成年斑马鱼激光诱导嗅球切除可作为情感综合征的新型模型
激光诱导斑马鱼嗅球切除作为情感综合征新模型的研究
背景介绍
情感障碍（affective disorders），如抑郁症，是全球范围内常见的心理健康问题。尽管啮齿类动物模型在抑郁症研究中发挥了重要作用，但其在跨物种普适性方面存在局限性。斑马鱼（Danio rerio）作为一种新兴的神经科学研究模型，因其与人类的高度遗传和生理同源性，逐渐成为研究情感障碍的重要工具。嗅球切除术（olfactory bulbectomy, OBX）是一种经典的抑郁症动物模型，通过切除嗅球诱发神经化学和行为学缺陷，模拟抑郁症的症状。然而，OBX模型在非哺乳动物中的适用性尚不明确。本研究旨在开发一种基于斑马鱼的OBX模型，利用激光技术实现非侵入性嗅球切除，探索其在情感障碍研究中的应用潜力。
论文来源
本论文由Evgeny V. Nekhoroshev、Maxim A. Kleshchev、Andrey D. Volgin等作者共同完成，研究团队来自俄罗斯新西伯利亚的Scientific Research Institute of Neurosciences and Medicine、Sirius University of Science and Technology以及巴西、阿塞拜疆、中国等多个国家的科研机构。论文于2025年发表在European Journal of Neuroscience期刊上，题为《Laser-induced olfactory bulbectomy in adult zebrafish as a novel putative model for affective syndrome: a research tribute to Brian Leonard》。
研究流程与实验设计
1. 动物与饲养
研究使用3-5月龄的野生型斑马鱼，雌雄比例约为1:1。斑马鱼被随机分为四组：假手术对照组（sham）、假手术+氟西汀（fluoxetine）治疗组（sham+fl）、嗅球切除组（zebrafish olfactory bulbectomy, ZOBX）以及嗅球切除+氟西汀治疗组（ZOBX+fl）。每组样本量为16-18条鱼。
2. 激光诱导嗅球切除（ZOBX）
研究采用一种新型的非侵入性激光技术，通过405纳米波长的激光二极管对斑马鱼嗅球进行精确切除。实验过程中，斑马鱼被麻醉后固定在显微镜下，接受两束4秒的激光脉冲照射，每束脉冲功率为500毫瓦。假手术组接受相同操作，但激光强度仅为5%，以避免组织损伤。
3. 行为学与药理学测试
在术后第7天和第14天，研究团队对斑马鱼进行了行为学测试，包括： - 新鱼缸测试（Novel Tank Test）：评估斑马鱼在新环境中的活动性和焦虑样行为。 - 尾部固定测试（Zebrafish Tail Immobilization Test, ZTI）：评估斑马鱼的绝望样行为。
此外，研究还通过Y迷宫测试和警报物质（alarm substance, AS）测试验证了ZOBX对斑马鱼嗅觉功能的影响。
4. 神经组织学验证
术后第7天，研究团队对斑马鱼大脑进行切片，采用尼氏染色（Nissl staining）评估嗅球组织的损伤情况。通过荧光显微镜观察和图像分析软件量化神经元染色面积，验证激光切除的效果。
主要研究结果
1. 行为学结果
- 新鱼缸测试：ZOBX组斑马鱼表现出显著的活动性下降和焦虑样行为增加，表现为移动距离减少、顶部停留时间缩短。氟西汀治疗部分逆转了这些行为学缺陷。
- 尾部固定测试：ZOBX组斑马鱼在尾部固定测试中表现出绝望样行为，氟西汀治疗显著改善了其行为表现。
2. 嗅觉功能验证
- Y迷宫测试：ZOBX组斑马鱼对食物气味的反应显著减弱，表现为进入食物臂的潜伏期延长和停留时间减少。
- 警报物质测试：ZOBX组斑马鱼对警报物质的反应显著降低，表明其嗅觉功能受损。
3. 神经组织学结果
尼氏染色显示，ZOBX组斑马鱼的嗅球组织出现显著损伤，神经元染色面积显著减少，验证了激光切除的有效性。
研究结论与意义
本研究首次在斑马鱼中建立了激光诱导的嗅球切除模型（ZOBX），并验证了其在模拟情感障碍中的潜力。研究结果表明，ZOBX能够诱发斑马鱼的抑郁样和焦虑样行为，且这些行为学缺陷可通过氟西汀治疗部分逆转。此外，研究还通过行为学和神经组织学验证了ZOBX对斑马鱼嗅觉功能的损害。这一模型不仅扩展了OBX模型在非哺乳动物中的应用，还为情感障碍的高通量药物筛选提供了新的工具。
研究亮点
- 创新性方法：首次利用激光技术实现斑马鱼嗅球的非侵入性切除，为情感障碍研究提供了新的实验模型。
- 跨物种普适性：验证了OBX模型在斑马鱼中的适用性，为情感障碍的跨物种研究提供了重要参考。
- 高通量潜力：斑马鱼模型的低成本和高通量特性，为抗抑郁药物的快速筛选提供了可能。
其他有价值的信息
研究还探讨了ZOBX模型的局限性，例如未涉及分子标志物和神经生理学变化的研究。未来研究可进一步探索ZOBX对斑马鱼神经可塑性、免疫反应和认知功能的影响，以全面评估其在情感障碍研究中的应用价值。
此研究为情感障碍的机制研究和药物开发提供了新的视角和工具，具有重要的科学和应用价值。