《Insects》：Establishment and Validation of a CUMS Model for Depression-like Behavior in Honeybees: A Tool for Pollinator Stress Research
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蜜蜂作为关键的传粉昆虫，正面临种群衰退的问题，这已成为影响生态系统稳定性和可持续农业的重大环境挑战。此外，蜜蜂由环境压力诱导的生理和行为反应与抑郁症病理机制之间存在潜在关联。抑郁症的发病机制复杂且尚未完全阐明，稳定的动物模型是研究其机制和筛选抗抑郁药物的前提。
蜜蜂作为关键的传粉昆虫，正面临种群衰退的问题，这已成为影响生态系统稳定性和可持续农业的重大环境挑战。此外，蜜蜂由环境压力诱导的生理和行为反应与抑郁症病理机制之间存在潜在关联。抑郁症的发病机制复杂且尚未完全阐明，稳定的动物模型是研究其机制和筛选抗抑郁药物的前提。本研究旨在探讨慢性不可预知温和应激 (CUMS) 诱导的改变，并评估蜜蜂大脑中与抑郁样表型相关的行为变化和神经递质水平。结果表明，CUMS处理诱导了典型的抑郁样行为并下调了蜜蜂脑内的单胺类神经递质，这与在哺乳动物抑郁症模型中观察到的现象一致。研究发现，氟西汀 (FLX) 能够逆转这些异常现象，进一步支持了该模型的有效性。本研究为传粉昆虫的抑郁研究、抗抑郁药物筛选及应激相关研究提供了一种新工具。
抑郁症是一种高患病率的精神障碍，其发病机制复杂且尚未完全阐明，慢性应激是其最重要的外部诱因之一。在哺乳动物系统中，目前广泛使用的慢性不可预知温和应激 (CUMS) 抑郁症模型存在显著的局限性。例如，啮齿动物模型需要高昂的资金投入；斑马鱼模型在行为表型标准化和神经通路全面注释方面存在困难。相比之下，昆虫模型如黑腹果蝇虽具有成本低、生命周期短的优势，但蜜蜂作为社会性昆虫，展现出复杂的劳动分工、舞蹈通讯和群体合作等特征，且在遭遇厌恶刺激时表现出与人类恐惧相关表型相似的行为反应。此外，蜜蜂在面对环境压力（如气候变化、污染、病原体威胁等）时，其单胺能信号会发生改变，表现出悲观的认知偏差等类似情绪的反应，具备发展抑郁样状态的神经与情绪基础。为了在传粉昆虫中深入探究应激机制并筛选抗抑郁药物，建立一种基于蜜蜂自然行为反应的稳定无脊椎动物模型具有重要的科学意义。为此，研究人员开展了一项关于蜜蜂CUMS抑郁样行为模型建立与验证的研究。研究发现CUMS能够诱导蜜蜂表现出典型的抑郁样行为并抑制脑内神经递质水平，而经典抗抑郁药物氟西汀 (FLX) 可逆转这些异常。该研究成功建立了一种全新的无脊椎动物抑郁模型，为探讨环境应激对传粉昆虫健康的影响、抗抑郁药物筛选及应激机制研究提供了有力工具。该研究论文已发表在《Insects》期刊上。
研究人员为开展此项研究，使用了来源于江西农业大学实验蜂场的新出房蜜蜂作为样本队列。实验采用了8种包含气味应激、震荡应激、电应激和饥饿应激的CUMS方案对蜜蜂进行为期8天的慢性应激干预。通过自发活动测试 (SAT)、蔗糖偏好测试 (SPT)、蜇刺伸展反应 (SER) 和吻伸展反应 (PER) 等行为学评估方法，结合液相色谱-串联质谱 (LC-MS) 技术对蜜蜂脑内组织胺 (HA)、章鱼胺 (OA)、多巴胺 (DA)、5-羟色胺 (5-HT)、γ-氨基丁酸 (GABA) 和L-谷氨酸 (L-Glu) 等神经递质含量进行精确定量分析，并通过经典抗抑郁药物氟西汀干预实验对建立的模型进行了药理学验证。
蜜蜂在CUMS下行为测试的敏感性
