王凱 李博 于曉東 劉睿哲 藺思函 杜杰 沈秀麗 杜志強(qiáng)

（1. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，包頭 014010；2. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)圖書館，包頭014010）

自然界中，為了抵御外界病原體的入侵，無脊椎動(dòng)物發(fā)育形成了一套完整的先天免疫防御系統(tǒng)。其中，多巴脫羧酶作為無脊椎動(dòng)物先天免疫應(yīng)答中的一種關(guān)鍵酶，不僅參與免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，同時(shí)，它催化生成的多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)中也起到了重要作用，是研究無脊椎動(dòng)物神經(jīng)內(nèi)分泌免疫系統(tǒng)的理想材料。多巴脫羧酶在自然界中廣泛存在，針對(duì)多巴脫羧酶展開的研究也十分豐富，然而，基于此國內(nèi)外對(duì)淡水小龍蝦多巴脫羧酶的文獻(xiàn)報(bào)道還是十分稀少，這對(duì)我們深入探索小龍蝦的神經(jīng)內(nèi)分泌免疫系統(tǒng)造成了困難。在我國，淡水小龍蝦（Procambarus clarkii）屬于甲殼類動(dòng)物，是一種重要的水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)蝦類，因其肉質(zhì)鮮美、營養(yǎng)豐富而深受大眾的喜愛。近些年來，淡水小龍蝦因受到病原菌的感染，進(jìn)而導(dǎo)致其養(yǎng)殖產(chǎn)量下降。細(xì)菌性疾病是淡水小龍蝦的主要病因，因此探究小龍蝦抵御細(xì)菌的免疫機(jī)制是目前亟待解決的重要科學(xué)問題。而小龍蝦多巴脫羧酶的研究可以進(jìn)一步為其神經(jīng)內(nèi)分泌免疫系統(tǒng)的探索提供科學(xué)依據(jù)，也為無脊椎動(dòng)物多巴脫羧酶的研究作出重要補(bǔ)充。

1 神經(jīng)內(nèi)分泌免疫系統(tǒng)

一直以來，在先天免疫領(lǐng)域研究的免疫學(xué)問題，從整體研究免疫系統(tǒng)與神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的相互作用在無脊椎動(dòng)物中并不多見。神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)組成的神經(jīng)內(nèi)分泌免疫（Neuro-endocrineimmune regulatory system，NEI）系統(tǒng)是一個(gè)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的整體［1］。它參與的信號(hào)識(shí)別、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、免疫應(yīng)答等相關(guān)生物學(xué)過程，在維持生物體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)、增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性、提高免疫力方面發(fā)揮著重要的作用。近幾十年，科研工作者為探索無脊椎動(dòng)物整個(gè)免疫系統(tǒng)中不同基因之間的協(xié)調(diào)作用，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。例如，劉曉玲等［2］對(duì)櫛孔扇貝的Foxl 2蛋白進(jìn)行了原核表達(dá)、純化及多克隆抗體制備；在長牡蠣中RIG-I樣受體（RIG-I like receptors，RLRs）識(shí)別并結(jié)合病毒后，通過與線粒體膜上的VISA蛋白結(jié)合，最終激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB和IRF3/7等，啟動(dòng)免疫反應(yīng)［3］；通過研究多肽對(duì)凡納濱對(duì)蝦生長、消化酶和免疫酶活力的影響，證明了添加合適比例的多肽可提高對(duì)蝦生長率，加強(qiáng)對(duì)蝦的免疫能力［4］。越來越多的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，今后對(duì)NEI系統(tǒng)的探索將引領(lǐng)我們?cè)谏茖W(xué)的道路上走得更遠(yuǎn)。

