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编号:10505878
钉螺经不同药物浸泡后酶组织化学变化的观察
http://www.100md.com 《中国人兽共患病学报》 2000年第3期
     谭苹 何昌浩 张艳 常汉斌 耿辉 龚太平 袁修学 熊希凯

    提 要:目的 为研究槟榔碱(Arecoline)灭螺增效的作用机制。方法 用加入和未加入增效剂的灭螺药物浸泡钉螺24h后,观察不同浓度的Are单用或与杀螺剂合用对钉螺中枢神经节Mg2+-ATPase、ChE、SDH、LDH的变化。结果 6.25mg/L Are浸泡钉螺24h后,其中枢神经节Mg2+-ATPase被明显破坏,ChE轻度破坏;1.56mg/L Are与1.25mg/L NaPCP、0.25mg/L Nic、15.625mg/L SG合用时,对钉螺中枢神经节Mg2+-ATPase的破坏作用大于后三种药物单用时的作用;各实验组SDH、LDH无明显改变,与正常对照组无显著性差异(P>0.05)。结论 槟榔碱的增效作用机制在于增强其它杀螺药的药效作用,药物的杀螺位点在于阻断氧化磷酸化偶联生成ATP,进而影响能量代谢,可能最终因ATP生成和利用障碍而使钉螺丧失机械运动及生物合成等生命功能而死亡。
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    关键词:钉螺 血吸虫病 灭螺药增效剂 三磷酸腺苷酶 胆碱酯酶 琥珀酸脱氢酶 乳酸脱氢酶

    控制与杀灭钉螺可阻断日本血吸虫病流行。化学灭螺污染环境,而植物灭螺则不引起环境污染,但有效成分含量不高。作者在研究植物灭螺药时,发现棕榈科植物槟榔种子(Areca catechu,L)中的槟榔碱(Arecoline,Are)能与许多化学或植物灭螺药合用,在降低植物或化学灭螺药剂量的同时增强杀螺效果[1],且有良好的抑制低浓度杀螺药下钉螺上爬的作用,同时也能减少化学灭螺药对环境的污染及对人畜或水生植物的毒害;故称之为灭螺增效剂(ZXJ)。本文对加入和未加入增效剂的化学灭螺药、植物灭螺药物浸泡钉螺24h后的酶组织化学作了比较观察。

    1 材料与方法

    1.1 钉螺 采自湖北省武汉市东西湖疫区,剔除感染螺,选择活力强、7~8旋的成螺进行实验。
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    1.2 药品 槟榔碱(Arecoline,Are)由同济医科大学化学教研室从槟榔果中提取,因其不稳定,故制成氢溴酸槟榔碱(Arecoline hydrobromide,Are)。五氯酚钠(Sodium pentachlorophenate,Napcp)由天津大沽化工厂赠送,批号:970527。氯硝柳胺(Niclosamide,Nic)由淮南第三制药厂赠送,批号:970508。射干(SG)购于中药房,用石油醚提取,实验时加吐温-80(Tween-80)助溶。

    1.3 实验分组

    1.3.1 将实验钉螺随机分为6组,即:6.25mg/L Are、5mg/L Napcp、1mg/L Nic、62.5mg/L SG、50mg/L吐温-80及去氯水组,每组为15只螺,观察各试验组钉螺中枢神经节的三磷酸腺苷酶(Mg2+-ATPase)、胆碱脂酶(ChE)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、乳酸脱氢酶(LDH)的变化。
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    1.3.2 将实验钉螺随机分为9组,即:1.25mg/L Napcp'0.25mg/L Nic、15.625mg/L SG、1.56mg/L Are、1.25mg/L Napcp合用1.56mg/L Are、0.25mg/L Nic合用1.56mg/L Are、15.625mg/L SG合用1.56mg/L Are、50mg/L吐温-80及去氯水组,每组为15只螺,观察各实验组钉螺中枢神经节Mg2+-ATPase、ChE、SDH、LDH的变化。