通过对8种CUMS方案进行为期8天的评估，发现蜜蜂对应激表现出高度敏感性。通过SAT和视频追踪发现，各CUMS处理组蜜蜂的自发活动（2分钟内穿越网格数）显著低于对照组，其在有限区域内活动增多而中心区域探索减少；SPT结果显示蜜蜂对高浓度蔗糖的偏好指数 (PI) 显著降低，表现出享乐缺失的表型。在防御行为方面，除个别组外，CUMS组蜜蜂的SER评分显著升高，表明其主动防御反应增强；同时由蔗糖诱导的PER潜伏期显著延长，表明其取食动机或对食物相关刺激的反应性降低。此外，应激显著降低了蜜蜂的存活率，其中CUMS-3组存活率最高，而被选为后续验证模型。
CUMS抑制蜜蜂大脑中的某些神经递质水平
通过LC-MS分析发现，在经历CUMS暴露后，蜜蜂脑内的DA和5-HT水平在所有8种方案中均显著降低；OA水平在除CUMS-4外的所有组中也显著下降。L-Glu水平在CUMS-3、CUMS-5和CUMS-8组中显著升高，而HA仅在CUMS-2组中发生显著下调。这些变化表明，不同强度的CUMS干扰了蜜蜂脑内OA、DA和5-HT的稳态，这种单胺类神经递质的改变模式与其他动物抑郁模型的病理生理特征高度一致。
不同应激强度对蜜蜂行为表型和脑神经递质水平的影响
在评估不同应激强度的影响时发现，各CUMS处理组之间的SAT存在显著差异，而SPT、SER及PER潜伏期无显著差异。在神经递质水平上，除GABA外，不同组别的HA、OA、DA、5-HT和L-Glu存在显著差异，但这些行为和神经化学的改变并未呈现一致的应激强度依赖性趋势。基于模型需诱导轻度应激且死亡率最小化的设计原则，研究人员最终选择存活率最高的CUMS-3作为优化后建模方案。
氟西汀给药改善蜜蜂行为
通过向CUMS蜜蜂施加FLX药物干预，发现FLX显著改善了蜜蜂的SAT表现，虽未完全恢复至对照组水平，但蔗糖偏好和防御性SER得到显著改善，其中SPT和SER指标几乎恢复到正常基线水平。尽管PER潜伏期在CUMS与CUMS+FLX组间未呈现统计学上的显著缩短，但表现出下降趋势。单独给予健康蜜蜂FLX处理未在任何行为学指标上引起显著改变，表明FLX在应激蜜蜂中产生了具有针对性的恢复效应。
氟西汀给药改变蜜蜂大脑中的神经递质水平
FLX干预显著提高了CUMS蜜蜂脑内多巴胺的水平，5-HT水平呈现非显著上升趋势，但对OA水平无显著影响。尽管DA水平有所提升，但CUMS+FLX组的DA水平仍显著低于对照组及FLX单独给药组；5-HT水平则与对照组无显著差异。FLX对HA、L-Glu和GABA无显著影响。单独使用FLX处理未影响正常蜜蜂的神经递质稳态。这提示FLX主要通过提升DA水平部分缓解了CUMS引起的神经递质紊乱。
在讨论部分，研究人员总结了研究结论：暴露于CUMS的蜜蜂表现出自发活动减少、蔗糖偏好降低、防御性蜇刺反应增强以及PER潜伏期延长等抑郁样行为，这与哺乳动物及果蝇模型中的绝望行为、快感缺失及取食动机降低等表型一致。神经化学方面，CUMS显著抑制了蜜蜂脑内以DA、5-HT和OA为主的单胺类神经递质水平，提供了神经化学层面的抑郁样生理改变证据。这些行为和神经递质的改变并未表现出单一的应激强度依赖性，这可能源于慢性应激损害了蜜蜂脑内神经可塑性，限制了其对应激强度的适应性重塑。经典抗抑郁药物FLX有效逆转了部分行为缺陷和DA神经递质的异常，且不破坏正常个体的神经递质稳态。尽管FLX因未能恢复OA与5-HT的平衡而无法缩短PER潜伏期，但整体上进一步验证了该模型的有效性，DA和5-HT可作为蜜蜂应激诱导抑郁样行为的关键生物标志物。该研究虽存在应激顺序影响及蜜蜂高阶认知能力尚待明确等局限性，但成功建立并验证的蜜蜂抑郁模型极大地促进了对昆虫抑郁症病理机制以及抗抑郁药物评价的后续研究。
