直接联系。第三,我们将检查。
通过电生理学和快速扫描循环伏安法改变神经生理学。
申请人认为,这种方法是创新的,因为它建立了直接相关性:
电子烟相关的自我管理和 nAChR 上调以及神经生理学的变化
体内模型并使用与人类青少年电子烟用户完全相同的 ENDS 和电子液体。
通过使用表达 α4-mCherry 和 α6-GFP nAChR 亚基的新型小鼠进行补充,使得
所提出的研究在不使用抗体的情况下进行上调分析具有重要意义,因为它将。
极大地增加我们对电子尼古丁传送系统如何导致成瘾行为的了解。
对 NIDA 的一些优先事项和利益有重大影响。
项目成果
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