综述:吸血节肢动物的神经解剖学

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:Current Opinion in Insect Science 5.8

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  这篇综述深入探讨了多种吸血节肢动物(如蚊虫、锥蝽、虱子、蜱等)的神经解剖学特征,揭示了其宿主定位行为背后的感觉系统(如嗅觉、视觉)与中枢神经结构(如触角叶AL、蘑菇体MB、中央复合体CC)的演化关联,为基于神经调控的媒介控制策略提供了潜在靶点。文章系统梳理了不同类群(昆虫纲、蛛形纲)的脑区保守模式与物种特异性适应,填补了床虱、蜱等关键物种的神经解剖学空白。

  

引言

吸血行为在节肢动物中独立演化超过20次,最早可追溯至1.5-2亿年前。从传播致命病原体的蚊虫、锥蝽,到引发卫生问题的床虱、头虱,这类动物通过高度特化的感觉系统(如嗅觉受体神经元ORNs、二氧化碳感受器)定位宿主。其神经系统的解剖特征不仅揭示环境刺激处理的机制,更可能成为病媒控制的突破口。

保守的节肢动物脑组织模式

节肢动物大脑普遍分为前脑(protocerebrum)、中脑(deutocerebrum)和后脑(tritocerebrum)。前脑包含视叶(lamina、medulla、lobula)、蘑菇体(MB)及中线神经纤维网(昆虫的中央复合体CC或螯肢动物的弓状体);中脑主要处理触角输入的化学与机械感觉信号;后脑则整合信息并连接腹神经索。蛛形纲(如蜱)的脑区高度融合为合神经节(synganglion),其背侧神经球可能与MB同源。

半翅目吸血昆虫:床虱与锥蝽

床虱(Cimicidae)的嗅觉系统尤为突出,其触角叶(AL)呈现离散的肾小球结构(约22个),远少于果蝇(50个),却需处理116种受体类型,暗示非典型嗅觉回路——可能通过多受体共表达或异源ORN汇聚实现宿主气味解码。锥蝽(Triatominae)的MB形态独特,具有三指状内侧叶,其发达的视叶(占脑体积最大比例)支持光谱调控的趋避行为,而触角叶的椭球体结构虽肾小球数量有限,却能介导复杂的宿主定位。

虱目:虱子

虱类的嗅觉系统简化程度与宿主依赖性相关。人头虱(Pediculus humanus capitis)的AL含8-10个肾小球,而鸽虱(Columbicola columbae)的AL无肾小球结构。其微缩的视叶(仅占脑体积0.3%)与退化视觉相符,因幼虫直接在宿主体表孵化,依赖高浓度皮肤挥发物导航。

双翅目:蚊虫与其他吸血蝇类

蚊虫(Culicidae)的神经系统呈现显著性别二态性:雌性的AL、侧角(lateral horn)和下食道神经节(SEG)更发达,以支持吸血需求。按蚊(Anopheles gambiae)、库蚊(Culex quinquefasciatus)和伊蚊(Aedes aegypti)分别拥有约70、44-62和80个AL肾小球,与OR/IR受体数量不匹配,暗示嗅觉通路的混合编码策略(如OR/IR共表达)。马蝇(Tabanidae)的胸神经节融合,其SEG中血清素和FMRFamide阳性神经元可能调控吸血行为。

蜱目:蜱

蜱的合神经节分为食道上(含前脑、螯肢神经节)和食道下(含嗅觉叶、足神经节)区域。其嗅觉通路始于第一附肢上的哈勒氏器(Haller's organ),投射至嗅觉叶的肾小球结构。尽管某些物种(如变异革蜱Dermacentor variabilis)的哈勒氏器存在性别差异,但嗅觉叶尚未发现二态性。

结论

当前研究多聚焦嗅觉系统,对视觉、机械感觉等通路的神经基础探索不足。未来需结合现代神经解剖技术(如转基因标记、三维重建)解析床虱、蜱等关键物种的全脑图谱,并探索其神经调质(如神经肽)在宿主定位中的时空动态,为精准病媒干预提供理论依据。

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