    1.4 方法 采用WHO“杀螺剂实验室终筛方法”中的浸泡法[2],分别浸泡实验钉螺于上述实验分组的药物中,置于28℃具有光照的恒温箱内,24h后沥出洗净,于15℃室温中自然凉干,48h后按李斌京破螺法[3]破壳,解剖镜下去壳,取头足部做如下处理:

    1.4.1 置4℃预冷福尔马林钙溶液(在4%甲醛溶液100ml中加氯化钙4g)中过夜固定后,置恒冷箱切片机(AO HISTO STAT MICYOTOME)作纵行及横行连续切片,切片厚10μm,冷台温度为-14~-20℃。按Wachstein-Meisel法[4]显示Mg2+-ATPase;Karnorsky-Roots法[5]显示ChE。
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    1.4.2 新鲜软体不经固定,即刻置于恒冷切片机冻台上,15min后作连续切片,按Chayen法[6]显示LDH,按Nachlas[7]法显示SDH。

    反应完成后,标本按常规脱水、封片、光镜下观察组织着色反应强弱。

    1.4.3 正常钉螺中枢神经节的组织学结构是由纤维鞘、神经节胞体区及神经纤维网三部分组成,纤维鞘主要由神经纤维和胶质细胞构成,神经细胞位于网络状的神经纤维网中,神经细胞之间散布有胶质细胞[8],神经节不同部位的四种酶活性强弱各不相同,Mg2+-ATPase、ChE的分布相,根据着色程度分为强阳性(棕褐色和棕黄色),中度阳性(黄色)和弱阳性(浅黄色)三类加以描述。正常钉螺中枢神经节内SDH、LDH的分布相,根据着色程度,分为强阳性(蓝黑色和紫蓝色),中度阳性(蓝色和紫色)和弱阳性(浅蓝色和浅紫色)三类加以描述比较。
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    1.4.4 采用计算机图象分析系统(HPIAS-1000)测得各实验组钉螺中枢神经节SDH、LDH标本的平均灰度值,并进行统计学处理。

    2 结果

    2.1 空白对照组,除去底物的切片,Mg2+-ATPase、ChE、SDH、LDH反应阴性,切片不着色。

    2.2.1 神经节纤维鞘及神经节核心部位的ChE、SDH、LDH反应均为强阳性,示酶活性强,神经节胞体区部位的ChE、SDH、LDH反应均为弱阳性,示酶活性弱,神经纤维网部位的ChE、SDH、LDH反应均为中度阳性,示酶活性较强(见封二图1~3)。

    2.2.2 神经节纤维鞘及神经纤维网部位的Mg2+-ATPase反应为中度阳性,示酶活性较强,神经节胞体区部位的Mg2+-ATPase反应为弱阳性,示酶活性弱(见封二图4)。
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    2.3.1 当浸泡药物为6.25mg/L Are时,钉螺中枢神经节的Mg2+-ATPase被明显破坏,标本中神经节部位无着色,5mg/L Napcp、1mg/L Nic、62.5mg/L SG的作用结果相同,其ChE轻度破坏,标本中神经节部位的着色与正常对照组相比为浅(见封二图5),各实验组的SDH、LDH无明显改变,与正常对照组无显著性差异,见表1。tb101.gif (6692 字节)tb102.gif (6422 字节)tb103.gif (6422 字节)tb104.gif (7397 字节)tb105.gif (8181 字节)
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    谭苹等:钉螺经不同药物浸泡后酶组织化学变化的观察

    TAN Ping at al .Ohservation of the chgnges of the enzymes for histochemistry in Oncomelania hupensis after being imersed in different chemicals groups

    表1 不同实验组药物浸泡钉螺24h后,其中枢神经节SDH、LDH标本图像分析结果(灰度值X±s)

    Table 1.Demonstration of the specimen image's analyzing of SDH,LDH in Centric ganglion of the snails,after being immersed in different Chemicals groups for 24-hour(Grey density X±s)
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    分组

