在灭螺药物的研发过程中，主要通过对比经药物处理前后钉螺重要组织器官解剖结构及其生理生化指标等的变化来阐明药物灭螺的作用机制。研究较多的组织器官包括钉螺神经节、肌肉、肝脏及生殖腺等，而生理生化指标主要涉及酶活性变化等^[1-3]。近年来，相关的研究工作取得了许多重要进展，本文对此进行了归纳总结，以期为后续新型灭螺药物的研发提供参考。

钉螺中枢神经节由表面的神经节被膜、被膜下的胞体区及中央区的神经纤维网组成^[4]。在电镜下正常的钉螺胞体区含有丰富的内质网、线粒体等细胞器，提示神经细胞蛋白质合成和生物氧化很活跃；而神经纤维聚集突起，剖面可见清晰的神经微管，可见典型突触，提示神经递质的传递在此发生^[4]。孙慧等^[5]在电镜下观察经血水草（Eomecon chionantha）生物碱处理后钉螺脑神经节超微结构的变化，发现钉螺神经细胞胞体变小、核变小、线粒体及内质网形态结构均出现异常。在用氯硝柳胺（C₁₃H₈Cl₂N₂O₄）、五氯酚钠（C₆Cl₅ONa）、槟榔碱（C₈H₁₃NO₂）、空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）等药物浸杀钉螺的实验中，均观察到钉螺的神经细胞中线粒体出现变性至坏死等现象^[6-8]。据此推测，灭螺药物破坏钉螺神经细胞的线粒体，使得钉螺神经细胞的氧化磷酸化发生障碍^[8]，神经细胞供能不足，逐渐发生变性坏死，细胞间无法进行神经递质的传递，最终钉螺因神经结构失去功能而死亡。

钉螺的头足部肌肉组织主要由排列有致的肌纤维组成。电镜下肌纤维束交错排列，其内充满粗细不等的肌丝，线粒体丰富，内质网少量^[6]，钉螺肌纤维的活力是钉螺运动能力的体现。Xiong等^[9]用氯代水杨胺浸杀钉螺，电镜下发现肌肉细胞变得松散无序，内质网和线粒体等细胞器发生变性。谭苹等^[6]研究空心莲子草杀灭钉螺的作用机制时发现，在用药组钉螺中，肌细胞内肌丝排列紊乱甚至溶解，线粒体肿胀，肌纤维间隙增大，足肌纤维间有水肿，破坏了相邻平滑肌纤维之间的细胞连接结构。故推测，早期可能由于钉螺受药物作用引起足肌、壳轴肌的收缩反应而闭厣。但随着浸泡时间的延长，药物可直接破坏钉螺的神经节，致使足肌失去了来自中枢神经节的调节，阻断了信息的传递，使足肌无法形成收缩与舒张，加上足肌细胞内线粒体肿胀，直接影响了足肌运动的能量供应，最终导致钉螺足肌丧失运动功能而死亡^[6]。

钉螺肝脏位于尾端，呈螺旋状，对生理环境的变化很敏感，作为钉螺主要的解毒器官，肝脏可以分泌多种消化酶参与解毒^[10]。因此在所有的灭钉螺药物研究中，药物对肝脏影响的研究成果最为丰富。电镜观察显示，正常钉螺的肝脏细胞核呈不规则椭圆形，核膜清晰；粗面内质网有规律地平行排列于细胞核四周，其上分布有大量的核糖体；细胞质中线粒体丰富，其嵴清晰排列^[11]。Peng等^[12]用血水草生物碱水溶液浸泡处理钉螺后，电镜观察显示钉螺的肝细胞发生水肿、内质网扩张呈空泡状、线粒体嵴肿胀发泡。在夹竹桃（Nerium indicum）叶水浸液、喜树碱、茶皂素、水杨酸酯衍生物等多种药物浸杀钉螺的实验中，均观察到类似现象^{[9, 10, 13-15]}，提示药物作用下钉螺肝细胞中线粒体和内质网等细胞器严重损伤，导致钉螺肝脏解毒功能严重下降，而肝脏细胞的进一步损伤甚至坏死加速了钉螺死亡。

