TRPA1 plays a crucial role in nicotine-induced addictive like behaviors in male rodents

국문 초록 (Abstract)

니코틴은 신체에 유해한 영향을 미침에도 불구하고 흡연을 지속하도록 하는 담배에서 중독성을 가진 주요 성분이다. 니코틴 중독에 관한 많은 연구가 있음에도 불구하고 뇌의 여러 시스템이 니코틴 중독 기전에 관여하는 만큼 니코틴 중독은 연구자들에게 여전히 큰 과제로 남아있다. 현재까지 니코틴 중독 기전 연구는 주로 뇌의 니코틴성 아세틸콜린 수용체를 위주로 이루어졌다. 하지만, 최근 연구들에 따르면 니코틴이 transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1)과 직접적으로 상호작용하며, 기존에 니코틴성 아세틸콜린 수용체를 통해서만 일어난다고 알려진 니코틴에 의한 피부 및 기도자극 과정에서 TRPA1이 중요한 역할을 한다고 알려져 있다.
니코틴이 니코틴성 아세틸콜린 수용체와 같이 TRPA1을 직접적으로 활성화할 수 있기에 니코틴 중독에 TRPA1이 부분적으로 관여할 것으로 가설을 세웠다. TRPA1과 니코틴 의존성 사이의 관계를 알아보기 위해 TRPA1 길항제를 사용하여 조건장소선호도 시험, 정맥 자가투여, 미세투여 그리고 효소결합면역흡착측정법을 진행하였다. TRPA1 길항제인 A967079를 수컷 마우스에 전처치 하였을 때, 니코틴 유도 조건장소선호도 형성이 억제되었으며, A967079를 수컷 랫드에 전처치 하였을 때, 니코틴 정맥 자가투여가 저해되었다. 니코틴 재강화 시험에서 A967079를 수컷 마우스에게 전처치 하였을 때, 니코틴 유도 조건장소선호도의 재강화가 억제되었다. 효소결합면역흡착측정법을 진행하기 위해 조건장소선호도를 진행할 때와 같은 일정으로 수컷마우스에게 A967079와 니코틴을 투여한 후 뇌를 채취하였으며, 이를 이용하여 니코틴 유도 도파민 변화를 측정하였다. A967079를 전처치한 수컷 마우스의 측좌핵에서 니코틴 유도 도파민 증가가 억제되는 것이 확인되었으며, 복측피개영역에서의 니코틴 유도 도파민 증가에는 영향이 없었다. 더불어, 미세투여를 통한 측좌핵 특이적 A967079 투여가 니코틴 유도 조건장소선호도를 억제하는 것이 확인되었다. 종합적으로, 이러한 결과는 TRPA1이 측좌핵에서 니코틴성 아세틸콜린 수용체를 조절하여 니코틴 유도 중독 유사 행동 유발에 중요한 역할을 하는 것으로 여겨지며 니코틴 의존중독의 새로운 치료 타겟으로 작용할 가능성이 있음을 제시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Nicotine is the main addictive component of tobacco motivating continued use despite the harmful effects. There are many studies about nicotine addiction, nonetheless mechanism of nicotine addiction is still a challenging task for the researchers as so many brain systems are involved in it. To date, efforts have been made to understand the mechanism of nicotine addiction mainly focusing on nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) located in brain. However, recent studies have revealed that nicotine directly interacts with transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1), and that TRPA1 plays an important role in skin and airway irritation caused by nicotine, which was previously thought to be caused via nAChRs.
Since Nicotine could directly activate the TRPA1 like nAChRs, I hypothesized that the TRPA1, in part, mediates nicotine dependence in the brain. To investigate about the link between TRPA1 and nicotine dependence, conditioned place preference (CPP) test, intravenous self-administration (IVSA), microinjection and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) were conducted with TRPA1 antagonist.
Pretreatment with A967079, TRPA1 antagonist, significantly reduced nicotine nicotine-induced CPP in male mice and nicotine intravenous self-administration in male rats. In reinstatement test, pretreatment with A967079 significantly reduced nicotine primed reinstatement on nicotine-induced CPP in male mice. In ELISA, dopamine level changes caused by nicotine were assessed using the brain samples collected from the mice injected with the nicotine and A967079 as with CPP schedule. Pretreatment with A967079 lessened nicotine induced DA level increase in nucleus accumbens (NAc) but not in ventral tegmental area. Furthermore, A967079 pretreated specifically on NAc via microinjection attenuated nicotine induced CPP in male mice. Taken together, TRPA1 located in NAc, along with nAChRs, is critical for induction of nicotine-induced addictive like behaviors and could be a therapeutic target of nicotine dependence.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• 1. Nicotine 1
• 2. Neuropharmacology of nicotine 4
• 3. Mechanisms of nicotine-induced psychological dependence 6
• 4. Transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA 1) 9
• 5. Aims of study 12
• Ⅱ. Materials and methods 13
• 1. Animals 13
• 2. Drugs 14
• 3. Conditioned place preference (CPP) test 15
• 3.1 Induction of nicotine CPP
• 3.2 Extinction of nicotine induced CPP
• 3.3 Nicotine primed reinstatement of nicotine CPP
• 4. Intravenous self-administration (IVSA) 19
• 4.1 Apparatus
• 4.2 Food training
• 4.3 Food restriction
• 4.4 Intravenous catheterization surgery
• 4.5 Nicotine IVSA under fixed ratio (FR) schedule of reinforcement
• 5. Stereotaxic surgery for microinjection 24
• 6. Dopamine enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) 25
• 7. Statistics 27
• Ⅲ. Results 28
• 1. Nicotine-induced conditioned place preference in male and female mice 28
• 2. TRPA1 antagonist, A967079, attenuated nicotine induced conditioned place preference in male mice 31
• 3. Pretreatment with A967079 inhibited nicotine CPP reinstatement in male mice 34
• 4. Nicotine induced increase of dopamine level in NAc was suppressed by A967079 administration in male mice 37
• 5. Microinjection of A967079 into NAc inhibited nicotine induced conditioned place preference in male mice 39
• 6. Pretreatment with A967079 decreased nicotine self-administration in male rat under FR 5 schedule 41
• Ⅳ. Discussion 49
• 1. Pharmacological antagonism of TRPA1 by A967079 attenuated nicotine rewarding effect in male mice 51
• 2. TRPA1 could play a crucial role in nicotine rewarding effect and nicotine-induced dopamine increase in NAc 53
• 3. A967079, TRPA1 antagonist, reduced reinforcing effect of nicotine in male rats 55
• Ⅴ. Conclusion 57
• Ⅵ. References 58
• 논문요약 75