贝类神经内分泌学

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第1075页（3249字）

双壳类的神经系统通常由3对神经节组成，即脑神经节、足神经节和脏神经节。

近几年的研究已经在贝类神经节及其他组织中发现了许多具有激素作用的生物活性物质，其中大多为生物活性肽类(BAP)。

在贝类神经内分泌研究中常用的方法包括：

1．染色方法。

常用于神经分泌细胞的定位和神经内分泌系统的形态学研究。

2．切除和移植实验。

为了证明某些神经内分泌器官的调控作用，过去常常采用这种方法，但在双壳类中用处不大，因为手术常常引起贝类损伤。

3．细胞和器官培养方法。

通常也是用来证明神经内分泌器官的调控作用，常用固体培养基，以比较靶组织单独培养或与神经节一起培养的组织学变化。这种方法只能用于定性研究，很难得到可重复的定量结果，而且由于外植体的异质性及神经激素从培养的神经节向其他组织扩散的不均一性，实验往往需要大量重复，才会得到具有统计学意义的结果。

4．生物化学方法。主要用于神经激素的提取、分离、纯化和特性的研究。

常用色层分离法来纯化神经激素，包括粒径选择、离子交换和色层聚焦等步骤，但需要的样品量较大，如对于贻贝，每次色层分析需要1000～1500个脑神经节。近年来，一些先进的分析技术正被引入贝类神经激素的鉴定和纯化中。

ReisHenriques等用气质联用色谱法(GS-MS)和放射免疫分析(RIA)等方法，在贻贝(Mytilusedulis)中分离鉴别出8种甾醇类化合物，证明在贝类中也有性激素存在，高效液相色谱(HPLC)被用于前列腺素类和单胺类(多巴胺和去甲肾上腺素)的分析中。

5．细胞免疫化学方法(IC)。细胞免疫化学方法在肽能系统的研究中十分重要，利用IC可以证明细胞中某些神经分泌产物的存在及其在神经元中的转移，IC还是不同类型细胞定位的重要手段。

多肽抗体在细胞免疫化学中的应用，使某些未知生物活性多肽(BAP)的分离和鉴定成为可能，应用这种方法已在贻贝中鉴定出脑啡肽类似物、aMSH类似物等的存在。

获得贝类神经激素免疫学特征的另一条途径是制备脑神经节提取液的单克隆重抗体，可以通过选择在细胞免疫化学中只识别一种神经分泌细胞类型的抗体，来筛选某种激素的单克隆重抗体。应用这种方法，Van Minnen和H．H．Boer制备了L．stagalis整个中枢神经系统提取液的单克隆重抗体(ALMA)，并将ALMA用于生物活性物质的分离纯化中，定位了产生排孵激素的尾背的细胞(CDC)、产生生长激素的浅绿色细胞(LGC)和产生雌性促性腺激素的背体(DB)。

在贝类中已发现或已分离纯化的神经激素种类繁多，下面仅以贻贝为例列表1，表2。

表1 在贻贝(Mytilns edulis)中已发现的神经激素

*包括孕激素、雄烯二酮、睾酮、5α－脱氢睾酮、17β－雌二醇、雌酮和雄烷二酮。

表2 在贻贝(Mytilus edulis)中已分离纯化的神经激素

细胞化学研究将神经分为a₁、a₂、a₃、a₄ 4类，并发现a₁型细胞的神经分泌周期与配子发生的周期密切相关，说明这些细胞可能在生殖调控中起作用。

所有神经节都含有a₁型细胞，其中脑神经节含有75%的a₁型细胞。Lubet的发现切除脑神经节可引起配子释放，这可以解释为脑神经节里存在着一个排孵抑制因子，当然也可能是由于手术引起脑神经节中促排孵因子的释放。通过采用固体培养基的器官培养实验，Lubet和Mathieu证明贻贝的脑神经节具有促性腺的功能，生殖原细胞有丝分裂，雄性生殖细胞减数分裂的重新启动，雌性生殖细胞卵黄发生前期和孵黄发生期都是由脑刺激的。

