《Drug and Alcohol Dependence》：β-Nicotyrine and e-cigarette abuse liability II: Behavioral economic demand and intracranial self-stimulation in rats
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β-尼古丁通过延长尼古丁作用时间可能增强ENDS的滥用潜力，动物实验显示其单独无强化作用但可提高尼古丁强化效能。
JR Smethells | S Wilde | P Muelken | AC Harris | MG LeSage
美国明尼苏达州明尼阿波利斯的Hennepin Healthcare Research Institute
摘要
背景
鉴于电子尼古丁输送系统（ENDS）的普及，了解导致ENDS滥用可能性的产品特性已成为公共卫生研究的重点。β-尼古丁（β-Nic）是ENDS气溶胶中一种普遍存在的成分（占比可达尼古丁的25%），这可能增加ENDS的滥用风险。先前的研究发现，临床相关浓度的β-Nic会延长尼古丁在大鼠体内的消除半衰期，并增强尼古丁的感知刺激效应，但其本身几乎没有或根本没有精神活性作用。本研究通过静脉自我给药（每天23小时）和颅内自我刺激（ICSS）实验范式，进一步评估β-Nic本身是否具有滥用潜力，或者它是否增强了尼古丁的滥用风险。
方法
我们研究了在药物自我给药过程中，β-Nic（占比超过尼古丁的25%）是否可以替代尼古丁（0.03 mg/kg/次），以及尼古丁和β-Nic的组合是否会影响尼古丁的习得行为和经济需求。同时，还使用ICSS方法评估了β-Nic单独使用或与尼古丁联合使用时的强化效果和厌恶效应。
结果
中等剂量的β-Nic（0.03 mg/kg/次）增加了对尼古丁的需求。然而，单独使用β-Nic无法维持自我给药行为，也不会影响ICSS反应，也不会改变尼古丁对ICSS的反应效果。
结论
β-Nic本身在静脉自我给药或ICSS模型中均没有滥用潜力，但它确实增强了尼古丁的强化效果。因此，β-Nic可能在ENDS的滥用风险中起作用，这对治疗和监管具有重要意义。
引言
“Monitoring our Future”调查显示，高中毕业生在过去30天内使用电子尼古丁输送系统（ENDS）的比例高于使用香烟的比例（分别为15%和2.5%；Meich等人，2022年）。这与2011年的情况形成鲜明对比，当时香烟的使用率（15.8%）远高于ENDS的使用率（1.5%；Arrazola等人，2015年）。因此，在短短十年间，ENDS已经取代香烟成为青少年形成“烟草使用障碍”（TUD）的主要途径。因此，了解导致ENDS滥用可能性的产品特性已成为公共卫生研究的重点（Kaondera-Shava等人，2024年；美国国家科学院，2018年）。
尼古丁（Nic）是导致TUD的主要成分（Benowitz，2010年；Benowitz等人，2016年）。然而，还有其他非尼古丁成分能够模拟或增强尼古丁对中枢神经系统（CNS）的作用，这些成分也可能促进ENDS的依赖性（Brennan等人，2014年；Hall等人，2014年；Hoffman和Evans，2013年；LeSage等人，2018年）。一个典型的例子是β-尼古丁（β-Nic），这种微量生物碱在ENDS气溶胶中的浓度远高于烟草烟雾（例如，是烟草烟雾中的50倍，或在ENDS气溶胶中占尼古丁含量的25%；Jacob等人，1999年；Martinez等人，2015年；Son等人，2018年）。β-Nic在ENDS气溶胶化过程中通过脱氢反应形成（Clayton等人，2009年），并在ENDS液体老化过程中通过氧化反应形成（Martinez等人，2015年；Wada等人，1959年）。我们实验室（Harris等人，2019年）和其他研究（Martinez等人，2015年；Son等人，2018a）发现，新开封的电子液体产生的气溶胶中β-Nic浓度可达到尼古丁含量的约13%，具体浓度取决于加热温度、ENDS输送方式、尼古丁浓度、吸食方式等因素（见Son等人，2018年）。氧化后，随着ENDS液体的老化，β-Nic在非气溶胶溶液中的浓度可增加到尼古丁含量的8%，在ENDS气溶胶中可达到尼古丁含量的25%（Martinez等人，2015年）。
β-Nic是抑制小鼠和人类体内负责尼古丁代谢的肝酶细胞色素P450（CYP450）亚型（CYP2A6和CYP2A13；Denton等人，2004年；Kramlinger等人，2012年；Shigenaga等人，1989年）的强效抑制剂，在高剂量下会减缓尼古丁的代谢（70 mg/kg，腹腔注射；St?lhandske和Slanina，1982年）。这些发现提出了一个关于β-Nic的假说（Abramovitz等人，2015年），即β-Nic通过减缓尼古丁代谢来影响ENDS的滥用风险。鉴于较慢的尼古丁代谢与更高的戒烟成功率相关（参见Jones等人，2022年的综述），他们认为β-Nic可能有助于将ENDS作为戒烟辅助工具。他们还提出，ENDS产品中较高的β-Nic含量可能会带来更高的满足感，从而增加ENDS的滥用风险。