在脊椎動(dòng)物中，神經(jīng)內(nèi)分泌免疫調(diào)節(jié)是由下丘腦、垂體和內(nèi)分泌腺組成的整體［5］。研究表明，高等脊椎動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)主要分為以下4個(gè)步驟：機(jī)體受到外界的刺激后，充分激活免疫應(yīng)答；神經(jīng)元會(huì)被一些細(xì)胞因子刺激，釋放神經(jīng)遞質(zhì)；神經(jīng)遞質(zhì)一方面參與免疫應(yīng)答，另一方面將信號(hào)傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)；當(dāng)免疫反應(yīng)達(dá)到閾值時(shí)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)分泌神經(jīng)遞質(zhì)和激素下調(diào)免疫，終止免疫應(yīng)答。自從1955年首次報(bào)道證明了下丘腦和垂體的內(nèi)在聯(lián)系，近年來關(guān)于脊椎動(dòng)物NEI系統(tǒng)的探索逐步增多。科學(xué)家們對(duì)NEI系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究越豐富，越有助于我們探究它的分子作用機(jī)制。已有研究證明：免疫細(xì)胞的產(chǎn)物能夠影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能、激素的分泌、神經(jīng)性疾病的發(fā)生和內(nèi)分泌系統(tǒng)的紊亂。反之，激素或神經(jīng)遞質(zhì)也能夠直接調(diào)控免疫細(xì)胞的功能、炎癥反應(yīng)的結(jié)果以及自免疫病和感染性疾病的發(fā)生［6］。

自然界中，低等生物與高等生物的進(jìn)化大部分都遵循著相同的法則。因而，在進(jìn)化的過程中也有許多保守的細(xì)胞因子及作用機(jī)制會(huì)一直沿用至今。研究發(fā)現(xiàn)，無脊椎動(dòng)物的神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)組成上相對(duì)簡單，它們擁有與脊椎動(dòng)物類似甚至相同的免疫效應(yīng)分子。包括阿黑皮素原（Pro-opiomelanocortin，POMC）、細(xì)胞因子（腫瘤壞死因子TNF、白細(xì)胞介素IL）、促腎上腺皮質(zhì)激素（Adrenocorticotropic hormone，ACTH）等。此外，本實(shí)驗(yàn)室已進(jìn)行的小龍蝦轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果分析顯示，其具有白介素增強(qiáng)子的結(jié)合因子和腫瘤壞死因子受體相關(guān)的因子，也具有與腫瘤形成相關(guān)的Wnt信號(hào)通路的多種重要成分［7］。功能研究證明，它們與高等動(dòng)物中的同源分子相同，都具有參與免疫調(diào)控和神經(jīng)內(nèi)分泌的作用。這證明了在無脊椎動(dòng)物中，免疫系統(tǒng)的正常工作也是通過神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的有效調(diào)節(jié)來調(diào)控的。例如，在軟體動(dòng)物中，NO系統(tǒng)能夠抑制血淋巴細(xì)胞的凋亡，增強(qiáng)血細(xì)胞的吞噬能力并提升血淋巴上清的抗菌活性［8］。

無脊椎動(dòng)物在自然界中分布廣泛，說明其具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，而這與NEI 系統(tǒng)的調(diào)控密不可分。深入了解其神經(jīng)內(nèi)分泌免疫系統(tǒng)的特性，對(duì)于全面認(rèn)識(shí)無脊椎動(dòng)物乃至整個(gè)生物界免疫系統(tǒng)的組成和分子機(jī)制都具有重要意義。近十幾年來，對(duì)于無脊椎動(dòng)物NEI系統(tǒng)的關(guān)注越來越高。尤其是在軟體動(dòng)物中，蔣秋芬［9］指出，免疫刺激下，貝類兒茶酚胺能系統(tǒng)通過NE-α/β-AR-cAMP/Ca2+途徑調(diào)控NO系統(tǒng)的活性水平；有研究發(fā)現(xiàn)，去甲腎上腺素可能通過與特定的血細(xì)胞受體作用，抑制海鞘血細(xì)胞NO的生成［10］。雖然對(duì)于無脊椎動(dòng)物NEI系統(tǒng)的研究起步較晚，但經(jīng)過科研工作者們的不斷努力，目前，在軟體動(dòng)物中，已經(jīng)先后鑒定到了兒茶酚胺系統(tǒng)、膽堿系統(tǒng)、腦啡肽系統(tǒng)、NO系統(tǒng)和氨基酸系統(tǒng)等NEI系統(tǒng)。

