Nat Chem Biol :让戒烟更容易!科学家提出加速体内尼古丁降解新方案,“无任何副作用”

2021-01-25 学术头条 生物探索

戒烟,是当代许多人2021年新年计划清单上的第一项,但是对于大多数吸烟者而言,“尼古丁成瘾”使他们很难抑制吸烟的欲望。

戒烟,是当代许多人2021年新年计划清单上的第一项,但是对于大多数吸烟者而言,“尼古丁成瘾”使他们很难抑制吸烟的欲望。而且,他们在戒烟阶段也往往会因为逃避“戒断症状”而再度吸烟。

一直以来,为使吸烟者可以科学地戒除对香烟的依赖性,许多科研团队在不同研究方向上进行攻关,并取得了一定成效。

近日,一项来自美国西密歇根大学科研团队的突破性研究,为潜在的戒烟解决方案奠定了基础。相关论文以“A cytochrome c is the natural electron acceptor for nicotine oxidoreductase”为题,于近日发表在科学期刊《自然-化学生物学》(Nature Chemical Biology)上。

据论文描述,研究人员提出了一种利用酶来降解体内尼古丁的新方案,这种方式可以将尼古丁从人体系统中清洗掉而没有任何副作用。

戒烟,怎么这么难?

几乎每个人都知道,吸烟会危害健康,但这种“普遍的认知”并没有让吸烟者的戒烟过程变得更容易。

令人戒烟难的始作俑者是尼古丁。在大脑内部,尼古丁会触发释放使人们感觉良好的化学物质,使大脑产生“舒服”的感觉,因此人们可能会选择香烟作为一种快速而可靠的方式来改善视力、缓解压力和放松身心。

由于尼古丁一遍又一遍地刺激大脑,吸烟者的大脑已经习惯于周围有尼古丁。随着时间的流逝,尼古丁会改变吸烟者大脑的运作方式,使他们认为似乎只需要尼古丁就可以感觉良好,这就是造成抽烟上瘾的主要原因。

无论是终生吸烟还是偶尔吸烟的人,戒烟都非常困难。因为当人们停止吸烟时,人们的大脑会控制人的情绪,使人变得烦躁。同时,戒烟也会导致吸烟者的身体出现难以忍受的戒断症状。

戒断症状是指吸烟者在停止吸烟或减少吸烟量后,产生一系列不易忍受的症状和体征,包括吸烟渴求、焦虑、抑郁、不安、头痛、唾液腺分泌增加、注意力不集中、睡眠障碍、血压升高和心率加快等,部分戒烟者还会出现体重增加。

这种戒断症状会引起消化系统、循环系统、神经系统和内分泌系统的不同症状。精神、神经系统会出现神疲、乏力、寝食难安。在戒断中期,严重时会有焦虑、躁狂,甚至抑郁等情况发生。

为了使人们能够更好地戒除烟草,科学家们已经发现了一些戒烟药物,这为人们提供了一种安全的方法,使戒烟者习惯于大脑中没有那么多的尼古丁。

纠正此前研究

此前,科学家在一项研究中发现,通过对尼古丁上瘾的小鼠注射一种实验室工程形式的 NicA2 酶(这种酶在烟草地里发现的细菌中自然存在),可以成功戒除它们的烟瘾。这些小鼠没有任何复发的迹象,也没有出现任何戒断症状,这项研究一度在 2018 年引起了全球轰动。

但是,这项研究存在一个问题。研究人员为小鼠使用 NicA2 酶时,尼古丁降解得非常缓慢,他们不得不使用大量 NicA2 酶才能看到这些有益的效果。这就意味着这些效果或许将永远无法将其转化为人类身上。

而且,NicA2 酶需要一个电子受体才能降解尼古丁。西密歇根大学副教授 Ricky Stull 博士在实验室助理 Chris Clark 和其他合作者的帮助下发现,研究人员错误地认为分子氧是酶的电子受体。

这也正是 Stull 博士团队研究的重要结论,他们纠正了一项动物研究的致命缺陷。这种缺陷主要是由于研究人员错把分子氧而不是细胞色素 c 作为电子受体。

正在攻读化学工程和生物化学专业的学士学位 Clark 说:“这项研究的结果表明,分子氧不是酶的受体。相反地,我们发现了一种细胞色素蛋白,它是电子传递链的一部分,通常用于在细胞内产生能量,是天然的电子受体。我们发现,如果使用细胞色素 c 作为电子受体,只需要更少的 NicA2 就能降低尼古丁上瘾带来的影响。”

对于数百万知道吸烟有害健康,但是仍在努力戒烟的烟民来说,这一结果可能具有里程碑意义。

Stull 博士表示:“我认为对这一应用受益最大的是那些试图戒烟的人,他们有很高的复发风险。”

他举例说,有人试图戒烟,但是会在与朋友的社交活动中再次抽烟。一般来说,将尼古丁重新引入体内会引发他们的大脑上瘾。如果他们在再次接触时已经接受了这种基于 NicA2 酶的治疗,尼古丁实际上不会到达他们的大脑,这将阻止他们再次上瘾。

关于为什么这种酶能够在不触发戒断反应的情况下降低血液中尼古丁浓度,还需要做出进一步的研究。下一步,科学家们将通过测试来验证 Stull 和 Clark 的研究是否可行。

Clark 表示:“这是第一次由研究证实,分子氧不是这个家族中酶的天然电子受体的案例。” 这样的发现使他对这个领域感到兴奋。

兴趣,是最好的老师

Clark 在高中时对课堂感到无聊和不感兴趣,因此学业成绩不佳。由于 GPA 偏低,他在第一次尝试申请学校时没有被大学接受。他在一所社区大学上了几门课,并坚持不懈地学习,在之后的第二次尝试中被录取,并计划成为一名化学工程师。随着他接触到更多涉及生命系统的课程,他对于该学科的兴趣也在逐渐发展。

关于生命科学方面,Clark 表示:“我发现生命科学的复杂性并不受限于生命科学中常见的一些规则,因为它非常复杂,而且总是在不断进化,这非常吸引人。生命科学之所以令人兴奋,是因为有时我们自以为我们知道的规则是完全错误的。”

通过拓宽视野并在西密歇根大学进行多元化的科学研究,Clark 也为潜在的救命疗法的发展做出了贡献。

Clark 说:“吸烟是世界上可预防疾病的主要原因。如果我们能找到一种新的治疗方法,帮助人们摆脱尼古丁上瘾或烟草使用,那么我们将对人类的健康产生巨大的有利影响。”

我们相信,未来随着这项研究的进一步发展,利用化学物质进行科学戒烟,同时不产生戒断反应的方法,会惠及每一位想要成功戒烟的人。

原始出处:

Mark Dulchavsky , Christopher T Clark , James C A Bardwell , et al.A cytochrome c is the natural electron acceptor for nicotine oxidoreductase.Nat Chem Biol. 2021 Jan 11. doi: 10.1038/s41589-020-00712-3.

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  1. 2021-01-27 言西早

    戒烟,是当代许多人2021年新年计划清单上的第一项。

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