（动物学专业论文）扁玉螺中枢神经系统的解剖学研究.pdf

鲁东大学硕士学位论文 摘要 运用常规组织学染色，对扁玉螺( n e v e r i t ad i d y m a ) 中枢神经系统的大体解剖和显 微结构进行了初步研究，结果表明，扁玉螺中枢神经系统包括一对口球神经节、一对脑 神经节、一对侧神经节、一对足神经节和一个脏神经节。各神经节均由神经节被膜、胞 体区和中央纤维网三部分组成。左右脑神经节之间和左右足神经节之间的联合以及脑 侧、脑足和侧足神经节之间的连索均较短。脑神经节和侧神经节愈合，足神经节有明 显的分区现象。 运用n a d p h 黄递酶组织化学染色方法，对扁玉螺的中枢神经系统一氧化氮合酶 ( n o s ) 的分布进行了定位研究。结果表明，口球神经节的中央纤维网中，神经纤维呈 现强阳性反应：在脑神经节的腹内侧，各有一团反应较强的胞体，左右对称；足神经节 后内侧有一反应较强的阳性细胞团，其突起进入足神经节的中央纤维中，靠近外侧处存 在一束呈强阳性反应的神经纤维，其来源于外周神经系统；脏神经节中也发现n o s 阳性 反应的神经元胞体和神经纤维。因此推测，n o 在扁玉螺的中枢神经系统中可能做为一 种重要的信息分子参与扁玉螺摄食、感觉和运动的神经调节过程。 运用免疫组织化学定位，研究了五羟色胺( 5 h t ) 、谷氨酸( g l u ) 、乙酰胆碱酯酶 ( a c h e ) 、多巴胺( d a ) 、p 氨基丁酸( g a b a ) 、p 物质( s p ) 、神经肽y ( n p y ) 、生长 抑素( s o m ) 、促肾上腺皮质素( a c r m ) 在扁玉螺中枢神经系统中的分布。结果发现 5 - h t 、a c h e 、g l u 在扁玉螺各中枢神经节都检测到有阳性反应，分布范围较广，说明这 几种经典神经递质5 h t 、a c h 、g l u 它们在扁玉螺的许多行为活动中具有重要的意义； g a b a 和d a 的分布情况类似，在靠近脑神经节联合处具有较强的阳性反应，说明扁玉 螺的脑神经节已发展到一定复杂的程度，可能存在不同的分区，并且在脑神经节前端观 察到的多浆细胞可能是一些神经分泌细胞。s p 、n p y 、s o m 、a c t h 这几种在脊椎动物 中发现的神经肽在扁玉螺中枢神经系统也都有阳性反应存在，但它们并不是象经典神经 递质那样大量地散落在各神经节中，而是小范围地呈现集中型分布，这些都说明神经肽 在扁玉螺中枢神经系统中对其某种功能担负着重要的调节作用。 关键词：扁玉螺，中枢神经系统，显微结构，组织化学，免疫组织化学，一氧化氮 合酶，神经递质，神经肽 鲁东大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ea n a t o m i c a la n dm i e r o s t r u e t u r ec h a r a c t e ro ft h ec e n t r a ln a i v o u 8s y s t e m ( c n s ) o f n e v e r i t ad i d y m ai sp r e l i m i n a r i l yd e s c r i b e dw i t hh i s t o l o g i c a lm e t h o d t h ec n si n c l u d e s p a r i e db u c c a lg a n g l i a , c e r e b r a lg a n g l i a , p e d a lg a n g l i a , p l e u r a lg a n g l i a , a n du n p a i r e dv i s c e r a l g a n g l i o n e v e r yg a n g l i o ni sc o m p o s e do fas u r r o u n d i n gs h e a t h ，ac e l lb e d yr e g i o na n da n e u r o p i l er e g i o n t h en d i d y m ah a sas h o r tc o m m i s u r eb e t w e e nt h el e f ta n df i g h tc e r e b r a l g a n g l i a a 8w e l la st h el e f ta n d f i g h tp e d a lg a n g l i a as h o r tc o n n e c t i v eb e t w e e nc e r e b r a l - p l e u r a l ， c e r e b r a l - p e d a lo rp l e u r a l - p e d a lg a n g l i ai sa l s oo b s e r v e d t h ec e r e b r a lg a n g l i aa n dp l e u r a l g a n g l i ah e a la n dt h ed i s t r i b u t i o no fi l e