全 文 :DOI:10.13350/j.cjpb.140104 ·论著·
苦楝叶对钉螺酶组织化学的影响*
顾文彪1,张仪1**,夏尚光2,吕山1,朱丹1,吴缨1,刘和香1,王龙杰1
(1.中国疾病预防控制中心寄生虫病预防控制所,世界卫生组织疟疾、血吸虫病和丝虫病合作中心,
卫生部寄生虫病重点实验室,上海200025;2.安徽省林业科学研究院,安徽合肥230031)
【摘要】 目的 钉螺经苦楝叶浸提液浸泡后,检测其体内三磷酸腺苷酶、琥珀酸脱氢酶、乳酸脱氢酶和一氧化氮合酶的
活性,探讨苦楝叶杀螺机制。 方法 经苦楝叶浸提液处理48h的钉螺,冰冻切片,使用酶组织化学染色检测4种酶活
性的变化,实验设未经药物处理对照组。 结果 实验组钉螺头足部和消化腺的Ca2+ -ATPase灰度值分别为0.197±
0.059和0.233±0.037,与对照组0.298±0.041和0.413±0.057比较差异有统计学意义(t=9.036和8.594,P<
0.05);实验组钉螺头足部肌纤维的SDH灰度值为0.152±0.038,与对照组0.228±0.041比较差异有统计学意义(t=
7.167,P<0.05);实验组钉螺神经中枢、足部和心脏的 NOS灰度值分别为0.616±0.064、0.431±0.043和0.716±
0.058,与对照组分别为0.514±0.049、0.302±0.042和0.503±0.045比较差异均有统计学意义(t分别为3.833、6.125
和8.608,P<0.05)。 结论 经苦楝叶浸提液处理的钉螺 NOS水平升高Ca2+ -ATPase和SDH水平下降。因此推测
钉螺苦楝叶杀螺机制可能是NOS升高增加了钉螺头足部NO的含量,从而抑制头足部有氧呼吸,降低钙泵的活性,引起
钙超载,诱导细胞凋亡,最终导致钉螺死亡。
【关键词】 苦楝;钉螺;酶组织化学;三磷酸腺苷酶;琥珀酸脱氢酶;乳酸脱氢酶;一氧化氮合酶
【中图分类号】 R184.38 【文献标识码】 A 【文章编号】 1673-5234(2014)01-0016-04
[Journal of Pathogen Biology.2014Jan;9(1):16-19.]
The effect of Melia azedarach on enzyme histochemistry in Oncomelania hupensis
GU Wen-biao1,ZHANG Yi 1,XIA Shang-guang2,LV Shan1,ZHU Dan1,WU Ying1,LIU He-
xiang1,WANG Long-jie1 (1.National Institute of Parasitic Diseases,Chinese Center for Disease Control and
Prevention/Laboratory of Parasite and Vector Biology,Ministry of Public Health/WHO Collaborating Center for
Malaria,Schistosomiasis and Filariasis,Shanghai 200025,China;2.Anhui Academy of Forestry)
【Abstract】 Objective To explore the moluscicidal mechanism of Melia azedarach,the activity of Ca2+ -ATPase,succi-
nate dehydrogenase(SDH),lactate dehydrogenase(LDH),and nitric oxide synthase(NOS)were detected in Oncomela-
nia hupensis that had been immersed in a leaf extract of Melia azedarach. Methods Snails in the experimental group
were immersed in the leaf extract of M.azedarachfor 48hours and soft tissues were separated for preparation of frozen
sections(6-μm slices).Levels of Ca
2+ -ATPase,SDH,LDH,and NOS activity were detected using an enzyme-histo-
chemical technique.Untreated snails served as controls. Results Ca2+ -ATPase staining revealed that mean gray density
values for the head-foot and digestive gland differed significantly(P<0.05)between the experimental group(0.197±
0.059,0.233±0.037)and control group(0.298±0.041,0.413±0.057).SDH staining suggested that the mean gray
density value for muscle differed significantly(P<0.05)between the experimental group(0.152±0.038)and control
group(0.228±0.041).NOS staining revealed that the mean gray density values for the ganglion,foot,and heart dif-
fered significantly(P<0.05)between the experimental group(0.616±0.064,0.431±0.043,and 0.716±0.058)and
control group(0.514±0.049,0.302±0.042,and 0.503±0.045). Conclusion The enzymatic activity of both Ca2+-
ATPase and SDH declined,and NOS activity rose in snails after treatment with a leaf extract of M.azedarach.The mol-
luscicidal mechanism of M.azedarachis presumably by increasing the content of NO in the head-foot,thus inhibiting aer-
obic respiration by reducing calcium pump activity.This results in a calcium overload that induces apoptosis and eventual-
ly leads to death.
