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题目:乙酰胆碱酯酶在拟黑多刺蚁体内的定位研究

关键词:拟黑多刺蚁,乙酰胆碱酯酶,蕈形体,胆碱能神经,品级

  摘要


摘  要
拟黑多刺蚁(polyrhachis vicina roger)为社会性昆虫,隶属于昆虫纲、膜翅目(Hymenoptera),蚁科(Formicidae),多刺蚁属(PolyrhAChis),存在品级分化和明确的社会分工。目前研究表明蕈形体参与昆虫的学习和记忆。拟黑多刺蚁的蕈形体发育较为完善,组织结构上易于区分,是研究其学习和记忆比较理想的实验材料。
乙酰胆碱酯酶(acetylcholine esterase, AChE)是神经传导中的一种关键性的酶,在胆碱能突触间降解乙酰胆碱,终止神经递质对突触后膜的兴奋作用,保证神经信号在生物体内的正常传递。AChE也是有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的作用靶标,其活性受抑制后,神经冲动的正常传导功能被阻断,最终导致昆虫死亡,据此人们设计出不同的昆虫杀虫剂。有研究报道抑制其活性可改善老年痴呆症症状。鉴于AChE的重要作用,目前人们对它的研究比较广泛。
目前研究表明胆乙酰胆碱酯酶也可以作为脑部胆碱能神经的标志,而胆碱能神经参与动物的学习和记忆,推测乙酰胆碱酯酶在拟黑多刺蚁不同品级脑部分布可能不同。此外,AChE不仅在神经细胞中分布,在非神经细胞中也有分布,在凋亡细胞中也有AChE活性。许多实验表明AChE具有多种生理功能。哺乳动物体内有两种胆碱酯酶,结构较为复杂,昆虫体内仅有一种AChE,结构也较为简单。本文对AChE在拟黑多刺蚁脑部和各发育阶段虫体进行了定位研究,以便将来对其功能进行研究。另外,通过对AChE的定位能够显示出拟黑多刺蚁的中枢神经,本文对其中枢神经的发育过程也进行了初步观察。
1 乙酰胆碱酯酶(AChE)在拟黑多刺蚁脑部的分布:AChE在拟黑多刺蚁整个脑部均有分布。AChE在拟黑多刺蚁成体脑部分布比较显示,其在后脑、咽下神经节、中脑阳性反应较为明显,在前脑的中央复合体、视叶、蕈形体冠的次之,在前脑的蕈形体柄和叶的最弱。AChE在拟黑多刺蚁成体不同品级间脑部分布比较显示,其在工蚁视叶较雌蚁和雄蚁的视叶阳性反应弱,在不同品级间蕈形体冠的分布没有明显差异,在雄蚁蕈形体柄和叶的阳性反应比工蚁和雌蚁的略弱,在雌蚁中央复合体阳性反应较其它品级的强,在工蚁的中脑分布较生殖蚁的少,在后脑的分布各品级间无显著差异。AChE在工蚁蕈形体蕈形体各亚区的分布比较显示,其在拟黑多刺蚁工蚁的蕈形体唇区、领区和基环区分布较多,其中唇区>基环区>领区。AChE在蕈形体各叶的分布较少,三者之间没有显著差异。AChE在蕈形体柄分布最少,与其它各亚区的分布差异显著。AChE在拟黑多刺蚁工蚁蛹期脑区的分布显示,其在中脑的阳性反应最为强烈,其次是后脑,咽下神经节也有较为强烈的阳性反应,再次是中央复合体和视叶,蕈形体冠和蕈形体柄和叶阳性反应最弱。
2 乙酰胆碱酯酶(AChE)在拟黑多刺蚁体内的分布:通过对幼虫期、蛹期和成虫的组织进行AChE染色观察发现,在拟黑多刺蚁的神经纤维、神经胶质细胞、神经肌肉突触和血淋巴细胞均有AChE分布,表明AChE的作用和功能可能不只一种。
3拟黑多刺蚁中枢神经的发育:(1)拟黑多刺蚁脑神经的发育。拟黑多刺蚁幼虫期脑结构尚未形成,头部仅发现有一对棒状结构的咽下神经节及与其相连的短棒状结构。蛹期末期脑部神经已经初步形成。视叶、蕈形体、中央复合体、中脑、后脑和咽下神经节已经可以看见,但是蕈形体各个组成部分尚不能区分开。脑部神经纤维网状较为稀疏,蕈形体可见明显的网状结构。成体脑结构形成,脑部神经密集,各脑区结构清晰可见。拟黑多刺蚁蕈形体较为发达,其各个组成部分可明显区分开来。(2)拟黑多刺蚁腹神经发育:拟黑多刺蚁腹神经从幼虫经蛹期,发育到成虫,形状结构有明显的变化。幼虫的腹神经为典型的索状神经。咽下神经节已经发育成两条棒状结构,其下各连一根腹神经,两条腹神经索贯穿胸部,延伸至腹部体节后各自分为两根。在腹神经上能分辨出略微变粗的神经节。通过组织冰冻切片可明显观察到神经节的存在。蛹期腹神经结构呈现为梯状。与幼虫期相比,两条腹神经索相互靠拢,相邻左右对称的神经结节相互愈合,最初呈现豆荚形状,后来完全愈合到一块,呈卵圆形、半圆形和锥形结构。组织切片显示,胸部腹神经呈梯状,其中,第一个神经节和第二个神经节间的神经连接较长,第二个神经节和第三个神经节间的神经连接较短,且两根神经愈合在一起。成体腹神经进一步愈合,与蛹期相比,胸部第二神经节和第三神经节之间的连接部分愈合程度更强,更窄,着色更深。