在眾多的NEI系統(tǒng)中，兒茶酚胺（Catecholamines，CAs）系統(tǒng)是NEI系統(tǒng)的典型代表之一。生物體內(nèi)具有活性的兒茶酚胺包括多巴胺（Dopamine，DA）、去甲腎上腺素（Norepinephrine，noradrenaline，NE）和腎上腺素（Epinephrine，adrenalin，E）［11］。經(jīng)過本實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果證明，在小龍蝦兒茶酚胺生成代謝通路中（圖1），多巴脫羧酶（Dopa decarboxylase，DDC）是催化生成多巴胺的關(guān)鍵酶，它直接調(diào)控DA等神經(jīng)遞質(zhì)的表達(dá)水平，間接影響神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。除此之外，DDC也參與了小龍蝦等無脊椎動(dòng)物的先天免疫應(yīng)答，具有重要的研究價(jià)值和意義。

圖1 無脊椎動(dòng)物兒茶酚胺生成代謝通路

2 多巴脫羧酶

長久以來，科學(xué)家們苦于NEI系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成過于復(fù)雜，囊括免疫、神經(jīng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)。在摸索這三者之間的聯(lián)系時(shí)，有時(shí)候耗時(shí)耗力也無法做到完整的闡述。為了解決這一難題，我們提出一個(gè)取巧的辦法：尋找，探索一種在NEI系統(tǒng)中起連接作用的關(guān)鍵因子，如多巴脫羧酶。DDC作為無脊椎動(dòng)物先天免疫系統(tǒng)中的一個(gè)重要成員，在發(fā)揮免疫防御功能上有著關(guān)鍵作用，具有潛在的研究意義。其次，無論是在高等動(dòng)物還是低等動(dòng)物中，DDC既是免疫應(yīng)答的重要組成部分，也是神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的重要參與者，是我們探索無脊椎動(dòng)物NEI系統(tǒng)的一把“新鑰匙”。

2.1 多巴脫羧酶的研究現(xiàn)狀

多巴脫羧酶也被稱為色氨酸脫羧酶（Tryptophane decarboxylase，AAD），對(duì)芳香族左旋氨基酸具有強(qiáng)烈脫羧作用。它最早發(fā)現(xiàn)于高等動(dòng)物的腎組織，能起到促進(jìn)腎上腺素合成的作用。DDC在生物體內(nèi)分布較廣，參與各種各樣的生物學(xué)過程并發(fā)揮著關(guān)鍵作用。如在哺乳動(dòng)物［12］中，人們發(fā)現(xiàn)DDC是黑色素合成途徑中重要的酶。在昆蟲［13］中，DDC能夠調(diào)控昆蟲的生長發(fā)育過程。在植物［14］中，DDC還能合成芳香生物堿，該物質(zhì)是藥物活性分子的前體物質(zhì)。除此之外，DDC也是某些微量氨基酸合成過程中的限速酶，在內(nèi)源性中樞神經(jīng)遞質(zhì)生成中起重要作用，該酶可分別催化L-多巴和L-五羥色胺酸合成DA和五羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）。

迄今為止，科學(xué)家們對(duì)于DDC的探索大多數(shù)集中在脊椎動(dòng)物這類高等動(dòng)物中：張緣緣［15］等對(duì)人源DDC進(jìn)行了表達(dá)、純化以及高通量抑制劑篩選模型的建立；崔婷等［16］研究了DDC異常表達(dá)對(duì)大鼠抑郁行為的影響。而在低等無脊椎動(dòng)物中，針對(duì)DDC的研究也尚未深入：徐秋雯［17］研究了蟲酰肼及Methoprene對(duì)亞洲玉米螟幼蟲DDC基因表達(dá)的影響；汪慧娟等［18］對(duì)異色瓢蟲DDC基因序列進(jìn)行了低溫誘導(dǎo)表達(dá)分析。與此相對(duì)比，小龍蝦多巴脫羧酶的研究還沒有文獻(xiàn)報(bào)道，甚至連基礎(chǔ)性的基因克隆與蛋白純化的研究也不是很多，是無脊椎動(dòng)物DDC領(lǐng)域研究的一塊空白。因此，探索小龍蝦DDC的功能活性與理化性質(zhì)是必要的。

2.2 多巴脫羧酶的分子結(jié)構(gòu)