【Key words】 Melia azedarach,Oncomelania hupensis,enzyme-histochemical technique,Ca2+ -ATPase,succinate dehy-
drogenase(SDH),lactate dehydrogenase(LDH),nitric oxide synthase(NOS)
***近年来,大量研究证明苦楝叶有杀灭钉螺作
用[1~3]。本研究采用酶组织化学技术检测经苦楝叶处
理后钉螺体内 Ca2+ 介导三磷酸腺苷酶(Ca2+-AT-
Pase)、琥 珀 酸 脱 氢 酶 (succinate dehydrogenase,
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【基 金 项 目】 国 家 “十 二 五”国 家 科 技 计 划 项 目 (No.
2011BAD38B070101); 国 家 科 技 重 大 专 项 (No.
2012ZX10004220,2008ZX10004-011)。
【通讯作者】 张 仪,E-mail:zhang1972003@163.com
【作者简介】 顾文彪(1986-),男,上海人,硕士,研究实习员,
主要研究方向为病媒生物学。E-mail:45192255@qq.com
SDH)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)、一
氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)等酶活性的
变化,为探讨苦楝叶的杀螺机制提供依据。
材料与方法
1 材料
钉螺成螺60只,由本实验室提供。苦楝叶浸提液
由安徽省林业科学院惠赠。氯化钙(CaCl2)、氯化钴
(CaCl2)、硫化铵[(NH4)2S]、硝基四氮唑蓝(NBT)、
三磷酸腺苷二钠(ATP-Na2)、琥珀酸钠(sodium succi-
nate)、乳酸钠(dl-lactic acid sodium)还原型辅酶Ⅰ
(NADH·Na)、还原型尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
硫辛酰胺脱氢酶(NADPH-d)购自国药集团化学试剂
有限公司。
2 方法
2.1 动物试验 60只钉螺随机分为2组,每组30
只。实验组于25℃环境用苦楝叶浸提液浸泡48h,取
出,用氯水洗净后放入清水中,根据钉螺活动状况判断
死活。取活螺,压碎,剔除螺壳,留取软体,冰冻切片
(厚度6μm),切片贴于经多聚赖氨酸处理的载玻片
上,用于酶组织化学检测。
2.2 酶化学检测 ATPase、SDH、LDH检测方法参
考文献[4],NOS检测参考文献[5]方法。试验均设阳
性对照,并使用PBS代替反应底物作为空白对照。
结果判断:1)ATPase染色:呈棕黑色为强阳性,
棕色为阳性,不着色为阴性;2)SDH、LDH 染色:蓝紫
色为强阳性,蓝色为阳性,不着色为阴性;3)NOS染
色:紫黑色为强阳性,蓝紫色为阳性。染色定量以平均
灰度值(A)表示(选取样品阳性部位,在相同倍数的视
野、相同亮度以及相同曝光时间下照相,所得相片用
IPP6.0软件计算相片中阳性部位的平均灰度值)。
2.3 统计学分析 使用SPSS13.0对数据进行分析。
A值使用x±s表示,两组间的比较采用独立样本的t
检验,P<0.05为差异有统计学意义。
结 果
1 Ca2+-ATPase定性及定量分析
酶组织化学法检测Ca2+-ATPase在钉螺体内各
组织均有分布,其中对照组钉螺中头足部和消化腺的
表达呈强阳性(图1A),实验组钉螺均无强阳性部位。
经定量分析,对照组钉螺消化腺 A 值为0.413±
0.057,头足部A值为0.298±0.041(图1B~E),实验
组A值分别为0.233±0.037和0.197±0.059,差异
有统计学意义(t分别为值9.036和8.594,P<0.05)。
A 钉螺Ca2+-ATPase反应(40×) B 对照组钉螺头足部Ca2+-ATPase强阳性反应(100×) C 实验组钉螺头足部Ca2+-ATPase阳
性反应(100×) D 对照组钉螺消化腺Ca2+-ATPase强阳性反应(400×) E 实验组钉螺消化腺Ca2+-ATPase阳性反应(200×) F 对照
