斑马鱼和光遗传学对研究压力有什么好处

说到这里，我们不需要告诉你斑马鱼在科学研究中有多受欢迎。我们可能也不需要指出在研究中正在取得的巨大技术进步，因为使用光遗传学．可以说，斑马鱼和光遗传学在神经科学研究中很受欢迎。今天，让我们告诉你De Marco et al.(2013)的研究，将两者结合起来。

人类和动物的压力

压力会对我们的健康和幸福产生有害的影响——从心血管疾病到抑郁和其他精神疾病。糖皮质激素(GCs)是大脑应激中心(下丘脑-垂体-肾上腺[HPA]轴)的最终效应激素，也是许多动物和人类研究的焦点。

研究糖皮质激素

传统上，研究GC影响的方法包括应激源暴露或GC输注。使用压力源暴露的问题是，它只会通过刺激其他激素来增加GC水平，因为GC是激素刺激和释放级联中的末端激素。直接GC输注可能会导致偏见，因为这个过程本身就有压力。

用光遗传学研究压力

光遗传学可能为传统方法的衰落提供了答案，因为它可以直接和选择性地操纵GC水平。事实上，De Marco及其同事有效地开发了一种光遗传方法，以高时间精度操纵应力轴的增益。

斑马鱼是完美的候选者

这种应激反应在物种间是高度保守的，事实上，斑马鱼有一个下丘脑-垂体-肾间轴，与我们的下丘脑-垂体-肾间轴相似。这是使用斑马鱼作为压力研究模型的原因之一。这是另一个:斑马鱼的幼虫是透明的。这使它们成为光遗传刺激的绝佳候选者。与啮齿动物研究相反，不需要植入光纤。

在这项研究中，对斑马鱼胚胎进行基因操作，使其在垂体细胞(控制GC分泌)中表达光激活bPAC酶。这些胚胎被称为bPAC+斑马鱼，并在一系列测试中与它们的bPAC兄弟姐妹进行了比较。

光作为压力源和刺激物

当然，光遗传学与光有关，光本身就是斑马鱼的应激源。(研究表明，野生型幼虫在光照下的运动活动急剧减少，在关灯后运动活动增加，在几分钟内逐渐降低到正常水平。)在这项研究中，De Marco及其同事利用了光的这种双重功能:它既是间接影响GC水平的压力源，也是直接影响GC水平的光遗传刺激器。

测量对行为的影响

为了评估直接和间接操纵GC水平的行为影响，用视频跟踪软件同时测量了30条斑马鱼幼虫的运动活动EthoVision XT．

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对光的反应会增加活动和皮质醇水平

研究人员的目标是在光刺激下提高皮质醇(最重要的GC)的水平。事实上，暴露于蓝光后，bPAC-幼虫的皮质醇水平正常上升，而bPAC+幼虫的皮质醇水平上升得更高。与阴性的兄弟姐妹相比，这也导致bPAC+幼虫的运动活动更高。

此外，早期蓝光刺激会造成长期影响;过度暴露GC导致bPAC+幼虫基础皮质醇水平升高。这些幼虫对光线的皮质醇水平也高于早期未暴露在光线下的bPAC+幼虫。

未来的意义

这项研究为压力研究提供了一种有前途的方法，因为光遗传学似乎提供了一种方法来建立gc系统的快速和延迟变化，在大脑功能和行为中都可以检测到。有关这项研究的详情，请浏览http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23653595．

阅读更多

• 德马可，R.J.;Groneberg A.H.;叶、C.-M;洛杉矶的卡斯蒂略·拉米雷斯;Ryu, S.(2013)。斑马鱼幼体内源性糖皮质激素水平的光遗传升高．神经回路前沿，7，第82条。
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