脏神经节也有这种功能，但不如前者重要。到目前为止，已在贻贝的脑神经节和血淋巴中分离纯化到了一个促生殖原细胞有丝分裂因子(GMSF)，可在C18反相柱上分离，用甲醇洗脱，说明其具有亲水性。这个因子可促进生殖原细胞的DNA合成，提高性腺的ATC酶活性。有意义的是，在贻贝中也已鉴定出8种性激素。

它们的含量与生殖周期密切相关，说明性激素参与贻贝的生殖调控。性激素可能通过调节内源单胺类的代谢而起作用。

单胺类(如多巴胺)和血清素(5－HT)参与扇贝(patowpectenyess-oensis)的生殖调控，在脑神经节或生殖腺中已发现许多血清素能神经元，并已鉴定出有内源5－HT、多巴胺和去甲肾上腺素存在。在生殖期多巴胺的含量很高，产孵后含量下降。

应用HPLC技术，Osada等在P．yessoensis脑神经节和生殖腺中发现5种前列腺类物质，其中PGF₂α在生殖期卵巢中含量很高，产卵时则明显下降。

Matsutani等认为高含量的PGF₂α可以在卵子成熟前阻止排卵，直到其发育成熟，当卵发育成熟后5－HT或多巴胺释放，阻止PGF₂α继续产生，开始排卵。升温可提高5－HT的含量，因此升温或注射5－HT的含量都可引起排卵。紫外线处理的海水和H₂O₂也通过多巴胺能－血清素能机制诱导排卵。

目前，这个结果已被广泛应用到贝类的人工养殖上，利用温变刺激、紫外线照射海水和H₂O₂等可有效促进性腺发育，诱导产卵。

器官培养实验证明，脑神经节可促进糖原转运，而脏神经节则可促进糖原合成。

Robbins已从脑神经节的酸抽提物中鉴定出一个糖原转运激素(GMH)。CMH通过剂量依赖方式抑制糖原合成，促进糖原转运。

在血淋巴中也发现具有GMH活性。有趣的是，在GMH的色层分离中，还同时发现了一个具有拮抗作用的因子，只不过其作用在未分离的抽提物中被GMH所掩蔽。

在贻贝，糖原的转运和储藏周期与其生殖调控的年周期密切相关。这种代谢由内分泌调控，因而也与生殖调控有关。

1971年，Lubet首次在履螺Crepidada fornicata中发现了一个贝类生长激素。应用包含所有细胞类型的外套膜边缘体细胞酶解悬浮液，醋酸铵缓冲液从贻贝脑神经节中鉴定出一个蛋白合成激活因子(PSAF)，在血淋巴中也存在着一个类似的因子。

它们以剂量依赖的方式作用于体细胞，同时又可促进RNA和DNA的合成。有意义的是，这个因子并不是种特异的，它对于其他双壳类也有活性。

神经激素的提纯可望在水产养殖上得到广泛的实际应用：(1)神经激素可用于养殖种类的性成熟控制、幼虫和幼贝的生长，以及营养效率的提高，因而可能对双壳类的育苗和中间暂养有用，剩下的主要问题是给药的方法，是通过食物途径还是直接施药于水环境中；(2)有些神经激素已得到完全分离纯化，并已获得其氨基酸顺序，如已经知道L．stagnalis的排卵激素(CDCH)由36种氨基酸组成。(R．H．M．Ebberink等，1985)这就为人工合成这些激素提供了可能性，尤其重要的是，已知氨基酸顺序，就可以人工合成其mRNA，进一步合成cDNA，这将为基因工程在水产养殖上的应用带来极大的方便，因而具有广泛的应用前景。

中国在贝类神经内分泌学研究方面基本上还是空白，国内尚无人进行这方面的工作。随着贝类养殖业的发展，许多生产上的问题需要从神经内分泌学上来解决，开展这方面的研究已成为当前的急需。

(中国科学院海洋研究所王春德撰)