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苦楝叶对钉螺细胞凋亡和一氧化氮合酶的影响



全 文 : 
2013,29 (8)
中国人兽共患病学报
Chinese Journal of Zoonoses
DOI:10.3969/cjz.j.issn.1002-2694.2013.08.008
苦楝叶对钉螺细胞凋亡和一氧化氮合酶的影响
张 仪1,吴 缨1,顾文彪1,刘和香1,朱 丹1,吕 山1,夏尚光2,王龙杰1
摘 要:目的 检测经苦楝叶浸提液浸泡处理后,钉螺体内细胞凋亡和一氧化氮合酶(Nitric oxide synthase,NOS)的变
化,探讨苦楝灭螺的机制。方法 经苦楝叶浸提液处理的钉螺和对照钉螺去壳后连续冰冻切片,使用原位末端标记法(TdT-
mediated dUTP-biotin nick end labeling assay,TUNEL)和NADPH-d组织化学染色方法分别检测其细胞凋亡和一氧化氮合
酶。结果 1.实验组钉螺细胞凋亡发生在消化腺、足部表皮和足部肌肉纤维间等部位,而对照组发生在消化腺和足部表皮部
位;2.实验组细胞与对照组凋亡值具统计学意义(P<0.05);3.实验组神经中枢、足部神经节和心脏的 NOS平均灰度值对照
组有统计学意义(P<0.05)。结论 苦楝叶浸提液会影响钉螺NOS的活性,并诱导其足部肌肉纤维间发生细胞凋亡。
关键词:钉螺;苦楝;细胞凋亡;一氧化氮合酶
  中图分类号:R383 文献标识码:A 文章编号:1002-2694(2013)08-0771-04
Effect of leaves extracts of Melia azedarach on apoptosis
and nitric oxide synthase of Oncomelania hupensis
ZHANG Yi 1,WU Ying1,GU Wen-biao1,LIU He-xiang1,
ZHU Dan1,LV Shan1,XIA Shang-guang2,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,Hefei 230031,China)
国家“十二五”国家科技计划项目(2011BAD38B070101)资助,国家
科技重大专项(No.2012ZX10004220,2008ZX10004-011)资助
作者单位: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;Email:zhang1972003@
yahoo.com.cn
2.安徽省林业科学研究院,合肥 230031
ABSTRACT:Plant-source moluscicide has shown good effectiveness and biodegradation.Recently,it was found that Melia
azedarachleaves could kil Oncomelania hupensis.This project was designed to observe the effect of leaves extracts of Melia a-
zedarach on apoptosis and nitric oxide synthase(NOS)of Oncomelania hupensis in order to explore its moluscicidal mecha-
nism.The snails were immersed into the leaf extracts of Melia azedarac for 24hours,and then both experimental and control
snails’soft tissues were separated for frozen section(6μm).The apoptosis of snails were observed by TUNEL and the enzy-
matic activities of NOS were detected by NADPH-D ertzyme-histoehemieal technology.The staining reaction of the snail tissues
as wel as the average gray density was observed with image analysis system of biomieroscopy.The TUNEL showed that there
was a cluster of positive signal in both experimental and control groups.The apoptotic cels of experimental snails were detected
in digestive gland,foot skin and foot muscle,and it were detected in digestive gland,foot skin in the control group.The apop-
tosis index of experimental group was significantly higher than that in the control(P<0.05);the NOS staining revealed that
the average gray density of ganglion,foot and heart between experimental and control group had a significant difference(P<
0.05).The results indicate that the mechanism of Melia azedarachleaves could impact the NOS activity and induce the apopto-
sis in foot of snails.