u r o n si np e d a lg a n g l i as h o w sz o n a t i o no b v i o u s l y t h ed i s t r i b u t i o no fp u t a t i v en i t r oo x i d es y t h a s e ( n o s ) - c o n t a i n i n gc e l l sh a sb e e na n a l y s e d u s i n gn a d p h - d i a p h o r a s eh i s t o c h e m i s t r yi nt h ec n s o fn e v e r i t ad i d y m a t h er e s u l t ss h o w t h a tt h en e u r o p i l eo ft h eb u c c a lg a n g l i ah a sa b u n d a n tp o s i t i v ef i b r e s t h e r e 躺ac l u s t e ro f p o s i t i v en e u r o n s0 1 1e a c hs i d eo fc e r e b r a lg a n g l i a af e wo fs t r o n gp o s i t i v en e u r o n si nt h e v e n t r o m e d i a lp e d a lg a n g l i a t h ep r o c e s s e so ft h e s ei l e u r o n se n t e rt h en e u r o p i l eo ft h ep e d a l g a n g l i a , a n do t h e rp o s i t i v en e r v e f i b r e sa r ed i s t r i b u t e di nt h eo u t e rl a y e ro ft h ep e d a lg a n g l i a , w h i c hm a yb ef r o mp e r i p h e r a ln e r v e s a l s os o m ep o s i t i v en o u g o n 8a n df i b r e si nt h ev i s c e r a l g a n g l i o n i t sp r e s e n c es u g g e s t st h a tn i t r i co x i d ei sa ni m p o r t a n tm e s s e n g e r m o l e o u l ai n v o l v e d i nt h em o d u l a t i o no fs o m ea s p e c t so ff e e d i n g ，s e n s o r y , l o c o m o t o rb e h a v i o r t h ed i s t r i b u t i o no f s e r o t o n i n ，g l u t a m a t e ，a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e , d o p a m i n e ， t - a m i n o - b u t y r i ca c i d , s u b s t a n c e - p , n e u r o p o p t i d eys o m a t o s t a t i n ，c o r t i c o t r o p h i ni nt h ec n s o fn d i d y m aw a se x a m i n e dt h r o u g hi m m u n o h i s t o c h e m i c a ll o c a t i o n t h er e s u l t si n d i c a t et h a t p o s i t i v el a b e l i n g w i t ha n t i b o d i e dt o g e n e r a t i v ee n z y m e s f o rs e r o t o n i n ，g l u t a m a t e ， a c h t y l o h o l i n e s t e r a s ew a sp r e s e n ti nt h ec e n t r a lg a n g l i a t h e i rg e n e r a ld i s t r i b u t i o n sw i t h i nt h e g a n g l i as u g g e s tt h a tt h e s es u b s t a n c e sm a y b ep l a ya ni m p o r t a n tr o l ei ni t sm a n y f u n c t i o n s t h e d i s c r i b p t