    6.25mg/L Are

    5mg/L Napcp

    1mg/L Nic

    62.5mg/L SG

    50mg/L Tween

    H2O

    SDH

    103.4±22.15

    133.7±25.42

    127.3±21.98

, 百拇医药     124.9±21.23

    121.2±24.97

    118.7±18.62

    LDH

    149.3±15.13

    162.5±10.27

    161.8±10.92

    143.1±20.09

    122.9±11.54

    143.8±19.84

    将各用药组的平均灰度值分别与对照组的平均灰度值进行t检验,均为P>0.05。
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    2.3.2 当浸泡药物为1.25mg/L Napcp、0.25mg/L Nic、15.625mg/L SG、1.56mg/L Are单用时,各实验组钉螺神经节的Mg2+-ATPase有轻度破坏,标本中神经节部位的着色较正常对照组为浅(见封二图6~9),当前三种浓度的药物与1.56mg/L Are合用时,各实验组Mg2+-ATPase的破坏作用明显增强,标本中神经节部位无着色,ChE轻度破坏,标本中神经节部位的着色较正常对照组略浅(见封二图10~12),各实验组SDH、LDH无明显改变,与正常对照组无显著性差异,见表2。

    表2 不同实验组药物浸泡钉螺24h后,其中枢神经节SDH、LDH标本图像分析结果(X±s)

    Table 2.Demonstration of the specimen image's analyzing of SDH,LDH in centric Ganglion of the snails.after being immersed in different chemicasi Groups for 24-hour(Grey density X±s)
, 百拇医药
    分组

    (1)Napcp

    1.25mg/L

    (2)Nic

    0.25mg/L

    (3)SG

    15.625mg/L

    (4)Are

    1.56mg/L

    (1)+(4)

    (2)+(4)

    (3)+(4)
, 百拇医药
    Tween

    50mg/L

    H2O

    SDH

    138.7

    ±12.76

    137.9

    ±12.79

    130.0

    ±15.65

    112.4

    ±8.99

, 百拇医药     139.6

    ±17.24

    115.8

    ±12.8

    112.8

    ±10.10

    121.2

    ±24.79

    118.7

    ±18.62

    LDH

    164.9

    ±16.02
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    161.5

    ±15.42

    157.8

    ±16.96

    154.1

    ±10.39

    163.7

    ±10.50

    162.5

    ±12.43

    119.6

    ±19.94

    122.9
, 百拇医药
    ±11.54

    143.8

    ±19.84

    将各用药组的平均灰度值分别与对照组的平均灰度值进行t检验,均为P>0.05。

    3 讨论

    本研究观察了经不同浓度的Napcp、Nic、SG、Are单独浸泡钉螺及前三种药物与后者(Are)配伍浸泡钉螺24h后,钉螺中枢神经节Mg2+-ATPase、ChE、SDH、LDH的酶组织化学改变。

