动物模型构建与评估丨小鼠尼古丁蒸汽暴露诱导尼古丁成瘾模型

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《动物模型构建与行为学评估》V1.0共计约540页， 主要围绕生物医学领域中动物实验的核心方法，详细介绍了如何通过构建动物模型来研究疾病机理，并且使用行为学评估手段验证这些模型的有效性。书中的内容适用于研究人员在进行神经科学、药理学、生物医学等领域的实验时，理解和运用动物模型这一重要工具。

慢性蒸汽暴露（CVE）范式

一般会使用特制的烟雾暴露箱，该装置能够将含有尼古丁的蒸汽均匀地分布在箱体内，使小鼠可以在特定的环境中吸入尼古丁蒸汽。将小鼠放置在烟雾暴露箱中，设定一定的尼古丁蒸汽浓度和暴露时间。例如，可设定尼古丁蒸汽浓度为10-30mg/m³，每天让小鼠暴露2-4小时，持续数周，如4-8周。

能够较好地模拟人类吸烟时吸入尼古丁的过程，使小鼠暴露于气态的尼古丁环境中，更符合实际的吸烟场景；但需要专门的设备来产生和控制尼古丁蒸汽浓度，且小鼠可能会对烟雾环境产生应激反应，影响实验结果。

具体步骤：

慢性蒸汽暴露是使用基于真空的蒸汽暴露系统进行的。动物被放置在密封的家笼中，与它们的标准居住同笼伙伴一起，每天8小时（每周5天，从周一至周五的9:00-17:00），之后再返回到它们的标准家笼中。密封笼子通过下游真空泵（流速为16升/分钟）持续接收干净的室空气，并且一个计算机控制的电子尼古丁输送系统会在预定义的喷雾间隔（2、5、10、15和60分钟）内提供蒸汽（3秒，200°C）。在整个蒸汽暴露过程中，小鼠可以在家笼内自由移动，并可随意获取食物和水。为探究CVE范式的最佳条件，可利用5组小鼠分别暴露于五种不同的尼古丁蒸汽喷雾间隔（2、5、10、15或60分钟）之一或空气对照下，持续数周。行为测试在第3周后进行。通过三个验证的尼古丁效应输出指标来评估：每周暴露期间体重的变化、运动活动性的变化以及触觉异常痛觉的表达。

Fig1慢性蒸汽暴露在小鼠中的剂量依赖效应

(A)CVE频率可视化

对单个8小时的暴露会话内评估的不同尼古丁（NIC或N）暴露频率进行了可视化展示。每次尼古丁暴露由一条黑线表示。六种给药范式包括：空气对照（AIR，0次暴露）；60分钟间隔（8次暴露）；15分钟间隔（32次暴露）；10分钟间隔（48次暴露）；5分钟间隔（96次暴露）；2分钟间隔（240次暴露）

(B)体重变化

在CVE开始后的前三周内，小鼠体重的变化情况。不同暴露频率下的体重变化可以反映出尼古丁对小鼠生长和代谢的影响。

(C)运动活动性

在至少五周CVE之后，在单次尼古丁暴露session前后的小鼠运动活动性的变化。

(D)触觉异常痛觉表达

在至少六周CVE后，测量了戒断期间触觉异常痛觉的表达。这种测量方法可以帮助评估尼古丁依赖及其戒断症状对感觉处理的影响。

分析指标：

在特定的时间点进行行为测试，如体重变化、运动活动性、触觉异常痛觉等。

体重变化：体重是健康的一个重要指标，通过监测体重变化，可以了解不同暴露频率下的尼古丁对小鼠健康状态的影响。

运动活动性：运动活动性的改变反映了尼古丁对中枢神经系统的作用，尤其是其潜在的行为激活效果。

触觉异常痛觉：这是衡量尼古丁依赖及戒断症状的一个重要指标，帮助了解尼古丁暴露如何影响疼痛感知机制。

为了评估成瘾特征，可以采用自我给药任务、戒断症状评分、焦虑样行为测试等方法。对长期暴露的小鼠进行认知功能测试，以评估尼古丁对记忆、学习能力的影响。在暴露期间，观察小鼠的行为变化，记录其对尼古丁的耐受情况、戒断反应等。

文献引用：

1.Murdaugh, L.B., Miliano, C., Chen, I. et al. Effect of chronic vapor nicotine exposure on affective and cognitive behavior in male mice. Sci Rep 14, 6646 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-56766-z

2.Miliano, C. et al. Modeling drug exposure in rodents using e-cigarettes and other electronic nicotine delivery systems. J. Neurosci. Methods 330, 108458 (2020).

3.Sanchez, M. E. et al. Electronic vaporization of nicotine salt or freebase produces differential effects on metabolism, neuronal activity and behavior in male and female C57BL/6J mice. Addict. Neurosci. 6, 100082 (2023).

4.Montanari, C., Kelley, L. K., Kerr, T. M., Cole, M. & Gilpin, N. W. Nicotine e-cigarette vapor inhalation effects on nicotine & cotinine plasma levels and somatic withdrawal signs in adult male Wistar rats. Psychopharmacol. (Berl.) 237, 613–625 (2020).