组钉螺神经节SDH强阳性反应(200×) G 实验组钉螺神经节SDH强阳性反应(200×) H 对照组钉螺肌纤维SDH强阳性反应(200×) I
实验组钉螺肌纤维SDH阳性反应(200×)
图1 钉螺Ca2+-ATPase反应(一)
A Ca2+-ATPase reaction of snails(40×) B Strong Ca2+-ATPase reaction in snails'head-foot of control group(100×) C Ca2+-AT-
Pase reaction in snails'head-foot of experimental group(100×) D Strong Ca2+-ATPase reaction in snails'digestive gland of control group(400
×) E Ca2+-ATPase reaction in snails'digestive gland of experimental group(200×) F Strong SDH reaction in snails'ganglion of control group
(200×) G Strong SDH reaction in snails'ganglion of experimental group(200×) H Strong SDH reaction in snails'muscle of control group(200
×) I SDH reaction in snails'muscle of experimental group(200×)
Fig.1 Ca2+-ATPase reaction of snails
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2 SDH定性及定量分析
对照钉螺中头足部口囊上皮、头足部肌纤维和神
经节SDH呈强阳性,其余部位现阳性(图1F),实验组
钉螺头足部上皮和神经节呈强阳性(图1G),两组钉螺
头足部肌纤维均阳性,并可见头足部肌纤维断裂(图
1H,1I)。经过定量分析,实验组钉螺头足部肌纤维的
A值0.152±0.038,对照组为0.228±0.041,差异有
统计学意义(t=7.167,P<0.05)。
3 LDH定性及定量分析
对照钉螺及实验钉螺的头足部口囊和神经节处
LDH均呈强阳性(图2A,2B),头足部肌纤维和消化
腺等均呈阳性,实验组可见肌纤维断裂(图2C,2D)。
经定量分析,实验组和对照组各部位的灰度值差异均
无统计学意义。
4 NOS定性及定量分析
实验组和对照组钉螺的神经中枢、心脏、咽管和生
殖细胞NOS均呈强阳性,足部、口囊、鳃叶等(图2E,
2F)阳性。实验组足部肌肉纤维断裂、神经节结构松
散。经定量分析,实验组神经中枢、足部和心脏的 A
值分别为0.616±0.064、0.431±0.043、0.716±
0.058,对照组为0.514±0.049、0.302±0.042、0.503
±0.045,差异有统计学意义(t值分别为3.833、
6.125、8.608,P<0.05)(图2G~2I)。
讨 论
苦楝叶浸提液具有较好的杀灭钉螺作用,其灭螺
机理尚不清楚。李晨光等[1]研究发现苦楝叶提取物能
影响钉螺软体组织中糖原和蛋白质的含量,但不能解
释苦楝杀螺的作用机制。近年来,多采用酶组织化学
的方法来探索灭螺药物的作用机理[6,7]。本研究采用
酶组织化学技术检测与钉螺氧化磷酸化、能量代谢以
及神经递质等相关的生物酶活性并探讨苦楝灭螺的机
制。
本实验选择的4种酶作用各异。其中NOS在生
物体中是合成NO(神经递质)的限速酶,主要有3种
亚型。Ca2+-ATPase能催化细胞膜内侧的 ATP水
解,释放能量,驱动细胞内的钙离子泵出细胞,以维持
细胞内外钙离子浓度差。当Ca2+-ATPase活性降低
时,会引起细胞内钙离子含量增加,造成细胞不可逆的
损伤。SDH是生物体内三羧酸循环的重要限速酶和
线粒体的标志酶,SDH活性的高低不仅反映钉螺体内
三羧酸循环状况,还能反映其线粒体的状态。LDH主
要分布于细胞质,是糖酵解途径的关键酶。