i o no ft h e s es t r o n gg a b a - l i k ei m m u n o r e a c t i v i t yi sv e r ys i m i l a rt ot h et h eg e n e r a l d i s t r i b u t i o no fd o p a m i n e r g i oc e l l sa n df i b e r si nt h e c e r e b r a lo o m m i s u r e s ot h ec e r e r a l g a n g l i o nh a ss o m ec o m p l e x i t ya n dm a yb ed i v i d e di n t od i f f e r e n ta r e a sa c c o r d i n gt ot h e s e i m m u n o r e a c t i v i t y t h en e u r o p e p t i d es u c ha 8s p , n p y , s o ma n da c t hi nv e r t e b r a t ew o r o a l s of o u n di nt h ec n so tn d i d y m a ，b u tt h e i rd i s t r i b u t i o ni sv e r yc o l l e c t i v e ，w h i c hi sn o t 鲁东大学硕士学位论文 s i m i l a rt oo ft h es c a t t e r e do l a s s i o a ln e u r o t r a n s m i t t e r s c o n s e q u e n t l y , n e u r p e p e t i d ei si m p o r t a n t f o r t h em o d u l a t i o ni nt h oc n s k e yw o r d s ：n e v e r i t ad i d y m a , t h eo e n t r a li i c r v o u 8s y s t e m ，m i o r o s t r u o t t a e ，h i s t o o h e m i s t r y , i m m u n h i s t o o h e m i s t r y , n i t r i oo x i d es y n t h a s e ，t r a n s m i t t e r , n e u r o p e p t i d e h i 鲁东大学硕士学位论文 缩略语 缩写英文名称中文名称 5 - h r s e r o t o n i n ( 5 一h y d r o x y t r y p t a m i n e ) 5 羟色胺 a c h e a c e t y l o h o l i n e s t e r a s e 乙酰胆碱酯酶 a c t h o o r t i o o t r o p i n 促肾上腺皮质激素 d a d o p a m i n e 多巴胺 g a b a g a m m a - a m i n o b u t y r i oa c i d丫氨基丁酸 g kg l u t a m a t e 谷氨酸 n p y n e u r o p e p t i d ey 神经肽y s o ms o m a t o s t a t i n 生长抑素 s ps u b s t a n c ep p 物质 a 鲁东大学硕士学位论文 鲁东大学学位论文原创性声明和使用授权说明 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成 果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表 或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：影露 日期：川年西矾 学位论文版权使用授权书 日 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权鲁 东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名： 导师签名： 必熬 彬跤 日期：獬年衫月侣e 1 日期硼年月夕日 鲁东大学硕士学位论文 刖舌 无脊椎动物现在已被广泛应用在神经系统和神经肌肉接头的实验研究中。尤其在 轴突传导、突触传递、整合神经生物学、行为学、信号传递的细胞和分子机制等方面， 研究都取得了大量有重要意义的成果。神经生物学上选取它们作为模式动物的优点在 于：第一，无脊椎动物的神经元、胶质细胞和肌肉细胞体积较大、容易识别，便于进行 电生理和分子技术的操作；第二，与脊椎动物相比较，无脊椎动物神经系统相对简单， 而且神经元数量相对较少，便于进行神经网络的追踪；第三，无脊椎动物的行为具有良 好的重现性，便于进行生理学机制和遗传学背景的仔细研究。