我们开始评估β-Nic对大鼠尼古丁滥用风险的影响，以验证这一假说。最近的研究表明，在临床相关浓度（尼古丁含量的25%）下，β-Nic会减缓尼古丁的代谢，这表明β-Nic还抑制了介导尼古丁代谢的CYP2B1酶（Smethells等人，2025年）。本研究还评估了β-Nic是否具有主观效应，以及它是否改变了尼古丁在药物辨别实验中的辨别能力。具体来说，大鼠先接受生理盐水或含有β-Nic的尼古丁处理，然后通过正确选择药物杠杆获得食物奖励。在非常高的剂量（2.5 mg/kg）下，β-Nic仅能弱替代尼古丁，表明它本身几乎没有或完全没有感知效应。这与我们的体外研究结果一致，即β-Nic不与多种尼古丁乙酰胆碱受体（nAChRs）结合，包括在尼古丁辨别中起主要作用的α4β2 nAChR（Smith和Stolerman，2009年）。然而，当尼古丁与β-Nic联合使用时，在10分钟的预处理下，尼古丁的辨别能力得到增强。在60分钟的预处理下，β-Nic增强了尼古丁的感知刺激效应。这些结果表明，β-Nic本身几乎没有行为效应，但它可以增强尼古丁的主观效应和其他可能的行为效应。
本研究旨在通过静脉自我给药范式，探讨β-Nic是否增强了尼古丁的强化效果，或者它本身是否具有强化作用。这种范式被认为是评估滥用风险的黄金标准临床前模型，因为它模拟了人类自愿服药的行为（Mello和Negus，1996年）。在实验1a中，我们研究了β-Nic替代尼古丁的能力。实验1b采用行为经济学方法，评估β-Nic和尼古丁的组合是否比单独使用尼古丁更具强化效果。基于我们之前的发现（Smethells等人，2025年），我们假设β-Nic本身没有强化作用，但会通过降低需求弹性来增强尼古丁的强化效果。在第二个实验中，我们在颅内自我刺激（ICSS）模型中评估了β-Nic的效果，该模型可以测量药物在中等剂量下的强化/愉悦效应和高剂量下的厌恶/不愉悦效应（Fowler等人，2011年；Markou和Koob，1992年）。首先将β-Nic的效果与尼古丁和另一种烟草生物碱nornicotine（Nornic）（阳性对照）进行了比较（实验2a）。我们还使用10分钟和60分钟的预处理间隔，评估了β-Nic延长尼古丁效果的能力（实验2b）。基于我们之前的发现（Smethells等人，2025年），我们假设β-Nic会延长尼古丁在ICSS中的效果，而不会影响ICSS本身。
实验片段
动物
雄性和雌性Sprague-Dawley（SD；以前称为Envigo）大鼠（交付时体重分别为275克和225克；样本量见实验描述），单独饲养，可自由获取食物和水，置于温度（22°C）和湿度可控的房间内，光照周期为12小时循环（早上6点关灯）。大鼠分别被放置在操作室（实验1）或塑料笼子（实验2）中，并提供自由水源。
实验1a：β-Nic替代尼古丁自我给药
图1显示了在FR 2给药计划下，Sal、尼古丁和不同剂量β-Nic所获得的奖励次数。尼古丁维持的反应显著高于Sal（t10 = 9.12，p < 0.0001），但没有任何剂量的β-Nic能够达到这一效果。性别之间没有差异。
β-Nic对尼古丁自我给药习得的影响
达到习得标准的平均尝试次数在不同β-Nic剂量组之间没有显著差异（分别为12.31 ± 8.27、15.89 ± 8.1、13.63 ± 6.37、11.38 ± 3.89、13.38 ± 2.93、0.0075、0.03和0.3 mg/kg的β-Nic）
讨论
结果表明，β-Nic本身没有行为活性，这表现在它在自我给药过程中无法替代尼古丁（图1），并且对ICSS阈值没有影响（图5）。然而，当β-Nic与尼古丁联合使用时，它确实改变了尼古丁的强化效果，表现为反应次数的增加（图2B/C）以及尼古丁需求弹性的降低（α值和EV值降低，Pmax和Omax升高；表1，图3，图4）。相比之下，β-Nic并未改变尼古丁的其他效应
资金来源的作用
本研究得到了NIDA资助（R01-DA053608，Smethells JR作为项目负责人）和Hennepin Healthcare Research Institute的职业发展奖项（JRS、ACH、MGL）的支持。这些资助机构在研究设计、数据收集与分析或决定提交手稿发表方面没有参与。
未引用的参考文献
(Bardo等人，1999年；Caggiula等人，2009年；Trehy等人，2011年)
致谢
我们要感谢Sam Howard提供的优秀技术支持。
贡献
JRS提出了研究概念。JRS、MGL和ACH确定了实验设计和方案。SW和PM负责日常实验操作和数据收集。JRS监督了实验的实施并分析了数据。JRS起草了手稿，MGL和ACH提供了编辑意见和建议。所有作者都审阅了手稿草稿并批准了最终版本。
