CREB在擬黑多刺蟻學(xué)習(xí)記憶中的作用研究.pdf

1、螞蟻是人們最熟悉和常見的昆蟲之一。它們繁殖能力較強(qiáng)，種類多樣化。作為社會(huì)型昆蟲，還存在著復(fù)雜的行為活動(dòng)。擬黑多刺蟻是一種群居生活而且分工明確的社會(huì)性昆蟲，同時(shí)它也是具有極高藥用價(jià)值的一類昆蟲。其家族成員主要包括雌蟻、雄蟻以及工蟻。這種明顯的多態(tài)現(xiàn)象與分工明確的社會(huì)性生活決定了它們具有復(fù)雜以及發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng)。以蕈形體在不同昆蟲腦內(nèi)所占容積來說，螞蟻腦占1/174，但是鰓角金龜屬(Melolontha)僅有1/3290，龍虱(Dytisws

2、)僅有1/4200。 CREB是一種43KD的亮氨酸拉鏈型轉(zhuǎn)錄因子，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)CREB在海兔、果蠅和小鼠的長(zhǎng)時(shí)程記憶中起重要作用。本實(shí)驗(yàn)即以昆蟲綱(ClassInsecta)、膜翅目(Hymenoptera)、細(xì)腰亞目(Apocrita)、蟻總科(Formicoidea)、蟻科(Formicidae)的擬黑多刺蟻(PolyrhachisVicinaRoger)為實(shí)驗(yàn)材料，以免疫組織化學(xué)技術(shù)為手段，首次研究了CREB在擬黑多刺蟻不同

3、品級(jí)中的表達(dá)情況，并且通過行為學(xué)方法，對(duì)工蟻進(jìn)行行為學(xué)訓(xùn)練，對(duì)擬黑多刺蟻的學(xué)習(xí)記憶能力進(jìn)行了研究，并且比較了訓(xùn)練前后CREB表達(dá)量的差異性，以期比較經(jīng)過訓(xùn)練的擬黑多刺蟻腦部CREB水平是否發(fā)生了變化以及擬黑多刺蟻長(zhǎng)時(shí)記憶過程中CREB的水平是否發(fā)生變化。此外，對(duì)擬黑多刺蟻腦部連續(xù)切片的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了摸索，并用HE染色法對(duì)擬黑多刺蟻腦部切片進(jìn)行染色，研究其腦部結(jié)構(gòu)、比較了不同品級(jí)腦部結(jié)構(gòu)的差異。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)于擬黑多刺蟻腦部連

4、續(xù)切片的石蠟包埋，采用多聚甲醛固定液具有較好的效果，可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)浸入腦部，起到固定的作用。而酒精逐級(jí)脫水的時(shí)間則控制在2h，有較好的效果。對(duì)于石蠟包埋的透明部分，則采用二甲苯透明。制作腦部連續(xù)切片的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)于擬黑多刺蟻腦部結(jié)構(gòu)探索以及進(jìn)一步免疫組化反應(yīng)是必不可少的。通過本實(shí)驗(yàn)，確定了一整套適宜的方法來實(shí)現(xiàn)腦部連續(xù)切片。同時(shí)，對(duì)擬黑多刺蟻腦部HE染色后進(jìn)行觀察，可以看到擬黑多刺蟻的前腦、中腦和后腦。前腦由前腦葉和視葉構(gòu)成，前

5、腦葉包括蕈形體和中央體。一對(duì)蕈形體以左右對(duì)稱的形式位于腦的上方。視葉為復(fù)眼的視覺中心，與復(fù)眼相連，較大的視葉顯示了它具有高度發(fā)達(dá)的視覺系統(tǒng)；中腦位于前腦下方，主要包括背葉和嗅葉(觸角葉)。其中嗅葉為主要部分，嗅葉由視嗅神經(jīng)交叉與同側(cè)的蕈形體和中央體相聯(lián)結(jié)。后腦在前腦和中腦的背面，左右各成一葉，發(fā)出圍咽神經(jīng)索與咽下神經(jīng)節(jié)相連。這些表明在擬黑多刺蟻中，嗅覺和視覺的重要性。 通過CREB在擬黑多刺蟻不同品級(jí)的免疫組織化學(xué)反應(yīng)的研究表明

6、，在工蟻、雌蟻、雄蟻中均有陽性顆粒的表達(dá)，但在雄蟻中呈現(xiàn)較弱的陽性顆粒表達(dá)。這可能表明在擬黑多刺蟻不同品級(jí)中，雄蟻具有相對(duì)較差的學(xué)習(xí)記憶能力?；蛘咴谛巯佒写嬖谥c工蟻、雌蟻不同的其他機(jī)制來介導(dǎo)其學(xué)習(xí)記憶的能力。對(duì)免疫組化切片的觀察發(fā)現(xiàn)，雌蟻中CREB陽性顆粒的表達(dá)主要分布于中腦。中腦是螞蟻的嗅覺聯(lián)絡(luò)中心。這表明對(duì)于雌蟻而言，嗅覺的功能與視覺相比占有更特殊的地位。而其學(xué)習(xí)記憶的方式也以嗅覺為主，即依賴嗅覺的鞏固加深來達(dá)到這樣的目的。在雄蟻

7、中，有較弱CREB陽性顆粒的表達(dá)，這可能與雄蟻在蟻巢中所處的特殊品級(jí)有關(guān)系。在工蟻的腦部，CREB的表達(dá)則分布在蕈形體、視葉和中腦三個(gè)部位。 最后，通過Y迷宮實(shí)驗(yàn)對(duì)擬黑多刺蟻工蟻的學(xué)習(xí)記憶能力進(jìn)行了訓(xùn)練，并且對(duì)訓(xùn)練過后具有記憶能力的擬黑多刺蟻腦部CREB的表達(dá)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，擬黑多刺工蟻具有明顯的空間學(xué)習(xí)記憶能力。但是，訓(xùn)練前后CREB量的表達(dá)差異不大。這可能表明，在這一能力的體現(xiàn)中，CREB不是通過基礎(chǔ)表達(dá)量的增加而促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶

8、能力的加深，是通過對(duì)原有CREB水平的磷酸化而實(shí)現(xiàn)的?；蛘?，在擬黑多刺工蟻中還存在著其他的信號(hào)調(diào)控機(jī)制來進(jìn)行學(xué)習(xí)記憶。不過通過這些研究我們可以發(fā)現(xiàn)，擬黑多刺蟻的嗅覺部分可能與其學(xué)習(xí)記憶能力有著重要的關(guān)系。這也與其具有發(fā)達(dá)的嗅覺能力相關(guān)。 本文首次對(duì)擬黑多刺蟻腦部切片條件進(jìn)行了摸索，研究了CREB在擬黑多刺蟻腦部的表達(dá)情況，并首次對(duì)擬黑多刺蟻進(jìn)行學(xué)習(xí)記憶方面的訓(xùn)練，希望可以通過對(duì)CREB表達(dá)水平的差異性這一角度來揭示其學(xué)習(xí)記憶的一