果蝇( d r o s o p h i l a m e l a n o g a s t e r ) 、线虫( c a e n o r h a b d i t i se l e g a n s ) 作为遗传学模式生物，在有关神经系统 发育、学习、记忆以及行为的细胞和分子学基础的核心问题上提供了广泛的遗传学途径。 近几年来，随着全基因组测序、反向遗传学( 如r n a 干扰) 和后基因组学( 如微阵列) 技术的应用，大大加快了判断某些特殊基因产物功能的进程。而其它无脊椎动物比如蜜 蜂、蚂蚁、蝗虫、龙虾、螯虾和水母等，在神经科学的一些重大研究中都起到了关键的 作用。 对于软体动物神经系统的研究，国外有较长的研究历史，其中对后鳃f f _ 绷p l y s i a 、 p l e u r o b r a n c h a e a 和肺螺亚纲h e l i x 、h e l i s o m a 、l y m n a e a 等中枢神经系统的组织学、电生 理学、细胞化学、药理学及行为学方面的研究较多。我国在2 0 世纪8 0 年代以后陆续报道 了脉红螺( r a p a n av e n o s a ) 【1 1 、钉螺( o n c o m e l a n i ah u p e n s i s ) 【2 l 、中国蛤蜊( m a c t r a c h i n e n s i s ) 1 3 ，4 】等软体动物的神经系统研究，并着重描述神经系统的大体结构和细胞类型。 本实验所选的材料扁玉螺( n e v e r i t ad i d y m a ) 属前鳃亚纲腹足目玉螺科的软体动物，生 活在潮间带到浅海、沙或泥沙滩上，在全国沿海均有分布5 ，们。目前已有关于其消化系 统组织结构及鳃的形态学研究【7 1 。扁玉螺中枢神经较为集中且在活体中呈鲜艳的红色， 明显区别于周围组织，好解剖、易观察，是进行神经生物学研究的一种理想材料，至今 未见其相关的研究报道。本研究对扁玉螺神经系统的大体解剖特征、显微结构特征、一 氧化氮合酶组织化学定位、一些经典神经递质及神经肽的免疫组织化学定位方面进行了 研究，以期为其他软体动物比较神经生物学研究提供基础。 鲁东大学硕士学位论文 第一章腹足纲动物神经系统的形态学研究概述 l无脊椎动物在神经生物学中的应用 与脊椎动物相比较，无脊椎动物的神经系统相对简单，在其简单的中枢神经系统 中存在许多易于鉴定的大型神经元和巨轴突，而且神经元数量相对较少，神经网络之间 的联系相对简单，并且具有简单的行为活动模式，这些独特的优势对探讨神经细胞的生 物物理、神经细胞化学以及行为活动机理和发育生物学有关的各种问题都具有重要意 义。尤其突出的是，诸多机制在进化阶梯的不同物种中是高度保守的，与在果蝇中一样， 同源框基因( h o m e o b o xg e n e ) 决定人类的体节、脑的主要分区以及特化的器官( 如眼 睛) 的发育【9 ，1 0 l 。在无脊椎动物上进行的实验经常能够对哺乳动物相关研究起到重要提 示作用。 2 0 世纪3 0 年代，r o e d e r 、p r o s s e r 、a d r i a n 等分别用螳螂、甲壳类动物及蝴蝶幼虫为 实验材料，这些研究表明在没有感觉信号输入的情况下，单独的神经索或者神经节仍能 显示它本身的神经活动，这对当时只认为神经系统是一个复杂的刺激应答体系来 说，又扩展到一个更新的范围【u 1 。而r o d e r 在螳螂方面所做的工作也是第一个阐述了抑 制输入在神经系统内在活动中的重要性【1 2 】，这同时也为了解脊椎动物的运动系统奠定了 基础。 在神经科学中一个很重要的发现就是不同的离子电导形成的一个类似门的活动所 产生的动作电位1 3 j 。y o u n g 1 4 1 在乌贼神经组织的切片中发现大部分的区域是巨大型神经 元，这些巨轴突的直径可达l m m ，足以把记录电极插入到其胞质中直接测量跨膜电位。 h o d g k i n 和h u x l e y - - 起利用枪乌贼轴突做了许多实验，他们利用电压钳技术论述了神经 冲动本身的性质，得出的有关神经冲动的离子理论所包含的原则适用于肌肉的冲动，包 括心肌的心电图，这对于临床医学很有意义【15 1 。后经证明，这些原则也适用于脊椎动物 的神经。由于他们在这个领域的杰出贡献，1 9 6 3 年时和发现神经冲动到达另一个神经细 胞引起电变化的e o o l e s 共同获得了诺贝尔奖。k a t z 和m i l e d i 1 6 】用枪乌贼星状神经节为材 料，确定了突触前终末电位和递质释放量之间的精确关系，随后k a t z 与e u l e r 、a x e l r o d 因为发现神经末梢的体液传递物质及其贮藏、释放、失活机理而荣获1 9 7 0 年诺贝尔奖。 早在2 0 世纪6 0 年代初，d u d e l 和k u m 盯利用小龙虾神经接头上对突触前抑制进行了 阐述，突触前抑制导致兴奋性神经终末释放的递质量减少n 7 1 。随后，o t s u k a 和k r a v i t z 2 鲁东大学硕士学位论文 等利用龙虾确定丫氨基丁酸( g a b a ) 是神经接头的一种抑制性递质【1 8 1 。在这个时期， 有大型神经元的软体动物、甲壳类动物、环节动物和昆虫再次引起神经解剖学家的兴趣， 并得到许多开创性成果。