  KEY WORDS:Oncomelania hupensis;Melia azedarach;apoptosis;NOS
Funded by the Planning Subject of‘the Twelfth Five-year-plan’in National Science and Technology for the Rural Development
in China(No.2011BAD38B070101),and the National S&T
Major Program (Nos.2012ZX10004220 & 2008ZX10004-
011)
Email:zhang1972003@yahoo.com.cn
  近年来,研究发现苦楝(Melia azedarach)叶浸
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提液对钉螺有杀灭的作用[1-2],但是其杀螺机理不明
了。特用苦楝叶浸提液处理钉螺,通过组织化学技
术检测其软体中一氧化氮合酶(Nitric oxide syn-
thase,NOS)[3-4],对照正常钉螺,研究经药物处理后
钉螺软体内 NOS的表达部位及活性的变化,同时
结合原位末端标记法(Terminal deoxynucleotide
transferase-mediated dUTP-biotin nick end labe-
ling assay,TUNEL)检测细胞凋亡,观察药物处理
后钉螺发生凋亡的组织部位和凋亡细胞数量。从钉
螺细胞凋亡和代谢变化的角度,阐述苦楝叶浸提液
杀灭钉螺的作用机制。
1 材料与方法
1.1 材料 本实验室饲养阴性钉螺30只,分为实
验组20只和对照组10只。苦楝叶浸提液由安徽省
林科院提供。TUNEL试剂盒购自武汉博士德生物
工程公司。还原型尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸硫
辛酰胺脱氢酶(Nicotinamide adenosine dinucleotide
phosphate diaphorase,NADPH-d)购自碧云天生物
工程公司。
1.2 方法
1.2.1 材料处理 实验组用苦楝叶浸提液浸泡处
理,对照组用去氯水浸泡。25℃浸泡24h,取出钉
螺,去氯水洗净后放入清水中,根据钉螺活动状况判
断死活。取出活螺后压碎,剔除螺壳,取软体,用于
细胞凋亡和 NOS检测。软体不经固定,直接置于
冰冻切片机上,连续切片,厚度6μm。切片贴于经
多聚赖氨酸处理的载玻片上。
1.2.2 染色 TUNEL染色参考试剂盒说明书,其
中内源性过氧化酶阻断剂处理时间缩短为1min;
NADPH-d(NOS)组织化学染色方法参考梁幼生
等[5]染色过程,其中孵化时间为37℃30min。两种
染色法分别设置阳性对照,并用PBS代替反应底
物,作为阴性对照。染色后梯度酒精脱水,二甲苯透
明,中性树胶封片观察。
1.2.3 分析判断 细胞凋亡阳性信号位于细胞核
内,以细胞核内出现褐色、棕色细微颗粒为凋亡细
胞。细胞凋亡定量以凋亡指数(apoptosis index.
AI)表示。AI值是指在随机选择10个高倍镜(×
400)下视野,平均每个计数100个细胞,计算平均凋
亡细胞百分率。
  NOS染色强阳性部位染色为紫黑色,阳性部位
为蓝紫色。NOS定量以平均灰度值表示(OD)。计
算平均灰度值是选取样品阳性部位,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。
1.2.4 统计学处理 采用SPSS13.0软件对数据
进行统计分析。AI值和OD值均用x±s表示。两
组数据比较使用独立样本t检验,P<0.05具有统
计学意义。
2 结 果
2.1 细胞凋亡染色 阳性对照物中凋亡细胞中着
色褐棕色颗粒,阴性对照物中均被染成蓝色,结果可
靠。凋亡细胞在两组钉螺组织中均有不同程度表
达,多为散在分布,部分呈局灶性,凋亡细胞核中着
色棕褐色颗粒,表明其DNA已经发生了降解,DNA
末端被标记。对照组消化腺和足部表皮观察到凋亡
细胞(见图1),实验组消化腺、足部表皮和足部肌肉
纤维间观察到凋亡细胞(见图2、3)。两组间 AI值
有统计学意义(P<0.05)(见表1)。
表1 两组钉螺细胞凋亡指数比较
Tab.1 Comparison of the apoptosis index
组别
Group
凋亡指数
Apoptosis index
t value,P
实验组
Experimental
(10.6±5.74)%
4.343,P<0.05
对照组
Control
(2.4±1.84)%
2.2 NOS染色 阳性对照物中 NOS强阳性呈现
紫黑色,阳性为蓝紫色,阴性对照物未染色。检测发
现钉螺NOS主要分布于足部、神经中枢、口囊、鳃
叶、心脏、咽管和生殖细胞等处。其中神经中枢、心
脏、咽管和生殖细胞等着色浓密,表现出强阳性(图
4-7),足部、口囊、鳃叶等(图8-10)表现阳性。实验
组和对照组之间染色程度无明显区别,但是在组织
形态发生变化,实验组足部肌肉纤维断裂、神经节结
构松散。
  通过灰度计算分析,实验组神经中枢、足部神经
节和心脏的平均 OD值与对照组有统计学意义(P
<0.05),其他部位差异无统计学意义(P>0.05)
(见表2)。
3 讨 论
  钉螺是日本血吸虫唯一的中间宿主,杀灭钉螺
是控制血吸虫病传播的重要途径之一。相对于化学
灭螺药物,植物药物对生态环境的破坏小、毒性低,
国内外迄今已经有1 000多种植物被用于灭螺药物
的研究开发[6]。其中苦楝树以其分布广泛、取材容
