摘要：尼古丁是烟草的主要精神活性成分，是使用最广泛的滥用药物。尽管该物质是众所周知的，但仍缺乏有关其长期神经和生理作用及其作用机理的信息。为了寻找治疗尼古丁中毒的新的有效药物，并设计能产生积极的尼古丁样作用的新药物，还需要进一步的实验，理想情况下还使用新的行为模型。最近对斑马鱼模型各种复杂的行为进行了全面分类和表征，包括攻击性，焦虑，长期和短期记忆，物体辨别力和颜色偏爱。斑马鱼提供了一个有吸引力的实验平台，该平台基于微型体内生物测定法，可用于研究精神活性药物对中枢神经系统的影响以及药物成瘾的潜在治疗方法。通过考虑尼古丁对斑马鱼模型焦虑，学习和记忆，成瘾和社交行为的影响来评估尼古丁的作用和分子机制的潜力。

简介：虽然啮齿动物中枢神经系统疾病模型在心理药理学领域已经非常成熟，但它确实有着局限性，例如实验耗时、成本高昂和伦理问题，这使得其进行更多的药理学实验（如药物筛选）具有挑战性或不可行。在哺乳动物模型中观察到的一系列复杂行为，包括攻击性、焦虑、长期和短期记忆、物体辨别、颜色和位置偏好等，已在斑马鱼中进行了全面分类和表征。因此，斑马鱼可以成功地填补细胞培养物和啮齿动物之间的空白，从而可以对可能用于治疗包括尼古丁成瘾在内的各种神经精神疾病的潜在有效药物进行早期体内评估。以上研究结果表明斑马鱼是一种很有前途的斑马鱼研究模型。利用斑马鱼模型评价尼古丁对中枢神经系统功能的影响，不仅可以改善尼古丁成瘾的药物治疗，而且有助于更好地理解尼古丁成瘾的分子基础。此外，斑马鱼模型可以用作快速有效的筛选工具，以寻找新的候选药物，理想情况下，其作用机理与尼古丁相似，但没有不良影响，如成瘾性。本综述旨在总结斑马鱼作为一种新的、互补的尼古丁效应评价动物模型的相关知识。

尼古丁对焦虑的影响

尼古丁的抗焦虑作用已经在啮齿动物和人类身上得到了充分的证明。然而，斑马鱼作为一种行为模型越来越受欢迎，产生了新颖的焦虑测定法，使研究人员有机会利用斑马鱼的行为来衡量尼古丁对焦虑的影响。利用成年斑马鱼对新环境的应激反应，可以使用新型的水箱潜水试验研究斑马鱼的抗焦虑作用。斑马鱼被放置在一个新颖的鱼缸中，表现出一种自然的倾向，即将大部分时间都呆在鱼缸的底部，因为在野外潜水可以帮助鱼类避开捕食者。有趣的是，水箱底部和顶部之间的选择被认为类似于啮齿动物高架迷宫试验中开臂和闭臂之间的选择。在新的水箱试验中，药物的抗焦虑作用表现为在水箱顶部花费的时间增加，进入的次数增加，到达水箱顶部的等待时间缩短。

图1.用于评估斑马鱼尼古丁效应的不同范例：A）新型水箱潜水测试； B）明/暗加迷宫测试； C）三室延迟空间变化试验； D）新颖的物体识别测试； E）CPP设备。

本文首次采用新型水箱箱试验研究了尼古丁对成年斑马鱼急性用药后的抗焦虑作用。尼古丁二酒石酸盐（50和100毫克/升）减少了在箱底停留的时间，这与尼古丁的抗焦虑特性有关。尼古丁拮抗剂美加明可逆转尼古丁引起的抗焦虑作用，但仅当与尼古丁一起使用时才可。尼古丁对底层居住偏好的影响是由初级尼古丁受体的激活引起的，与它们的持续刺激无关，尼古丁诱导的抗焦虑作用与尼古丁受体的最初激活有关，而与这些受体随后的适应性变化无关。选择性尼古丁α7受体拮抗剂MLA和选择性尼古丁α4β2受体拮抗剂DhβE可逆转尼古丁在新的水箱试验中的抗焦虑作用，这意味着α7和α4β2尼古丁受体在尼古丁诱导斑马鱼的抗焦虑作用中都起作用。此外，在新型水箱测试中潜水特点是试验内习惯化，表现为随着试验时间的推移，底栖性逐渐减少。尼古丁二酒石酸盐（100 mg/L）在第一分钟显著降低了底栖动物的数量，在5分钟内呈进一步的线性趋势，从而降低了斑马鱼特有的新型水箱潜水反应。众所周知，运动活动的变化可能影响行为研究的结果。一些报道显示尼古丁增加斑马鱼的游泳速度，这与它的精神刺激性特征相一致。

斑马鱼的焦虑行为也可以通过明/暗+迷宫测试进行研究，该测试基于斑马鱼在新环境中最初喜欢暗区而不是明区的倾向。迷宫包括一个中立的中央部分和四个环绕的臂（两个相对的明臂和两个相对的暗臂）。将鱼放在中间部分后，在5分钟的测试中，可以测量在中间部分静止的时间、在明臂上花费的时间以及在暗臂和明臂上穿梭的次数，作为焦虑相关反应的指标。在明/暗加迷宫试验中，尼古丁二酒石酸盐没有降低成年AB和WIK斑马鱼的焦虑水平。综上所述，这些发现表明，斑马鱼可以作为评估尼古丁诱发的焦虑相关行为以及检查这些效应的潜在机制的有用模型。