特别是细胞内充灌盐溶液的玻璃微电极技术的应用，使得探索 领域不断扩展而且还推动了已确定神经元间的联系和功能的研究。这些技术成为了探究 无脊椎动物神经系统的结构和功能的关键技术n 9 1 。利用水蛭( h i r u d om e d i c i n a l i 8 ) ， k u m e r 等阐明胶质细胞在控制神经元的环境所起的重大作用。n i c h o l l s ，b a y l o r 2 3 乏其同事 对水蛭的大型神经元进行研究，发现了特殊神经元连索的再生【2 0 1 。k e h o e ，a s c h e r ，k e r k u t 等用软体动物神经元得到了更好的结果。k a n d e l 对软体动物l 4 p l y s i ac a l i f o r n i c a l 2 l 】水管回 缩反射环路( s i p h o nw i t h d r a w a le i r o u i t ) 的深入研究，为解释神经细胞问的信号传导机 制做了许多开创性工作，由此获得2 0 0 0 年诺贝尔奖。s e l v e r s t o n 及其同事详细地描述了 甲壳类动物口胃神经节功能间的相互作用【2 2 1 。 无脊椎动物还被用在分析动物的复杂行为上，诸如螯虾和蜗牛等的姿态反射、摄 食、昼夜节律、逃逸反应和游泳这类协调的、基本行为单元的神经环路分析 2 3 ，2 4 。昆虫 中枢神经系统已被用来研究发育和再生、飞行、行走、导航以及通讯等许多生物学问题 【2 勉8 1 。在细胞和分子水平上，揭示了果蝇的嗅觉学习机制，同时也发现在果蝇中与记忆 有关的基因在哺乳动物中也保留其功能。一些突变体如d u n c e 、朋细6 口g 口对理解记忆的 分子机制都有特别重要的指导意义例。b a r g m a 和同事发现了线虫( c a e n o r h a b d i t i s e l e g a n s ) 中神经肽y 受体的突变型，它将决定动物是采取群居还是单独的摄食行为【3 0 l 。 随着分子生物学研究水平的不断发展，线虫和果蝇等无脊椎动物的基因组序列先 后完成测序工作，后来又做了很多后续研究。正向、反向遗传学技术和已报道基因的广 泛应用，为设计神经信号方面的分子的功能提供了便利1 3 1 , 3 2 1 。近几年来，应用r n a 干 扰导致基因沉默f 3 3 1 和微阵列技术p 4 1 ，使得这一领域飞速发展，全基因组分子方面的研 究也相继展开 3 5 , 3 6 。 虽然果蝇、线虫对经典的神经生理学贡献不大，但是它们已却成为新一轮神经生 物学研究的关键模式生物。在对果蝇的研究中，b a t e 等人阐述了几个关键基因在神经系 统的发育中所起到的作用【3 7 】，d a v i s 等利用学习型的突变体发现了参与学习和记忆过程 的几个重要基因冽。同时，由于线虫的神经系统特别简单，性成熟的个体只有3 0 2 个神 经元，这些优点引起了神经生物学家的广泛注意。但它的神经元较小并且体外有一层硬 表皮，给微电极操作带来很大困难。现在这些困难有些可以被新的光学记录技术所克服， 3 鲁东大学硕士学位论文 比如实时地对特定的化学感受神经元发生的细胞内钙离子浓度瞬间变化进行成像【3 8 1 ：基 于绿色荧光蛋白( g f p ) 的荧光共振能量转移( f r e r ) 技术f 3 明可以在微秒内进行高分 辨率及电压敏感的光学记录。 在系统生物学和理解人类神经系统和神经肌肉的紊乱方面，全基因组技术也已经 开始发挥作用。尽管已有一些对了解神经退行性病变具有一定指导意义的研究，但是在 有关基本分子机制方面的却比较少。这就需要应用正向和反向遗传学技术 4 0 , 4 1 1 。因此， 传统的无脊椎模式生物所具有的种种优点仍将在神经生物学中不断地做着贡献。 2 银染技术在无脊椎动物中的应用 目前用还原银浸染神经组织的方法大体可以分为两种：组织块浸染和所谓的片染 技术。对于早期的组织块浸染，在诸如象g o l g i 、c a j a l 、b i c l s o h o w s k y 及相关改良方法中， 整个组织块先用银溶液处理，然后切片、封片。在片染的方法中，材料先包埋、切片， 然后贴在载玻片上进行染色。虽然对于浸染切片的步骤各式各样，通常是石蜡包埋材料 的切片，但他们根据所用浸染物银的化合物的不同可以再粗略地划分一下。一般可分为 无机银盐，大部分为硝酸银，或者是复合银蛋白，比如含银白蛋白。 还原银浸染技术在脊椎动物中枢神经组织的应用中已经有很长的历史，可是在无 脊椎动物中，得到的最好结果却远不如用脊椎动物那么成功。经过实践证明，在无脊椎 动物的中枢神经系统中得到比较有效的方法是b o d i a n 、h o l m e s 和s a m u e l 的。1 9 3 6 年 b o d i a n 用负鼠的脑进行染色 4 2 1 ，发现如果将少量的金属铜、汞或者硝酸加入到含银白蛋 白的染液中，然后用对苯二酚或亚硫酸钠的溶液把银还原出来，结果真实可信。1 9 4 3 年，p o w e r 直用b o d i a n 的原始方法对昆虫的神经组织进行染色，并首次展示出果蝇 d r o s o p h i l a 脑的大体神经解剖结构【4 3 1 ，后来又有更多关于脑的具体方面及胸腹神经节的 解剖结构 4 4 1 。