本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
今天是实验生物学会议的第 4 天,我看到一张海报,使用斑马鱼作为研究致幻剂行为影响的模型。此外,还有一个关于情感障碍治疗的精彩研讨会,以及关于压力、血清素系统等方面的优秀海报。但我们现在先关注斑马鱼。
当大多数科学家思考我们如何研究药物反应时,我们通常会想到大鼠、猴子或小鼠,它们按下杠杆来给予药物,或在治疗后表现出不同的行为。有时我们会看到关于果蝇的研究 (http://arstechnica.com/science/news/2012/03/a-lack-of-sex-drives-flies-to-drink.ars)。但是鱼呢?特别是斑马鱼?
斑马鱼是科学研究中非常有吸引力的模型。它们拥有完全测序的基因组,一系列易于观察和修改的行为,并且比啮齿动物或灵长类动物模型更便宜。而且测试不同药物的效果也很容易:只需倒入一些到鱼缸中,观察会发生什么,这比必须给哺乳动物注射压力要小得多。
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已经有关于斑马鱼使用可卡因 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18499199) 和吗啡 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22205946) 的研究。杜兰大学 Allan Kalueff 的实验室对致幻剂感兴趣,例如麦司卡林和 psilocybin 等药物。他们特别研究了麦司卡林,一种来自乌羽玉仙人掌的药物;psilocybin,一种来自蘑菇的药物;以及苯环利定 (PCP),一种曾经被开发为麻醉剂,但具有强效致幻特性的药物。麦司卡林和 psilocybin 作用于神经递质血清素的受体 (http://scientopia.org/blogs/scicurious/2010/08/25/back-to-basics-3-depression-post-4-the-serotonin-system/),而 PCP 的作用机制通过谷氨酸系统 (http://en.wikipedia.org/wiki/Phencyclidine)。所有这三种都是强效致幻药物。虽然你无法判断斑马鱼是否看到了幻觉,但它们易于分类的行为可以用来检查药物之间的相似性和差异性,并帮助理解它们的作用机制。
因此,Kalueff 实验室的学生 Collins 给斑马鱼施用了不同剂量的致幻剂,并观察了鱼的行为。他从新奇鱼缸测试开始,将一条鱼单独放入装有药物或盐水的新奇鱼缸中。当鱼暴露于新奇鱼缸时,它们会立即游到底部,并随着它们变得更舒适而开始游到柱子旁,这是一种类似焦虑行为的衡量标准。但是使用 PCP 或麦司卡林,鱼游到鱼缸顶部的速度比对照组鱼更快,这表明它们的焦虑感降低了。服用 PCP 的鱼也表现出更不稳定的游泳行为。Collins 还研究了群游测试中的社会行为。斑马鱼是社会性的,喜欢成群结队地游动,但在对不同药物的反应中会表现出社会行为的差异。当 Collins 给鱼服用麦司卡林时,鱼似乎更具社会性,鱼间距离减少。Psilocybin 和 PCP 也导致应激激素皮质醇的增加。
通过观察致幻药物对鱼类行为的影响,Kalueff 的实验室希望利用斑马鱼作为模型来理解药物诱导行为背后的机制,并帮助我们理解这些非常复杂的药物如何产生作用。不仅如此,致幻药物通常被用来模拟精神分裂症等精神疾病。因此,有一天,服用 PCP 的斑马鱼可能会为一些复杂的疾病提供关键线索。