CREB在擬黑多刺蟻學習記憶中的作用研究.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，種類多樣化。作為社會型昆蟲，還存在著復雜的行為活動。擬黑多刺蟻是一種群居生活而且分工明確的社會性昆蟲，同時它也是具有極高藥用價值的一類昆蟲。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性生活決定了它們具有復雜以及發(fā)達的神經系統(tǒng)。以蕈形體在不同昆蟲腦內所占容積來說，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的亮氨酸拉鏈型轉錄因子，已經發(fā)現(xiàn)CREB在海兔、果蠅和小鼠的長時程記憶中起重要作用。本實驗即以昆蟲綱(ClassInsecta)、膜翅目(Hymenoptera)、細腰亞目(Apocrita)、蟻總科(Formicoidea)、蟻科(Formicidae)的擬黑多刺蟻(PolyrhachisVicinaRoger)為實驗材料，以免疫組織化學技術為手段，首次研究了CREB在擬黑多刺蟻不同

3、品級中的表達情況，并且通過行為學方法，對工蟻進行行為學訓練，對擬黑多刺蟻的學習記憶能力進行了研究，并且比較了訓練前后CREB表達量的差異性，以期比較經過訓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時記憶過程中CREB的水平是否發(fā)生變化。此外，對擬黑多刺蟻腦部連續(xù)切片的實驗條件進行了摸索，并用HE染色法對擬黑多刺蟻腦部切片進行染色，研究其腦部結構、比較了不同品級腦部結構的差異。 實驗結果顯示，對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，可以在相對較短的時間內浸入腦部，起到固定的作用。而酒精逐級脫水的時間則控制在2h，有較好的效果。對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)切片的實驗方法，對于擬黑多刺蟻腦部結構探索以及進一步免疫組化反應是必不可少的。通過本實驗，確定了一整套適宜的方法來實現(xiàn)腦部連續(xù)切片。同時，對擬黑多刺蟻腦部HE染色后進行觀察，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成，前

5、腦葉包括蕈形體和中央體。一對蕈形體以左右對稱的形式位于腦的上方。視葉為復眼的視覺中心，與復眼相連，較大的視葉顯示了它具有高度發(fā)達的視覺系統(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，嗅葉由視嗅神經交叉與同側的蕈形體和中央體相聯(lián)結。后腦在前腦和中腦的背面，左右各成一葉，發(fā)出圍咽神經索與咽下神經節(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的免疫組織化學反應的研究表明

6、，在工蟻、雌蟻、雄蟻中均有陽性顆粒的表達，但在雄蟻中呈現(xiàn)較弱的陽性顆粒表達。這可能表明在擬黑多刺蟻不同品級中，雄蟻具有相對較差的學習記憶能力。或者在雄蟻中存在著與工蟻、雌蟻不同的其他機制來介導其學習記憶的能力。對免疫組化切片的觀察發(fā)現(xiàn)，雌蟻中CREB陽性顆粒的表達主要分布于中腦。中腦是螞蟻的嗅覺聯(lián)絡中心。這表明對于雌蟻而言，嗅覺的功能與視覺相比占有更特殊的地位。而其學習記憶的方式也以嗅覺為主，即依賴嗅覺的鞏固加深來達到這樣的目的。在雄蟻

7、中，有較弱CREB陽性顆粒的表達，這可能與雄蟻在蟻巢中所處的特殊品級有關系。在工蟻的腦部，CREB的表達則分布在蕈形體、視葉和中腦三個部位。 最后，通過Y迷宮實驗對擬黑多刺蟻工蟻的學習記憶能力進行了訓練，并且對訓練過后具有記憶能力的擬黑多刺蟻腦部CREB的表達進行研究發(fā)現(xiàn)，擬黑多刺工蟻具有明顯的空間學習記憶能力。但是，訓練前后CREB量的表達差異不大。這可能表明，在這一能力的體現(xiàn)中，CREB不是通過基礎表達量的增加而促進學習記憶

8、能力的加深，是通過對原有CREB水平的磷酸化而實現(xiàn)的?；蛘?，在擬黑多刺工蟻中還存在著其他的信號調控機制來進行學習記憶。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習記憶能力有著重要的關系。這也與其具有發(fā)達的嗅覺能力相關。 本文首次對擬黑多刺蟻腦部切片條件進行了摸索，研究了CREB在擬黑多刺蟻腦部的表達情況，并首次對擬黑多刺蟻進行學習記憶方面的訓練，希望可以通過對CREB表達水平的差異性這一角度來揭示其學習記憶的一