h o l m e s 和b o d i a n 的方法基本类似，他是用带硼酸的硝酸银溶液替代了 b o d i a n 的不稳定银蛋白复合物。主要用脊椎动物的外周神经，能够清晰地显示神经元的 胞体、突起以及细胞核。最初的实验方法首先被v o w l e s 应用于蜜蜂脑结构【4 5 1 ，但仅揭示 的是一些大体结构，结果远不如在脊椎动物中得到的漂亮。b l e s t 使用烷基化嘧啶来代替 嘧啶做了改进，使得切片标本的分辨率和与背景的反差都有很大的改进【4 6 1 。 3 腹足纲软体动物神经递质的研究概述 3 1 经典神经递质的免疫组织化研究 4 鲁东大学硕士学位论文 3 1 1 乙酰胆碱酯酶 乙酰胆碱( a c c t y l o h o l i n e ，a c h ) ，是发现最早最符合标准的神经递质。胆碱酯酶是 a c h 水解酶，可分为乙酰胆碱酯酶( a o e t y l o h o l i n e s t e r a s ea o h e , 又名真性胆碱酯酶) 和丁 酰单间酯酶( b c l l e ，又名假性胆碱酯酶) 两种。 众所周知，a o h e 是一种重要的胆碱能突触的成分，它可以催化神经递质乙酰胆碱 的水解，这在动物界中是普遍存在的 4 7 , 4 8 。由于它在类胆碱能突触中所起到的关键作用， 使得a o h e 在脊椎动物中已经有了较多的研究。a o i l e 可用组织化学进行定位。 一般而言，a o s f _ , 分布于乙酰胆碱能突触的突触后成分，即胆碱能神经元所支配的 细胞。另外，它作为一种膜锚定分子存在于在红血球和非胆碱能神经元中，而在脑脊髓 液和血清中则是一种分泌分子【4 吣2 】。a o s e 在这些非胆碱能区域所发挥的重要功能开始 被关注。在脊椎动物神经系统的发育过程中，a c h e 的表达与神经突增长的时期有关 1 5 3 - 5 6 ，这表明乙酰胆碱可能还有其它的功能比如作为神经细胞的生长因子或是提供指导 性的信息。a c h e 作为进化中较早出现的一种分子存在于许多物种中【5 1 1 。就软体动物而 言，对于海洋软体动物海兔( a p z y 墨砌) 的研究稍多一些，发现a o h e 存在于鳃【5 7 1 、血淋 巴及中枢神经系统的类胆碱和非类胆碱的神经元中p 8 9 1 。以膜锚定和膜分泌形式的 a o h e 分子在海兔中都有分布陬5 9 1 。特别在海兔的血淋巴中，a c h e 的量较多 6 0 , 6 1 】。在血 淋巴中，a o h e 的活力随着幼体的性成熟逐渐升高，后来随着年龄而不断降低5 9 l 。在国 内，有对褐云玛瑙螺、水螅等的形态学报道【6 2 ，6 3 1 。 3 1 2 氨基酸类神经递质 在中枢神经系统内广泛存在氨基酸类递质，根据其对中枢神经元的不同可分为两 类：兴奋性氨基酸和抑制性氨基酸。谷氨酸( g l u t a m a t e ，g l u ) 和丫- 氨基丁酸( 1 , - a m i n o - b u t y r i o a o i d , g a b a ) 是动物神经系统中两种重要的氨基酸类神经递质。在脊椎动物中，g l u 是 主要的兴奋性神经递质，g a b a 则是主要的抑制性神经递质。 g l u 是中枢神经系统中含量最多的氨基酸，也是氨基酸类神经递质中作用最广、研 究最多的一种物质。g l u 可以调节昆虫【6 q 和小龙虾【6 5 】的神经肌肉传递，而且它还参与 h e l i s o m a 的摄食6 1 及水蛭游泳的初始阶段活动中1 6 7 1 。除了在突触传递中的作用，在 h e l i s o m a 的中枢神经系统中的研究发现，g l u 还可以促进神经元的再生，以及分离的和 完整的神经元的萌芽【矾】。根据药理学和分子生物学方法，在脊椎动物中，可以简单地将 兴奋性氨基酸受体分为两类：一种是离子型，属门控离子通道受体，分为n m d a 型、 5 鲁东大学硕士学位论文 a m p a 型( a l p h a - a m i n o - 3 h y d r o x y 一5 - m e t h y l i s o x a s o l e - 4 - p r o p i o n i oa o i dh y d r o b r o m t d e ) 和海 人藻酸型；另一种是代谢型或者g 蛋白偶联受体。g h 受体在长时程增强( l 1 p ) 和长时 程抑制( l 1 d ) 的诱导机制中其关键性作用砸9 1 ，参与记忆与学习。在无脊椎动物的中枢 神经系统中，如p l a n o r b a r j u s 7 0 1 、胁z 由，1 1 、彳p 咖磁心7 3 1 、日口z 括d 所口【7 4 】，已确定的g h 受 体大部分是非仍a 受体。而在矽所以粥口中发现类n m d a 型受体【7 5 1 。在卸咖此，6 1 的运动 神经元中的研究表明，其g l u 受体与类n m d a 受体在药理学上具有一定程度的相似性。 而仅在p 肠加而口砌岱【7 0 1 中发现的g l u 受体是靠g 蛋白超极化反应的代谢型。中枢模式发生 器( o e n t r a lp a t t e r ng e n e r a t o r , c p g ) 是一些基本的神经网路，控制有节律的行为。