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5-羟色胺(5-hydroxytryptamine，5-HT)是昆虫体内一种重要的生物胺。5-HT在昆虫神经组织和非神经组织中均可合成，通过结合特异性的G蛋白偶联受体在昆虫体内发挥不同的神经调控作用，调节昆虫主要的行为活动，比如取食、生物钟、聚集、学习和记忆等。昆虫体内5-HT受体有5种，分别为5-HT1A，5-HT1B，5-HT2A，5-HT2B和5-HT7。其中5-HT1A和5-HT1B偶联Gi蛋白引起胞内cAMP的降低，5-HT2A和5-HT2B偶联Gq蛋白引起胞内Ca2+的释放，5-HT7偶联Gs蛋白引起胞内cAMP的升高。近年来，昆虫5-HT及其受体的研究有了很大的进展，越来越多的5-HT受体被克隆，并进行了功能和药理学性质分析。由于不同昆虫5-HT受体药理学性质存在差异，这将为以5-HT受体为靶标，设计新型特异性杀虫剂提供理论基础。鉴于此，本文以十字花科上的重要害虫菜青虫Pieris rapae（鳞翅目Lepidoptera，粉蝶科Pieridae）为研究对象，综合应用基因克隆与表达、生物信息分析、RNA干扰和药理学技术等手段，对其体内的5-HT受体的药理学性质和5-HT信号通路参与调控昆虫血细胞吞噬做了较系统研究。 1.莱青虫5-羟色胺受体的克隆与药理学性质分析 从菜青虫体内克隆了3个5-HT受体基因的全长cDNA分别为Pr5-HT1A、Pr5-HT1B和Pr5-HT7。将这些受体分别表达于HEK293细胞后，用5-HT刺激时，Pr5-HT1A和Pr5-HT1B能够抑制forskolin引起的胞内cAMP浓度的升高，EC50值分别为63.90 nM和2.59 nM;而Pr5-HT7能够引起胞内cAMP的增加，EC50值为10.71nM。药理学实验表明，5-carboxamidotryptamine、5-methoxytryptamine和（±）-8-Hydroxy-2-(dipropylamino)均对Pr5-HT1B和Pr5-HT7有激动剂作用。拮抗剂Methiothepin可拮抗5-HT对Pr5-HT1B受体的作用，IC50值为2.49μM。Methiothepin也可拮抗5-HT对Pr5-HT7受体的作用，IC50值为899.16 nM。SB216641是人5-HT1B受体的特异性拮抗剂，该药物能部分拮抗5-HT对Pr5-HT1B受体的反应;而10μMSB-269970能完全阻断500 nM5-HT激活的Pr5-HT7受体反应。 2.一种新型5-羟色胺受体Pr5-HT8的功能研究 昆虫中已经鉴定出来5类5-HT受体，分别跟哺乳动物5-HT1A、5-HT1B、5-HT2A、5-HT2B和5-HT7同源。我们从菜青虫神经组织中克隆了一种未知的G蛋白偶联受体cDNA序列，该基因跟5-HT受体序列相似，但是不属于任何已知的5-HT受体家族。将该受体基因在HEK293细胞表达后，低浓度的5-HT(＜10nM)能够激活该受体，并引起胞内Ca2+浓度升高。而其它的生物胺，包括多巴胺、章鱼胺和酪胺都不能激活该受体。所以我们命名该基因为Pr5-HT8，以区别目前已知的7类5-HT受体。Pr5-HT8受体能被多种5-HT受体激动剂激活，包括5-carboxamidotryptamine,5-methoxytryptamine和(±)-8-Hydroxy-2-(dipropylamino)。Methiothepin是一种5-HT受体的非选择性拮抗剂，我们发现它却能够激活Pr5-HT8。SB-269970、SB-216641和RS-127445均不能够拮抗5-HT对Pr5-HT8受体的作用，而WAY-100635对Pr5-HT8受体有拮抗效应。综上，我们推测Pr5-HT8受体代表了一类新的5-HT受体，并且跟已知的5-HT受体的药理学性质都不一样。我们在一些害虫和媒介昆虫的基因组中找到了Pr5-HT8受体的同源基因，如赤拟谷盗和蚊子，但是在蜜蜂，寄生蜂和果蝇的基因组中没有找到该基因的同源序列。我们在哺乳动物的基因组中没有找到5-HT8受体基因的同源基因，表明它可能是一类无脊椎动物特异性的受体。 3.5-羟色胺经两种不同的5-HT受体调控昆虫血细胞吞噬 5-羟色胺能够调控脊椎动物的神经系统以及免疫反应，但是在昆虫免疫中的作用机制还尚不明确。我们以菜青虫血细胞为研究对象，发现菜青虫血细胞被脂多糖(LPS)激活后能够在色氨酸羟化酶(TPH)的作用下合成5-HT。通过药物阻断TPH的功能，或者通过RNAi干扰TPH基因的表达都能显著降低血细胞的吞噬能力。RT-PCR、细胞免疫组化以及钙离子成像实验表明血细胞主要表达5-HT1B和5-HT2B受体。用拮抗剂阻断5-HT1B的功能会显著降低血细胞的吞噬能力。而用拮抗剂阻断5-HT2B的功能可以提高血细胞的吞噬率。通过RNAi分别干扰这两个受体的表达后再做吞噬实验，得到类似的结果。我们通过模式生物黑腹果蝇的5-HT1B突变体进一步验证了在5-HT1B缺失的情况下，由于吞噬能力降低，果蝇被病原菌感染后更容易死亡。通过果蝇遗传学操作，发现血细胞上5-HT1B或者5-HT2B受体被特异性干扰的果蝇被感染后，也比对照果蝇更脆弱，更快死亡。综合以上结果，我们可以知道5-HT通过5-HT1B或者5-HT2B受体调控血细胞吞噬。