金魚起源于中國的雙二倍體鯽，已有1800多年的歷史。在長期人工馴養(yǎng)選擇壓力下，金魚的體型、顏色和諸多外部特征均發(fā)生了突變，這些突變經(jīng)過雜交重組和人工選擇，最終形成超300個細分品種。金魚的多樣化表型使其成為遺傳學、發(fā)育生物學、進化生物學以及人類疾病研究的良好模型。頭瘤作為金魚最具代表性的觀賞性狀之一，表現(xiàn)為頭部乃至鰓蓋區(qū)域的表皮顯著增厚。然而，頭瘤的主要結(jié)構(gòu)特征及其發(fā)育的分子機制尚不明確。
近期，中國科學院院士、水生生物研究所研究員桂建芳團隊發(fā)現(xiàn)，獅頭金魚的頭瘤本質(zhì)上是一種皮膚纖維化結(jié)構(gòu)，富含纖維型膠原蛋白。研究揭示，花生四烯酸代謝下調(diào)，通過引起腫瘤壞死因子（TNF）信號通路的異常表達，促進膠原蛋白異常沉積與顱骨結(jié)構(gòu)改變，從而驅(qū)動頭瘤形態(tài)發(fā)生。
研究團隊闡釋了頭瘤的四層解剖結(jié)構(gòu)，包括致密層、海綿層、外膜層和上皮細胞層。其中，海綿層中的大量膠原蛋白沉積和上皮細胞層的增殖是導致頭瘤隆起的關(guān)鍵因素。組織學分析顯示，頭瘤中存在大量的纖維型膠原堆積和成纖維細胞增生。多組學數(shù)據(jù)進一步表明，細胞外基質(zhì)和糖酵解通路上調(diào)，脂質(zhì)代謝相關(guān)通路下調(diào)。這證實了獅頭金魚的頭瘤屬于一種皮膚纖維化結(jié)構(gòu)。
實驗結(jié)果表明，花生四烯酸代謝下調(diào)會激活類炎癥反應，導致TNF信號通路在頭瘤快速發(fā)育階段下調(diào)，進而促進膠原蛋白沉積并誘導上皮細胞增殖，這構(gòu)成頭瘤形態(tài)發(fā)生的重要驅(qū)動機制。研究團隊進一步發(fā)現(xiàn)，獅頭金魚頭瘤形態(tài)發(fā)生過程中，還伴隨顱骨不規(guī)則增生與異常骨性凸起。實驗結(jié)果證實了TNF與破骨細胞分化之間的調(diào)控關(guān)系，揭示了頭骨形態(tài)改變的潛在分子機制，闡明了其為頭瘤后期附著所提供的結(jié)構(gòu)性基礎(chǔ)。
該研究解析了金魚頭瘤形成的細胞與分子機制，為觀賞魚性狀選育提供了理論依據(jù)，也為人類纖維化疾病的研究提供了新視角。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Research上。研究工作得到國家自然科學基金青年基金等的支持。
論文鏈接
獅頭金魚頭瘤形態(tài)發(fā)生過程中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制示意圖
金魚頭瘤的形態(tài)發(fā)生伴隨著不規(guī)則顱骨凸起
本文鏈接：研究揭示金魚頭瘤形成的細胞與分子機制http://m.sq15.cn/show-12-2049-0.html
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