对脊椎 动物的c p g 的药理学研究更加表明g h 作为一种神经递质的重要性。同样，g l u 在无脊椎 动物r c p g 网络中也具有很大的重要性，比如大家早已熟知的甲壳类的口胃神经系统【7 7 ， 7 8 1 。后来，又有研究表明g l u 受体在软体动物摄食系统中具有重要的作用 7 2 , 7 4 1 。这些都 表明了g l u 可能是作为一种兴奋递质在c p g 网络的中间神经元发挥功能f 7 9 1 。 g a b a 是一种中性氨基酸，早在1 8 8 3 年，g a b a 已有人工合成，直至1 j 1 9 5 0 年r o b e r t , 及a w a p a r a 分别发现q 墟a 存在于哺乳动物的脑内才引起人们的注意f ，盯】。在软体动物 的中枢神经系统中，药理学和生理学研究表明g a b a 既有兴奋效应又有抑制效应【络跏。 并且在过去的几十年中，大家已经普遍认同g a b a 作为抑制性递质不仅存在于中枢神经 组织，而且还存在于外周组织中，比如节肢动物【8 引、环节动物【8 9 l 和线虫纲动物【蚓、脊 椎动物【9 1 】等。在肠的神经组织中，g a b a 可能参与平滑肌的调控【蚴。除了作为神经递质， 有证据表明在脑外，g a b a 可能还有其它形式的发挥作用9 3 1 。在无脊椎动物中，g a b a 的抑制效应首先是在小龙虾的牵张感受器神经元中发现的。它的抑制作用还表现在日p 融 p o m a t i a 的心脏肌和棘皮类动锄, t e r i a sr u b e n s 的消化系统中【9 4 】。 3 1 3 胺类递质 在神经系统内，含有胺结构的递质统称胺类递质。由于所含胺的种类不同又可分 为儿茶酚胺( o a t e c h o l a m i n e ，c a ) 、吲哚胺和组胺。儿茶酚胺包括去甲肾上腺素 ( n o r a d r e n a l i n e ，n a ) ，肾上腺素( a d r c n a l i n g , ，a ) 和多巴胺( d o p a m i n e ：，d a ) ，它是以儿 茶酚胺为基本结构的递质；吲哚胺主要为5 羟色胺( 5 h y d r o x y t r y p t a m i n e ：，5 - h t ) ：另外， 胺类递质还包括组胺。 采用乙醛酸荧光技术和免疫组织化学技术，在4 p 咖死尸5 - s o 、l y m n a e a l l 吣1 0 2 1 、 h e l i a d m a z 0 3 1 0 4 、l i m a x l l ，1 0 6 j 、尸毓而捃【1 0 7 1 、h e l l x e 1 0 田、h e r m i a , s 8 ，( 甜1 0 9 1 机4 c 口f 加口【l l o j 6 鲁东大学硕士学位论文 等软体动物中都观察到c a 类和5 - h t 类递质的分布。c a 类递质和5 - h t 类递质主要存在于 脑侧神经节和足神经节和脏神经节中，但c r o l l 在胁r m i s s e n d ac r o 搿s i c o r n i s 的右侧和左侧 足神经节中发现这两种递质分布存在不对称性，在口球神经节中只是观察到阳性神经纤 维而没有阳性胞体，这与以前的研究有差异。d a h l 1 1 1 1 、f r 觚c h i i i i 【1 1 2 1 等采用生化手段和 h p l c 分析软体动物中枢神经系统的胺类递质，检测到5 m 和d a 的含量要高于其它单胺 类递质。 综上所述，单胺类的递质在腹足纲动物的中枢神经系统中分布是十分广泛的，各 神经节中含有阳性胞体的数目也较多，可以达到几十或上百个。有证据表明这些物质， 特别是吲哚胺的5 - h t 和儿茶酚胺的d a ，能够对动物的摄食【1 0 4 , 1 0 6 , 1 1 3 1 、运动1 1 1 4 ，1 ”1 、心 血管功斛1 1 6 1 、内分泌【1 0 2 1 、生理节律【1 1 7 1 和学习【1 1 8 ，1 1 9 1 进行调节。除了这些在成体神经系 统中所发挥的功能外，最近有研究表明单胺类递还对腹足纲动物胚胎期的神经突的形态 和突触连接有影响【1 舡1 2 2 。还有许多研究集中于对软体动物生殖功能的作用，特别是在 双壳贝类中。而这研究的最多的递质也是5 f i t 、d a 。特别是5 - h t 导致浪蛤( s p i s u l a o o c y t e s ) 卵母细胞的成剥1 2 3 1 ，对各种海产、淡水产的双壳贝类1 肄1 2 8 1 的产卵有较强的促 进作用。相对于5 - h t 能够刺激产卵来说，d a 却对斑马纹贻贝( d r e i s s e n a p o l y m o r p h a ) 的产卵起抑制的作用【1 2 9 。在国内，方琦等报道了在长牡蛎不同发育时期卵原细胞和卵 母细胞以及成熟的卵细胞中发现这几种神经递质的分布【1 3 0 l 。另外，在扇贝中还发现处 在活跃的配子形成期中的性腺和中枢神经系统的内源性生物胺水平的增加有密切的相 互关系【1 3 1 1 。这一步证明了胺类递质是贝类的生殖过程中一种调控的分子。 