金鱼是我国国粹，起源于双二倍体鲫（Carassius auratus）。在长期的人工驯养选择压力下，金鱼的体型、颜色和诸多外部特征都发生了突变，这些突变经过杂交重组和人工选择，形成了300多个细分品种的繁荣景象。这些多样化的品种先后流传至日本、英国、美国和泰国等多个国家和地区，使金鱼成为由中国驯养选育的世界知名的第一种观赏鱼，至今仍然是最受欢迎的观赏鱼之一。金鱼的多样化表型也使其成为研究遗传学、发育生物学、进化生物学以及人类疾病的良好模型。随着基因组测序和多组学分析技术的发展，多个关键性状的候选区间被定位，以及龙睛和玉兔等性状的因果基因和形成机制逐渐被揭示。头瘤作为金鱼最具代表性的观赏性状之一，其表现为头部甚至鳃盖区域的表皮显著增厚。尽管百年前即有相关记载，但头瘤的主要结构特征及其发育的分子机制仍不明确。

近期，中国科学院水生生物研究所桂建芳院士团队在Research上发表了题为“Arachidonic acid metabolism downregulation-mediated TNF signaling contributes to cutaneous fibrosis and skull hyperplasia in goldfish hoods”的研究论文，团队发现，狮头金鱼的头瘤本质上是一种皮肤纤维化结构，富含纤维型胶原蛋白；进一步研究揭示，花生四烯酸代谢的下调通过引起TNF信号通路的异常表达，促进胶原蛋白异常沉积与颅骨结构改变，从而驱动头瘤的形态发生。该研究不仅首次系统解析了金鱼头瘤形成的细胞与分子机制，为观赏鱼性状选育提供了理论依据，也为人类纤维化疾病的研究提供了新的视角。

研究团队系统阐释了头瘤的四层解剖结构，包括致密层、海绵层、外膜层和上皮细胞层，其中海绵层中的大量胶原蛋白沉积和上皮细胞层的增殖是头瘤隆起的关键因素。组织学分析显示头瘤中存在大量的纤维型胶原堆积和成纤维细胞增生，多组学数据进一步表明细胞外基质（ECM）和糖酵解通路上调，脂质代谢相关通路下调，证实狮头金鱼的头瘤属于一种皮肤纤维化结构（图1）。实验结果表明，花生四烯酸代谢的下调会激活类炎症反应，导致肿瘤坏死因子（TNF）信号通路在头瘤快速发育阶段下调，进而促进胶原蛋白沉积并诱导上皮细胞增殖，成为头瘤形态发生的重要驱动机制。

研究团队发现，狮头金鱼头瘤形态发生过程中还伴随颅骨不规则增生与异常骨性凸起。实验结果证实了TNF与破骨细胞分化之间的调控关系，揭示了狮头金鱼头骨形态改变的潜在分子机制以及利于头瘤后期附着的结构性基础（图2）。

图2 金鱼头瘤的形态发生伴随着不规则颅骨凸起

博士研究生李亮亮和徐琪琳为该研究的共同第一作者，余鹏副研究员，桂建芳院士和周莉研究员为论文的共同通讯作者。本研究工作得到了国家自然科学基金青年基金（32302991）、湖北省科技创新计划（2024BBA001）等项目，以及中国科学院超级计算武汉分中心和水生所分析测试中心的支持。

论文链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0786