A 对照组钉螺口囊LDH强阳性反应(200×) B 对照组钉螺神经节LDH强阳性反应(200×) C 对照组钉螺肌纤维LDH阳性反应(200
×) D 实验组钉螺肌纤维LDH阳性反应(200×) E 钉螺体内 NOS反应(40×) F 钉螺体内 NOS反应(40×) G 实验组钉螺神经节
NOS强阳性反应(200×) H 实验组钉螺足部NOS阳性反应(200×) I 实验组钉螺心脏NOS强阳性反应(200×)
图2 钉螺Ca2+-ATPase反应(二)
A Strong LDH reaction in snails'mouth of control group(200×) B Strong LDH reaction in snails'ganglion of control group(200×) C
LDH reaction in snails'muscle of control group(200×) D LDH reaction in snails'muscle of experimental group(200×) E NOS reaction of
snails(40×) F NOS reaction of snails(40×) G Strong NOS reaction in snails'ganglion of experimental group(200×) H NOS reaction in
snails'foot of experimental group(200×) I Strong NOS reaction in snails'heart of experimental group(200×)
Fig.2 Ca2+-ATPase reaction of snails
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本研究结果显示,经苦楝叶浸提液处理的钉螺体
内各部位LDH 的灰度值差异无统计学意义,表明钉
螺LDH的活性不受苦楝叶活性物质的影响。苦楝叶
的杀螺作用与其无关。
检测发现 NOS主要分布于钉螺头足部口囊、神
经节、咽管、鳃叶上皮、心脏和生殖细胞等处,与梁幼生
等[5]研究结果一致。实验组钉螺神经中枢、足部和心
脏等部位的NOS活性显著增高,引起钉螺该部位NO
的合成加剧。机体在合成 NO过程中,造成细胞内钙
离子浓度增加,形成钙超载,进而破坏呼吸链,大量消
耗ATP并损伤DNA[8];细胞内钙离子超载还会激活
促细胞凋亡的关键酶[9]。提示若钉螺体内NO生成过
多会使其细胞内钙离子含量增高,最终使得细胞发生
程序性死亡。
细胞内钙离子含量是由钙泵,暨Ca2+-ATPase调
节控制的。因此,观察钉螺这些部位Ca2+-ATPase的
活性就能推测其是否会出现钙超载。检测结果显示实
验组钉螺消化腺和头足部Ca2+-ATPase灰度值与对
照组比较差异有统计学意义,说明该部位钙离子含量
显著提高,造成钙超载。这两个部位钙超载将会引起
其中细胞呼吸和氧化磷酸化的降低,使 ATP生成减
少,引起钉螺细胞供能不足,导致钉螺生理功能受损。
NO影响细胞内钙离子含量,是从破坏细胞有氧
呼吸开始的。研究表明,机体内过多的 NO可以抑制
SDH的活性和含量,降低了线粒体的能量代谢[10]。
本研究发现钉螺体内SDH 广泛分布,与覃苹等[11]的
研究结果一致。而经苦楝叶浸提液处理的钉螺头足部
肌纤维SDH 活性显著降低,说明该部位氧化磷酸化
受抑制,其线粒体活性降低,这是足部 NOS活性增高
导致的结果。
因此推测,苦楝叶浸提液处理钉螺后,造成其头足
部NOS活性增加,产生过量 NO,继而破坏钉螺肌细
胞线粒体内的氧化磷酸化,减少能量的生成。ATP浓
度的降低减弱Ca2+-ATPase的活性,使得钉螺肌细胞
内钙离子浓度上升,钙超载后引起肌细胞不可逆损伤,
最终杀死钉螺。
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【收稿日期】 2013-08-07 【修回日期】
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
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