3 2 神经肽的免疫组织化研究 3 2 1 p 物质 p 物质( s u b s t a n o ees p ) 是在中枢神经系统和消化道较早发现的肽类物质。1 9 3 1 年首先为e u l e r t g l g a d d u m 从肠道和脑中分离，并证明它可引起平滑肌的收缩。s p 由1 1 个 氨基酸组成，其氨基酸序列为n - a r g - p r o - l y s - p r o - g l n g i n p h e - g l y - l e u - m e t - n i - 1 2 。 在蜗牛围食道神经环和足部肌肉的免疫细胞化学研究中发现其神经元胞体和纤维 中有s p 的存在，并且证明其神经系统中速激肽的碳末端结构特征与哺乳动物s p 的结构 有较大相似性【”2 1 。运用免疫细胞化学对螺旋蜗牛中枢神经系统、消化系统、生殖系统、 心血管系统、触手以及一些肌肉中s p 的定位研究表明，中枢神经系统中进入神经节的 许多神经元和神经纤维有s p 的存在，大量的阳性细胞存在于足神经节的背部表面，在 7 鲁东大学硕士学位论文 周围组织中的阳性染色似乎集中在神经末稍。在心脏及主动脉、咽部收缩肌和触手，大 多数肌肉组织及视网膜周边的神经层，触手神经节也都有s p 免疫阳性细胞i ”3 1 。处于正 常活动情况下的螺旋蜗牛( h e l i x p e r s a ) ，s p 、胆囊收缩素( c c k ) 、降钙素基因相关 肽( c g r p ) 等神经肽的免疫阳性细胞主要集中分布于脑神经节背侧部、中央神经纤维 网及其周围神经元。在其冬眠过程中，由于动物缺少外部刺激，并且没有运动和摄食行 为，此时生物这些神经肽以及五羟色胺的阳性反应在其神经纤维网里的数量减少。说明 其参与动物休眠活动的调节【1 3 4 1 。e l e k e s 等( 1 9 9 4 ) 对罗曼蜗牛( h e l i x p o m a t i a ) 中枢神 经系统不同神经节中s p 细胞定位的比较研究发现。在蜗牛中枢神经系统中大约有 8 0 0 1 0 0 0 个蝗速激肽免疫阳性细胞的存在，其中8 3 5 分布于脑神经节前部。s p 免疫阳 性细胞约有2 0 0 0 个，4 4 5 的s p 阳性细胞集中分布于脑神经节的前部。所有神经节的 中央纤维网都接受蝗速激肽和s p 阳性纤维的支配【1 3 5 1 。在田螺、静水椎实螺的研究发现， 蝗速激肽( l o c u s t a t a o h y k i n i n ) 和蜚蠊肌激肽( 1 e u o o k i n i n ) 在中枢神经系统和肠道中的 分布与在罗马蜗牛中的分布相似，主要分布在脑和足神经节；在肠道中这两种细胞的分 布模式也是相似的。在淡水双壳类河蚌的研究则表明，蝗速激肽免疫阳性反应主要存在 于神经纤维网。研究结果表明这些神经肽参与软体动物神经系统的调节( 1 3 6 1 。用免疫细 胞化学法证实s p 同样也存在于角平卷蜊1 3 7 】、田蜊1 3 8 1 血细胞中以及田螺食管上【1 3 9 1 。在 紫贻贝足神经节的细胞体和纤维中已证实有s p 的存在，大多数的阳性细胞是单极小型 神经元胞体，阳性纤维在神经纤维网里形成了致密的网络f l 枷。利用免疫荧光法对枪乌 贼视网膜和大脑中s p 的研究发现，在视网膜上免疫阳性反应存在于单一的一层纤维。 在视神经叶中s p 免疫阳性反应非常丰富，视神经叶中接近周边区域免疫阳性细胞体附 近有明显的一层s p 阳性纤维，脑的其他神经节中仅存在于少数分散的s p 免疫阳性反应 纤维【1 3 3 1 。 脊椎动物和无脊椎动物的心血管系统中神经肽在调节神经递质如乙酰胆碱和去甲 肾上腺素起着重要作用。通过离体实验证明5 - h t 、d a 在海蛞蝓a r c h i d o r i sm o n t e r e y e n s i s 心脏收缩过程中呈上升趋势。而乙酰胆碱抑制心脏的活性，降低心脏收缩频率和幅度； 甘氨酸和s p 对心脏没有影响【1 4 1 1 。用免疫组化方法对鹦鹉螺( n a u t i l u sp o m p i l i u s ) 心脏 中s p 、v i p 、f m r f 等的研究表明，在鹦鹉螺心脏中神经肽起着不同的调节机制【1 4 2 1 。 i a g o d i n 等( 1 9 8 7 ) 研究发现角平卷螺和静水椎实螺颊神经节中s p 起兴奋性的作用 1 4 3 。s p 会使枪乌贼巨型神经纤维中的雪旺氏细胞膜产生长期持久的超极化。研究还发 现s p 受体的激活与烟酸胆碱受体或章鱼胺能( o c t o p a m i n e r g i e ) 激动剂受体的激活无关， 但血管活性肠肽( v a s o a o t i v ei n t e s t i n a lp e p t i d o ，v i p ) 受体的激活对s p 受体的激活有一 8 鲁东大学硕士学位论文 定的影响1 1 4 4 1 。 3 2 2n p y 神经肽y ( n e u r o p e p t i d eyn p y ) 是1 9 8 2 年由瑞典学者t a t e m o t o 等从猪脑组织中分 离纯化得到，是含有3 6 个氨基酸的活性多肽，由于结构中富含酪氨酸，又称为神经肽酪 氨斟1 4 5 1 。1 9 8 4 年，m i