尼古丁对记忆和学习的影响

尼古丁的促认知作用在许多不同的物种（例如大鼠，小鼠，兔子，猴子或人类）和许多不同的任务（臂迷宫、水迷宫、被动回避实验和物体识别实验）中都有很好的记录。斑马鱼的认知，学习和记忆实验模型有可能弥合体外研究与更高级的动物模型之间的差距，这是因为斑马鱼相对于啮齿类动物具有许多优势。与哺乳动物的表型复杂性（可能导致认知过程的预测困难）不同，斑马鱼表型有助于识别行为形式。压力在所有物种的记忆表现中都起着重要的作用。与人类相似，鱼类释放皮质醇作为主要应激激素，而不是像啮齿动物那样释放皮质酮。视觉也有助于学习和记忆过程，与啮齿动物不同，斑马鱼有着良好的视觉感知能力，这使它们成为研究视觉记忆的潜在更好的模型。但是，斑马鱼和人类的视觉无法直接比较，因为斑马鱼已经进化出了四色视觉，这使它们能够区分比人类更广泛的颜色。在设计实验（如识别分析中物体的颜色选择）以及解释结果时，必须考虑斑马鱼、啮齿动物和人类之间的差异。尽管在学习、记忆和认知研究中使用斑马鱼有几个关键的优势，但也应注意到某些局限性，这些局限性主要与斑马鱼和哺乳动物在形态学和神经生理学方面的差异有关。尼古丁对斑马鱼记忆能力的影响已在几种范例中进行了评估。 例如，尼古丁被证明可以使用延迟的空间改变测试来改善记忆，经过多次学习试验，让斑马鱼了解了正确的和错误的腔室，然后测量了选择的准确性和反应潜伏期。在给药结束后立即测试尼古丁（50和100毫克/升）以及在给药20分钟后测试尼古丁（100毫克/升），20分钟后在选择准确度上有显著提高。有趣的是，高剂量的尼古丁对记忆功能的影响是一种双相的剂量依赖性效应。

在DSA试验中，尼古丁对斑马鱼记忆力改善的剂量依赖性作用也与给药试验间隔有关。在尼古丁（100毫克/升）给药后20到40分钟内观察到对选择准确性的积极影响，在给药后80或160分钟不再注意到这种影响。

可以用来评估斑马鱼学习和记忆的另一项测试是新颖对象识别测试（NOR；也称为新颖对象偏好测试，NOP）或其修改版本，称为虚拟对象识别测试（VORT）。在第一阶段（熟悉阶段），鱼接触两个相同的物体（NOP）或iPod（VORT）上显示的简单二维几何形状，这些物体随后从鱼缸中取出或不再显示。在第二阶段，该鱼再次探索鱼缸；然而，其中一个熟悉的对象或图片被一个新颖的对象或图片所取代。区分两个物体和在新物体附近花费更多时间的能力被视为积极记忆表现和认知能力改善的指标。

最近的一项研究评估了尼古丁对恐惧反应的影响，这是一种情境依赖性的分析方法，它允许在一次暴露后触发防御行为，并且可以作为评估联想学习的工具。在这项研究中，使用一种特定的警报物质（CAS）作为一种厌恶刺激（触发斑马鱼的防御行为，例如冻结，不稳定的运动，底层停留或增强的社会凝聚力），以评估特定治疗如何调节情境恐惧反应。在一次让斑马鱼学习特定环境下的某些影响的训练之后，我们评估了尼古丁对厌恶性刺激下的联想学习的影响。结果显示，CAS本身会引起恐惧反应，而之前暴露在CAS经尼古丁给药的鱼，在没有经过CAS的训练后，在类似环境的水箱中进行测试时，显示出冻结行为显著增加。但是，在训练和训练后的过程中以变化的环境测试尼古丁/ CAS鱼时，未观察到变化，这可能表明尼古丁对斑马鱼的厌恶记忆有积极作用。

尼古丁对社交行为的影响

完善的动物模型已用于研究受尼古丁影响的社会行为，例如，揭示出暴露于尼古丁的啮齿动物的社交互动明显减少。但是，迄今为止，关于尼古丁对斑马鱼社交行为的影响的研究很少。 斑马鱼在其自然环境中，大部分时间倾向于在浅滩中生活，这降低了捕食风险，提高了繁殖成功率。尼古丁二酒石酸盐（4和8mg/L）通过增加鱼群之间的距离、降低鱼群的游泳速度和破坏鱼群的极化（定义为鱼群的定向同步）来影响鱼浅滩的行为。尼古丁的抗焦虑作用似乎是其对斑马鱼浅滩影响的最可能解释。考虑到斑马鱼是高度社会化的动物，可以作为有用的模型来研究社会交往中的缺陷。

结论：如上所述，斑马鱼行为模型代表了一个强大的体内生物测定平台，该平台已被证明可用于研究尼古丁活性。 在过去的15年中，斑马鱼模型成功地用于评估尼古丁的生理效应和分子机制，该模型涵盖了广泛的复杂行为，包括攻击性，焦虑性，长期和短期记忆，物体辨别力和颜色偏爱。尽管这里回顾的大多数研究都使用成年斑马鱼进行行为分析，但也可以在斑马鱼的幼虫中评估许多与尼古丁活性有关的行为。基于斑马鱼的试验将填补高级哺乳动物模型体外研究与临床前研究之间的空白，并将有助于促进发现新的药理工具和药物线索。

原文出自：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0278584619302775