為了摸索小龍蝦DDC蛋白的功能活性，研究DDC的分子結(jié)構(gòu)是十分重要的。關(guān)于小龍蝦DDC蛋白的分子結(jié)構(gòu)的文章至今未曾有人報(bào)道，我們只能借鑒無脊椎動(dòng)物，如昆蟲DDC蛋白的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)探索。

DDC屬于轉(zhuǎn)氨酶的α-家族，是一個(gè)結(jié)合磷酸吡哆醛（Pyridoxine phosphate，PLP）的二聚體分子，分子量約為50 kD［19］。科學(xué)研究證明，它的生物學(xué)機(jī)制大部分是通過其輔因子PLP來進(jìn)行多種生物學(xué)反應(yīng)，包括脫羧反應(yīng)、脫氨基作用，半氨基轉(zhuǎn)移以及環(huán)化反應(yīng)。目前，人源DDC蛋白的分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)被闡明［20］。結(jié)果表明，DDC整體結(jié)構(gòu)顯示了該酶的組織活性位點(diǎn)，以典型的折疊式磷酸吡哆醛結(jié)合酶的方式排列。

在昆蟲中，科學(xué)家以斜紋夜蛾為研究材料，對(duì)斜紋夜蛾多巴脫羧酶基因的DNA序列及其編碼的蛋白質(zhì)序列進(jìn)行了生物學(xué)分析［21］。得出以下結(jié)果：無脊椎動(dòng)物的DDC氨基酸序列具有極高的同源性。通過SWISS-MODEL在線工具進(jìn)行建模，預(yù)測(cè)DDC三維結(jié)構(gòu)（圖2）。證明了斜紋夜蛾與果蠅屬的多巴脫羧酶空間結(jié)構(gòu)高度相似，這對(duì)我們探索小龍蝦DDC的分子結(jié)構(gòu)打開思路?？梢圆孪?，小龍蝦DDC的功能結(jié)構(gòu)域或許也比較保守。

圖2 SWISS-MODEL預(yù)測(cè)的斜紋夜蛾DDC三維結(jié)構(gòu)

圖3 DDC催化的L-芳香族氨基酸脫羧反應(yīng)

2.3 多巴脫羧酶的催化機(jī)制

DDC的作用主要在于引發(fā)脫羧反應(yīng)，反應(yīng)底物包括大部分芳香族氨基酸及α-甲基衍生物，甚至它可以在多種催化反應(yīng)中調(diào)節(jié)底物或產(chǎn)物的濃度水平。科研工作者認(rèn)為，它的這種催化機(jī)理主要取決于PLP的相關(guān)反應(yīng)（圖3）［22］。

從DDC的催化機(jī)理流程圖可以看出，它催化L-多巴生成DA的過程大致分為4步：第1步，以PLP和Lys-303氨基酸殘基結(jié)合，形成內(nèi)部醛亞胺結(jié)構(gòu)；第2步，結(jié)合L-多巴后，從內(nèi)部醛亞胺結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為外部醛亞胺；第3步，脫羧反應(yīng)形成中間體——醌；第4步，醌在α-碳原子上被質(zhì)子化，形成DA。DDC的催化機(jī)制大致上都可以遵循這四步過程，區(qū)別只在于底物的不同。目前，DDC的催化機(jī)理已研究得較為透徹。例如，在人、豬［23］和昆蟲中［24］。

2.4 多巴脫羧酶與無脊椎動(dòng)物先天免疫系統(tǒng)

在無脊椎動(dòng)物中，DDC主要參與先天性免疫應(yīng)答。例如，它是黑色素合成過程中一種重要的酶。對(duì)于昆蟲而言，黑色素是殺菌的重要組成部分。除此之外，DDC也參與無脊椎動(dòng)物表皮形成過程中的骨化、先天性免疫的吞噬及黑化作用［25］，并與昆蟲蛻皮過程相關(guān)［26］。