易、无环境污染等特点,近年来受到了较多关注。
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8期 张 仪等:苦楝叶对钉螺细胞凋亡和一氧化氮合酶的影响
图1 对照组足部细胞凋亡(×400)
图2 实验组足部细胞凋亡(×400)
图3 实验组消化腺细胞凋亡(×400)
图4 实验组中枢神经节NOS强阳性(×400)
图5 实验组心脏NOS强阳性(×400)
图6 实验组咽管NOS强阳性(×200)
图7 实验组生殖细胞NOS强阳性(×200)
图8 实验组足部NOS阳性(×100)
图9 实验组口囊NOS阳性(×100)
图10 实验组鳃叶NOS阳性(×100)
Fig.1 Apoptosis in the foot of control group(×400)
Fig.2 Apoptosis in the foot of experimental group(×400)
Fig.3 Apoptosis in the digestive gland of experimental group(×400)
Fig.4 NOS positive reaction in the ganglion(×400)
Fig.5 NOS positive reaction in the heart(×400)
Fig.6 NOS positive reaction in the pharyngeal cavity(×200)
Fig.7 NOS positive reaction in the testis(×200)
Fig.8 NOS positive reaction in the foot(×100)
Fig.9 NOS positive reaction in the mouth(×100)
Fig.10 NOS positive reaction in the ctenidium(×100)
表2 不同组织中NOS平均OD值比较
Tab.2 The mean OD of NOS with different tissue
组别
Group
组织
Tissues
足部
Foot
鳃叶
Ctenidium
口囊
Mouth
神经中枢
Ganglia
心脏
Heart
咽管
Pharyngeal
cavity
生殖细胞
Testis
Experi mental 0.431±0.043 0.313±0.075 0.443±0.067 0.616±0.064 0.716±0.058 0.732±0.091 0.758±0.096
Control  0.302±0.042 0.269±0.107 0.431±0.034 0.514±0.049 0.503±0.045 0.706±0.129 0.725±0.087
t value,P
6.125
P<0.05
1.029
P>0.05
0.447
P>0.05
3.833
P<0.05
8.608
P<0.05
0.516
P>0.05
0.459
P>0.05
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Marlene等[7]发现苦楝提取物对肝片吸虫中间宿主
椎实螺的心率有影响,施玉梁等[8]提取苦楝活性物
质苦楝素,发现其能够阻遏间接刺激引起的肌肉收
缩反应。由此可见,苦楝也许会影响钉螺头足部肌
肉和心肌的收缩。另一方面,梁幼生等[5]发现钉螺
体内一氧化氮合酶(NOS)在足肌神经节和心脏存
在大量分布,方正明等[9]观察到钉螺离体细胞存在
凋亡现象,但并不能定位于组织。因此,本文利用
TUNEL法和组织化学方法分别观察了药物处理后
钉螺体内细胞凋亡的情况和NOS的活性变化。
  通过研究发现,通过苦楝叶浸提液浸泡诱导,实
验组钉螺的细胞凋亡比率显著高于对照组,这说明
苦楝叶浸提液可以有效诱导钉螺细胞凋亡;实验组
钉螺消化腺、足部表皮和足部肌肉观察到凋亡细胞,
对照组凋亡则只发生在消化腺和足部表皮,说明苦
楝叶浸提液诱导了钉螺足部的细胞发生凋亡。
  另一方面,NOS在生物体中是合成NO的限速
酶,后者是一类气体自由基,过量NO会与氧自由基
结合生成具有神经毒性作用的过氧化硝基离子
(ONOO-)[10]。本文利用NADPH-d组织化学染色
方法,主要观察nNOS的表达部位和含量,nNOS是
合成NO的主要限速酶之一,其过度激活会产生过
量的NO。Michio等研究发现,NO主要从线粒体
途径参与诱导多种组织的细胞凋亡过程[11]。本文
发现,钉螺NOS主要分布于足部、神经中枢、口囊、
鳃叶、心脏、咽管和生殖细胞等处,这和之前的研究
结果是一样的[5]。实验组钉螺的足部、神经中枢和
心脏的NOS表达量与对照组有统计学意义,说明
苦楝叶浸提液会造成钉螺体内神经系统 NOS的过
量表达。这种过量表达会使该部位合成过多 NO,
NO本身作为自由基,同时也是ONOO-的前体,这
些都会损伤DNA。另外,在产生NO的过程中也会
使细胞内的Ca2+浓度增加,破坏呼吸链,消耗大量
ATP并损伤 DNA,导致细胞凋亡[12]。因此,这可
以解释为何我们在足部肌肉纤维间检测到细胞凋
亡。神经中枢和心脏中 NOS的高表达提示了苦楝
叶浸提液的杀灭钉螺机制也许是通过影响其神经系
统和循环系统来实现的。刘金涛等研究发现苦楝处
理后钉螺体内糖原和蛋白含量会降低[13],本文的研
究丰富了苦楝灭螺的理论基础。
  综上所述,苦楝叶浸提液会影响钉螺 NOS的
活性,并诱导其足部肌肉纤维间发生细胞凋亡。
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