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“農產品質量安全風險評估”創新團隊研究發現氟喹諾酮類抗生素藥物環丙沙星，可誘導斑馬魚發生“雙相情感障礙行為（bipolar disorder，BD）”，然后采用多組學技術系統解析了其分子作用機制，并以此為基礎構建了一種新的BD斑馬魚模型。相關成果以“Multi-omics analysis of a drug-induced model of bipolar disorder in zebrafish”發表在細胞出版社（Cell Press）刊物《iScience》上。

環丙沙星因具有廣譜的殺菌效果被廣泛應用于臨床醫學、畜禽水產養殖等領域，長期的環境排放使其成為一類新興的有機污染物，尤其是在生態系統以及農產品中的殘留污染問題引起了公眾越來越多的關注。BD是一種常見精神障礙，既有躁狂癥發作，表現出情感高漲、言語活動增多、精力充沛等，又有抑郁癥發作，表現出情緒低落、言語活動減少、疲勞遲鈍等，并出現交替、反復、不規則等癥狀。

團隊在前期研究的基礎上，首次發現環丙沙星暴露可誘導斑馬魚發生BD樣多動、狂躁和抑郁行為，具體表現為運動距離和狂躁行為發生頻率顯著增加，向中心和頂部區域探索行為明顯減少。另外，組織病理學、免疫熒光和蛋白質印跡結果均強調了發生BD樣行為的斑馬魚腦組織神經元受損，主要表現為結構完整性缺失，神經元數量減少和胞體腫脹。

BD對照（CON）與斑馬魚模型的行為表型

然后，利用透射電鏡-組織病理學可視化技術，高通量的代謝組-脂質組-轉錄組多組學技術，以及qPCR-Western blot等分子生物學方法，從表型-基因-代謝物-蛋白等多層次水平，對斑馬魚發生BD行為的分子機制進行了深入剖析。結果表明，JNK介導的神經炎癥導致BD斑馬魚的神經傳遞全面紊亂，包括通過干擾芳香族氨基酸色氨酸和酪氨酸的代謝，限制單胺類神經遞質5-羥色胺和多巴胺參與突觸囊泡循環，破壞膜脂質鞘磷脂（Glycer, SM, Cer）和甘油磷脂（PE, PC, LPC）的代謝平衡，改變突觸膜結構完整性和神經遞質受體（ chrnα7 ,  htr1b ,  drd5b ,  gabra1 ）活性，從而導致BD行為出現。依此構建了一種新的BD斑馬魚模型，一方面可以為深入解析BD發病機制、針對性篩選研發治療藥物提供重要模型和生物學見解，另一方面可以為研究評估環丙沙星等抗生素類新污染物的環境健康風險提供技術手段和科學依據。

環丙沙星干擾斑馬魚腦中的神經傳遞

該研究得到國家重點研發計劃項目和中國農業科學院科技創新工程資助。質標所博士研究生李亞夢為論文第一作者，錢永忠研究員和邱靜研究員為共同通訊作者。