    当浸泡药物为6.25mg/L(相当于2.64×10-5mol)Are时,钉螺中枢神经节的Mg2+-ATPase被明显破坏,与5mg/L Napcp、1mg/L Nic、62.5mg/SG的作用相同,说明Are对钉螺的作用位点与Napcp、Nic、SG相似,都是破坏钉螺的Mg2+-ATPase,同属解偶联剂[9],而1.25mg/L Napcp、0.25mg/L Nic、15.625mg/L SG分别与1.56mg/L Are合用时,对钉螺中枢神经节Mg2+-ATPase的破坏作用大于前三种药物单用时的破坏作用,说明Are与Napcp、Nic、SG合用时,有协同增效作用。线粒体ATP酶的破坏,使氧化磷酸化偶联生成ATP障碍,导致细胞内能量供给不足。另一方面,由于ATP生成障碍,继发细胞内的第二信使cAMP生成障碍,可能使非受体性通道不能开启,神经细胞之间的信息传递中止,导致受神经元支配的足肌松驰,钉螺无法爬行,终因ATP生成和利用障碍,使钉螺丧失机械运动及生物合成等生命功能而死亡。
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    ChE普遍存在于脊椎动物和一些无脊椎动物体内,它参与神经介质的传递、肌肉运动及物质代谢等多项生理功能。ChE活性的强弱是神经细胞性质和功能的重要参考指标,正常钉螺的神经节和神经干胆碱脂酶活性很高[10]。本试验结果与之相符,提示在钉螺神经系统中,乙酰胆碱是神经递质之一。经6.25mg/L(相当于2.64×10-5mol)、1.56mg/L(相当6.6×10-6mol)Are浸泡钉螺24h后,其中枢神经节的ChE被轻度破坏,推测导致Ach在足肌接头部位相应聚积,并启动受体通道开放而产生持续去极化,激发足肌强直收缩,当肌肉收缩时,直接供收缩用的能量来源为ATP[11],由于Are破坏了Mg2+-ATPase,而阻断氧化磷酸化生成ATP,故钉螺由于ATP的供给不足而完全丧失收缩能力。另一推测为:由于Are破坏了ATP酶,在钉螺足肌产生动作电位之后而无法维持静息膜电位,使下一次的神经冲动不能形成,导致钉螺足肌收缩之后的松弛。进一步证实了低浓度(3×10-6至3×10-5mol)槟榔碱用药后表现出先兴奋足肌收缩,兴奋作用持续约10min,15min后则表现为抑制效应[12]的结果。
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    SDH是线粒体能量代谢的重要标志酶,它反应了三羧酸循环的状况。SDH广泛存在于钉螺的生殖、呼吸、消化、神经系统,而且SDH活性很高,说明三羧酸循环供能途径在螺体内普遍存在。LDH几乎分布于所有生物细胞,它是无氧酵解途径的重要酶之一,在正常钉螺体内,除肝脏外LDH与SDH的分布大体相同,显示各系统同样存在无氧糖酵解途径[10]。经不同药物的不同浓度浸泡后,各实验组钉螺的SDH、LDH与正常对照组无显著性差异(P>0.05),说明药物作用的位点并不在三羧酸循环和无氧酵解途径,但由于ATP酶活性明显下降,说明钉螺神经节内虽然发生了底物的氧化,却未生成ATP,故推测可能是电子传递被抑制,或是ADP的磷酸化被阻断,使ATP生成障碍。

    国家自然科学基金资助项目课题(批准号:39670661)

    谭苹(武汉科技大学医学院寄生虫学教研室 武汉,430080)

    何昌浩(同济医科大学寄生虫学教研室)
, 百拇医药
    张艳(同济医科大学解剖学教研室)

    常汉斌(武汉市常青医院)

    耿辉(同济医科大学寄生虫学教研室)

    龚太平(武汉科技大学医学院寄生虫学教研室 武汉,430080)

    袁修学(武汉科技大学医学院寄生虫学教研室 武汉,430080)

    熊希凯(同济医科大学解剖学教研室)

    参考文献

    1,何昌浩,夏国瑾,李桂玲,等.槟榔氢溴酸碱对杀钉螺药物的增效作用[J].中国血吸虫病防治杂志,1999,11:215.

    2,Memoranda.Molluscicide screening and evaluation[C].Bull W.H.O.1965,33:567~581.
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    3,李赋京.钉螺解剖与比较解剖[M].武汉:湖北人民出版社,1956,1~44.

    4,Wachstein M,Meisel E.Histochemistry of hepatic phosphatases at a hpysiologic ph with special reference to the demonstration of bile canaliculi[J].Am J Clin Pathol,1957,27:13.

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    6,Chayen J.Practical Histochemistry[M].London John Wiley & sons,1974,70~73.
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    9,依.霍奇森,弗.格恩里.(吕伯钦,等译)生化毒理学导论[M].北京:人民卫生出版社,1987,347~348.

    10,梁幼生,熊希凯,肖荣炜,等.钉螺组织化学与酶组织化学的研究[J].中国血吸虫病防治杂志,1992,4:201.

    11,A.C.吉斯.(高天礼译)细胞生理学[M].北京:科学出版社,1984,520~522.

    12,耿辉,夏国瑾,何昌浩,等.槟榔碱对湖北钉螺足肌胆碱能受体的作用[J].中国血吸虫病防治杂志,1999,11.281., 百拇医药