揭示蜜蜂痛觉调控机制：GABA 的关键作用

研究人员为探究昆虫痛觉调控机制，研究 GABA 对熊蜂伤害感受行为的调节作用，发现 GABA 可调制其行为，意义重大。

　　在奇妙的动物世界里，疼痛感知与应对一直是科学家们热衷探索的领域。对于动物来说，感知疼痛并做出相应反应至关重要，这关系到它们的生存。在脊椎动物中，比如人类，我们有着复杂的疼痛感知系统，从外周的神经末梢到中枢神经系统，层层传递和调控。但昆虫的疼痛感知情况却一直迷雾重重。长期以来，人们普遍认为昆虫的伤害感受行为比较简单，多是反射性的。然而，随着研究的深入，越来越多的证据表明昆虫的神经系统或许比我们想象的复杂，它们也可能有着更为复杂的疼痛调节机制，只是具体情况尚不明确。

为了揭开昆虫疼痛调节机制的神秘面纱，来自意大利特伦托大学心智 / 脑科学中心（CIMeC）、荷兰埃勒斯应用科学大学、法国蒙彼利埃国立化学学院以及意大利佛罗伦萨大学的研究人员，以熊蜂（Bombus terrestris）为研究对象，开展了一系列研究。最终，他们的研究成果发表在《iScience》杂志上，为我们了解昆虫的疼痛感知和调节提供了重要线索。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是行为学实验，通过观察熊蜂在不同条件下的行为，来判断其是否产生伤害感受行为以及这些行为如何变化；二是基因表达分析，利用定量逆转录聚合酶链反应（RT-qPCR）技术，检测与 GABA 相关的基因在熊蜂大脑中的表达情况 ，以此探究神经生物学机制。

下面来具体看看研究结果：

1. 伤害感受行为的识别与量化：研究人员设置了对照条件（隧道关闭，即未加热）和实验条件（隧道加热至 50°C），观察熊蜂进入隧道的潜伏期以及通过隧道后的行为。结果发现，实验条件下熊蜂进入隧道的潜伏期明显延长，这表明它们能感知到有害刺激，并且不太愿意穿过隧道。此外，通过隧道后，熊蜂的一些行为发生了显著变化，比如梳理、休息和通风活动增加，而行走、移动翅膀和触碰触角等活动减少。这些变化被视为熊蜂的伤害感受行为12。
2. 药物操纵对伤害感受行为的影响：研究人员给熊蜂口服加巴喷丁（gabapentin，一种作用于中枢的 GABA 能镇痛药），观察其对伤害感受行为的影响。结果显示，加巴喷丁显著缩短了熊蜂在实验条件下进入隧道的潜伏期，这表明它能降低熊蜂对有害刺激的敏感性。同时，在行为方面，加巴喷丁抑制了实验条件下熊蜂一些伤害感受行为的发生，如梳理、休息等行为减少，飞行、移动翅膀、行走和试图逃跑等行为增加，这进一步证明加巴喷丁起到了镇痛作用34。
3. GABA 相关基因表达的量化：研究人员利用 RT-qPCR 技术，对熊蜂大脑中 5 个与 GABA 相关的基因（ABAT、CaMKII、GABAr、GAD1 和 SYN）的表达进行了检测。结果发现，与对照相比，实验条件下熊蜂大脑中 GAD1 基因的表达显著上调，而其他基因的表达没有明显变化。在昆虫中，GAD1 类似于哺乳动物中的 GAD67，编码谷氨酸脱羧酶，该酶对 GABA 的合成至关重要。GAD1 表达的增加可能意味着 GABA 的合成增多，从而调节神经元活动，减轻伤害性感知56。

综合上述研究，研究人员得出结论：GABA 在调节昆虫伤害感受行为中起着关键作用，这与它在哺乳动物中的作用类似。熊蜂在受到有害刺激时，会表现出一系列伤害感受行为，而加巴喷丁能够抑制这些行为，这表明熊蜂可以通过神经活性化合物调节对有害刺激的反应。同时，有害刺激会导致熊蜂大脑中 GAD1 基因表达上调，进一步证明了 GABA 能系统参与了伤害感受行为的调节。

这项研究意义非凡，它为昆虫疼痛调节机制的研究提供了新的视角，表明昆虫可能拥有比以往认为的更为复杂的疼痛调节系统，不仅仅是简单的外周反应，或许还涉及中枢过程。这一发现也为理解动物疼痛感知的进化提供了参考，让我们对动物界的疼痛调节机制有了更全面的认识。然而，该研究也存在一定的局限性，比如实验仅使用了工蜂（雌性），结果可能无法直接推广到雄性熊蜂。未来的研究可以在此基础上进一步拓展，探索雄性熊蜂的疼痛调节机制，以及不同昆虫种类之间疼痛调节机制的差异，从而更加深入地了解昆虫的疼痛感知和调节奥秘。