2.4.1 與表皮形成相關(guān) 表皮或者外殼在無脊椎動(dòng)物先天免疫系統(tǒng)中十分重要，它們能夠非特異性的阻擋一些外界刺激所帶來的危害。作為免疫系統(tǒng)最外層的體表屏障，表皮的好壞、是否完整對(duì)病原菌的入侵直接相關(guān)。對(duì)于昆蟲這類無脊椎動(dòng)物來說，DDC與表皮的形成息息相關(guān)。昆蟲表皮細(xì)胞能夠吸收血淋巴中的多巴，經(jīng)DDC的催化反應(yīng)后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為DA。表皮細(xì)胞中轉(zhuǎn)化而來的DA被轉(zhuǎn)運(yùn)到表皮黑色素前體微粒中，在酚氧化酶的作用下轉(zhuǎn)化為黑色素［27］。除此之外，昆蟲的蛻皮過程也有DDC的參與。蛻皮激素（Molting hormone，MH）作用于昆蟲表皮細(xì)胞后，首先刺激蛻皮時(shí)相關(guān)酶類的合成，促使蛋白受體結(jié)合到蛻皮激素，轉(zhuǎn)錄后誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)DDC的合成，從而開啟表皮的鞣化和硬化［28］。由此看出，DDC的正常運(yùn)行，能促使無脊椎動(dòng)物進(jìn)行更好的免疫應(yīng)答，從而大大提高其在惡劣環(huán)境中的生存效率。

2.4.2 與黑化反應(yīng)相關(guān) 此外，有研究證明DDC主要參與無脊椎動(dòng)物的黑化反應(yīng)。無脊椎動(dòng)物的先天性免疫應(yīng)答主要依賴于血細(xì)胞，包括吞噬作用、結(jié)瘤、黑化作用等。Sideri等［29］研究表明，昆蟲的吞噬、黑化和骨化作用都可能依賴于DDC的活性。DDC是黑化作用過程中不可或缺的酶之一，它催化合成的神經(jīng)遞質(zhì)DA和5-HT均參與昆蟲傷口愈合、抵抗寄生蟲、表皮硬化等過程。Nappi等［30］通過一個(gè)DDC缺陷的果蠅突變體首次證明了DA氧化途徑參與黑色素的免疫反應(yīng)。從化學(xué)反應(yīng)的原理來說，黑色素是由連續(xù)的幾個(gè)氧化反應(yīng)過程組成的，期間會(huì)產(chǎn)生多個(gè)中間代謝產(chǎn)物。其中一些由二酚衍生成的醌類物質(zhì)具有細(xì)胞毒性，它們能夠抑制某些類型的DNA聚合酶的活性，對(duì)病原菌具有毒殺作用［31］。另一方面，Paskewitz等［32］將岡比亞按蚊DDC基因沉默后，發(fā)現(xiàn)其黑化作用明顯減少。這些現(xiàn)象說明，多巴脫羧酶除了可以調(diào)控黑色素的產(chǎn)生，在受到病原體侵染的時(shí)候，它也可以直接發(fā)揮先天免疫活性。

3 多巴胺能神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)

有研究發(fā)現(xiàn)，以DA為代表的多巴胺能神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)能夠反向調(diào)控DA等神經(jīng)遞質(zhì)及激素類物質(zhì)的表達(dá)水平，從而達(dá)到調(diào)控免疫系統(tǒng)的目的。然而，無脊椎動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能在不同種屬的動(dòng)物中，差異較大。以果蠅以及飛蝗為代表的昆蟲，其神經(jīng)系統(tǒng)主要由3部分組成，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)、交感神經(jīng)系統(tǒng)和外周神經(jīng)系統(tǒng)。除此之外，甲殼類動(dòng)物的內(nèi)分泌系統(tǒng)則主要分為神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)和非神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)，神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)與甲殼動(dòng)物的生殖、發(fā)育、免疫防御等過程密切相關(guān)。其中，DDC參與了L-多巴向DA的轉(zhuǎn)變，L-五羥色氨酸向5-HT的轉(zhuǎn)變及L-色氨酸向色氨酸的轉(zhuǎn)變。盡管從分子機(jī)制來說，DDC不是上述任一神經(jīng)遞質(zhì)合成中的限速酶，但是其對(duì)三者翻譯前后水平均起著調(diào)控作用［33］。綜合近幾年的文獻(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)了DDC與DA在NEI系統(tǒng)中起到連接免疫系統(tǒng)與神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的作用，兩者缺一不可又協(xié)調(diào)互作，是一個(gè)完整的“團(tuán)隊(duì)”?；诖耍钊胙芯慷喟桶纺苌窠?jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)，能更好地幫助人們探索無脊椎動(dòng)物NEI系統(tǒng)。

3.1 兒茶酚胺系統(tǒng)

兒茶酚胺系統(tǒng)是已發(fā)現(xiàn)的一種典型的NEI系統(tǒng)，主要通過不同的CAs來協(xié)調(diào)機(jī)體的生長發(fā)育。從分子結(jié)構(gòu)角度闡述，CAs是指含有鄰苯二酚基本結(jié)構(gòu)的胺類，它包含了DA為代表的一系列生物胺能神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)?？茖W(xué)研究表明，CAs不僅是交感和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì)，也是腎上腺髓質(zhì)所分泌的激素。它能夠在生物體內(nèi)起到信號(hào)傳遞的作用，影響機(jī)體的免疫應(yīng)答過程。兒茶酚胺生成代謝通路是一連串的酶催化反應(yīng)過程，各種各樣的酶在這之中起到主導(dǎo)作用。抑制某些酶的生物學(xué)活性甚至?xí)钄嗾麄€(gè)通路，而DDC是一個(gè)連接上下游通路的關(guān)鍵酶，它能直觀的調(diào)控CAs的表達(dá)量。調(diào)查顯示，在某些神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞中，兒茶酚胺在生物體內(nèi)能夠調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)（圖4）。

生物體的免疫系統(tǒng)十分復(fù)雜，至今為止，科學(xué)家們對(duì)免疫系統(tǒng)的作用機(jī)理還未探索完全。對(duì)于免疫細(xì)胞內(nèi)合成的內(nèi)源性CAs，已經(jīng)有研究證明它在多種生物學(xué)過程中起作用。內(nèi)源性CAs不僅可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖與分化，甚至可以調(diào)控細(xì)胞的凋亡過程。它的作用機(jī)制和免疫細(xì)胞上的受體相關(guān)，CAs通過自分泌或旁分泌的形式釋放到細(xì)胞中，最終結(jié)合免疫細(xì)胞上的受體，改變細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷（Cyclic AMP，cAMP）的濃度，以此達(dá)到免疫調(diào)節(jié)的目的。然而在無脊椎動(dòng)物中，對(duì)于兒茶酚胺系統(tǒng)關(guān)鍵成分的研究并不多，只有少量的在果蠅、庫蚊［34］、牡蠣［35］和扇貝［36］等幾個(gè)物種中有所報(bào)道。

3.2 多巴胺

多巴脫羧酶催化生成的多巴胺（Dopamine，DA）是一種代表性的兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)，它的化學(xué)式全名叫4-（2-乙胺基）苯-1，2-二酚。1910年，George Barger和James Ewens首次在英國倫敦Wellcome實(shí)驗(yàn)室合成得到DA［37］。由此，科學(xué)家們展開了對(duì)DA的大量探索與研究。已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：DA的作用機(jī)制也是通過特異性結(jié)合細(xì)胞膜上受體，調(diào)節(jié)二級(jí)信使的濃度以達(dá)到調(diào)控機(jī)體的目的。多巴胺受體（Dopamine receptor，DAR）是一類具有七次跨膜結(jié)構(gòu)域的GTP結(jié)合蛋白偶聯(lián)受體（G protein-coupled receptors）。1979 年，Kebabian［38］和Calne根據(jù)多巴胺受體對(duì)腺苷酸環(huán)化酶（Adenyl cyclase，AC）活性的抑制或促進(jìn)作用，將多巴胺受體分為D1和D2兩種亞型。

圖4 軟體動(dòng)物免疫細(xì)胞中完整的兒茶酚胺通路

其中，D1亞型的多巴胺受體主要通過與Gs蛋白偶聯(lián)結(jié)合，增強(qiáng)AC活性，促使二級(jí)信使環(huán)磷酸腺苷（Cyclic adenosine monophosphate，cAMP）濃度上升，調(diào)控免疫系統(tǒng)；而與此相反的是，D2亞型的多巴胺受體會(huì)偶聯(lián)Gαi蛋白，達(dá)到抑制AC活性的目的，下調(diào)cAMP的濃度［39］。DA與DAR之間的相互作用機(jī)制，進(jìn)一步促進(jìn)了對(duì)NEI系統(tǒng)的探索。

3.3 多巴胺及其受體在神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)中的作用

多巴胺能神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的正常運(yùn)行離不開DA、DAR和DDC的參與和調(diào)控。在高等動(dòng)物中，DA主要在腦細(xì)胞和腎上腺細(xì)胞中合成，以行使神經(jīng)遞質(zhì)的功能為主。它是情緒、注意力甚至記憶力的調(diào)節(jié)器，涉及生物體對(duì)環(huán)境脅迫的長期適應(yīng)過程。不同的多巴胺受體介導(dǎo)不同的細(xì)胞因子的分泌。如D3型受體能介導(dǎo)TNFα的分泌，而單獨(dú)運(yùn)作的D2型受體或者D1型受體和D5型受體協(xié)同作用，可以介導(dǎo)IL-10的分泌［40］。其次，有研究者發(fā)現(xiàn)，DA也是生物體內(nèi)的局部化學(xué)信使。類比其他的激素類物質(zhì)，DA也可以調(diào)控生物體體內(nèi)某些生物學(xué)反應(yīng)過程。如在腎臟中，DA可以促進(jìn)鈉和尿素的排泄［41］；在血管中，DA對(duì)去甲腎上腺素起抑制作用，并促使血管擴(kuò)張［42］；在消化道中，它可以減緩腸胃的蠕動(dòng)，從而達(dá)到保護(hù)腸黏膜的作用［43］。總而言之，DA作為一種神經(jīng)遞質(zhì)或局部化學(xué)信使，能夠?qū)C(jī)體行為、心腦血管功能、內(nèi)分泌及次級(jí)淋巴組織進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)。

在無脊椎動(dòng)物中，DA除了有上述作用外，對(duì)細(xì)胞的吞噬功能也會(huì)產(chǎn)生影響，與脊椎動(dòng)物相比這一點(diǎn)尤為顯著。竹攸?。?4］認(rèn)為CpG寡脫氧核苷酸（Oligodeoxynucleotide）能通過激活PKC信號(hào)通路引起酚氧化酶（Phenoloxidase，PO）的激活，而酪氨酸激酶通路則反向調(diào)控PO激活。Wenisch等［45］發(fā)現(xiàn)，高劑量的DA能夠顯著抑制細(xì)胞對(duì)細(xì)菌的吞噬能力和自由基的釋放。由此可知，DA作為酪氨酸激酶通路中的組成部分，對(duì)無脊椎動(dòng)物NEI系統(tǒng)的免疫調(diào)控發(fā)揮著重要作用。

4 展望

綜合以上的文獻(xiàn)調(diào)查內(nèi)容，可以看出，無脊椎動(dòng)物的神經(jīng)內(nèi)分泌免疫復(fù)合系統(tǒng)具有與高等脊椎動(dòng)物一樣的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，其在神經(jīng)信號(hào)的傳遞與免疫調(diào)控方面協(xié)同地發(fā)揮著作用，而多巴脫羧酶與多巴胺在無脊椎動(dòng)物的NEI系統(tǒng)中是十分重要的組成部分。目前，這個(gè)看似簡單的NEI系統(tǒng)僅在櫛孔扇貝、鋸緣青蟹、中國明對(duì)蝦、斑節(jié)對(duì)蝦、凡納濱對(duì)蝦、長牡蠣和東亞飛蝗等幾個(gè)物種中進(jìn)行了相關(guān)研究，淡水小龍蝦的神經(jīng)內(nèi)分泌免疫復(fù)合系統(tǒng)還沒有得到科研工作者的重視和研究。除此之外，多巴脫羧酶在小龍蝦NEI系統(tǒng)中的作用機(jī)理，沒有得到充分的探索，僅僅是做了一些基因表達(dá)與黑化反應(yīng)調(diào)控方面的工作。因此，我們以淡水小龍蝦多巴脫羧酶作為研究對(duì)象，在基因克隆、重組表達(dá)、親和純化及抗體制備等研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上，希望深入探索多巴脫羧酶發(fā)揮先天免疫作用的分子機(jī)制。揭示DDC作為神經(jīng)系統(tǒng)重要調(diào)節(jié)分子與免疫調(diào)節(jié)分子協(xié)同作用的雙重身份。