钉螺的生殖腺与繁殖息息相关。早期对药物作用下钉螺超微结构的变化主要是电镜下观察雄螺输精管管腔中精子的形态、卵巢中卵子的形态在实验组与对照组之间的差别。张楚霜等^[15]用茶皂素浸杀钉螺后在电镜下观察钉螺的生殖腺，发现精细胞胞浆溶解，核裸露，卵细胞水样变性坏死；孙慧等^[16]用血水草生物碱浸泡钉螺，电镜下发现钉螺的卵细胞明显萎缩，精原细胞固缩，这与钟明等^[17]用博落回（Macleaya cordata）总生物碱浸杀钉螺的实验结果一致：精细胞胞浆水肿，细胞膜溶解；卵细胞卵泡坏死，内容物外流。但Xiong等^[9]用氯代水杨胺浸杀钉螺后发现，药物对钉螺精细胞的影响较小，但输精管的管腔上皮细胞中观察到其线粒体出现肌细胞中线粒体的类似变化，推测药物可能对生殖细胞的排出造成阻碍；Wang等^[18]在用吡啶基苯基脲衍生物做灭螺实验时，发现3种化合物对成螺表现出强杀螺活性，且对螺卵孵化的抑制作用强大。总的来说，许多灭螺药物能使钉螺的生殖腺产生严重损害，这是导致钉螺死亡的原因之一。而生殖腺严重受损的钉螺，即使没有死亡，其交配、受精的机会也会受到影响，从而降低钉螺的繁殖率。

钉螺细胞核染色质边集化、线粒体空泡化以及肝脏、中枢神经节中以内质网为代表的生物膜的破坏是灭螺药物处理后钉螺超微结构的主要变化。这些变化可对钉螺运动功能、能量代谢、肝脏解毒功能以及生殖功能造成影响，从而导致钉螺病变甚至死亡。

酶作为生物催化剂，对生物的新陈代谢、营养和能量转换等生理生化反应有重要的调控作用。以往研究表明，灭螺药物对神经信号传导、能量代谢、应激水平以及肝脏功能等相关酶的影响可能是造成钉螺死亡的原因^[19]。目前对钉螺体内研究较多的酶有乙酰胆碱酯酶（AChE）、一氧化氮合酶（NOS）、琥珀酸脱氢酶（SDH）、乳酸脱氢酶（LDH）、转氨酶、磷酸酶、酯酶同工酶（EST）等^[20]。

AChE是调控神经信号转导的关键酶，其通过调控乙酰胆碱的分解来调控神经兴奋的传递，而乙酰胆碱是主要的神经递质，所以AChE活性的强弱是神经细胞功能健全与否的重要指标^[21]。在Han等^[22]使用醉鱼草（Buddleja lindleyana）的有效成分（AIBL）浸杀钉螺后，发现实验组钉螺神经节中的AChE活性下降。Chen等^[23]比较了银杏提取物、槟榔碱和氯硝柳胺的灭螺效果，用相应的药物浸杀钉螺24 h后，发现三者药物作用下的钉螺AChE活性均降低。这与Yang等^[24]使用喜树碱、Chen等^[25]使用白头翁皂甙（C59H96O26）、He等^[13]使用新型水杨酰苯胺酸盐的杀螺实验结果一致。AChE活性的降低阻碍了神经递质的转移，乙酰胆碱在突触间隙的积累，突触后膜的持续兴奋导致肌肉麻痹，肉足肌肉功能丧失，外周神经和以神经为主的腺体生理功能紊乱，导致钉螺死亡^{[22, 26]}。

NOS是催化第二信使一氧化氮（NO）生物合成的唯一限速酶，故NOS在维持钉螺神经间信息传递方面起到重要作用^[27]。张仪等^[28]使用苦楝（Melia azedarach）叶浸提液浸杀钉螺的实验中，发现苦楝叶浸提液会造成钉螺体内神经系统NOS的过量表达；顾文彪等^[29]也发现了苦楝叶浸提液处理钉螺后NOS活性升高，推测可能NOS是苦楝叶提取液的作用靶点，NOS活性升高增加了钉螺头足部NO的含量，从而抑制头足部有氧呼吸，导致钉螺死亡。但在2个用氯硝柳胺悬浮剂浸杀钉螺的实验中，观察后得出不同的结论，他们发现钉螺的NOS活性相比对照组下降明显^[30-31]。这一现象在Xiong等^[9]用氯代水杨胺、He等^[13]用水杨酰苯胺酸盐处理后的结果也有体现，在药物处理早期NOS活性的上升可能是钉螺应激导致运动能力提升，而后期NOS活性下降则是钉螺组织损伤彻底的标志。

NOS和AChE作为神经信号转导的2种关键酶，不同药物作用对他们的影响不一样，可能是NOS和AChE参与神经信号转导的机制不同^[32]。至于钉螺体内NOS和AChE变化之间的内在关联，至今未见报道。

SDH是定位于线粒体的关键酶，能够参与三羧酸循环和氧化磷酸化2个途径，所以其活性的高低可以反映机体有氧呼吸的水平。Ke等^[33]用博落回提取的生物碱成分分别浸杀钉螺，结果发现生物碱成分AN2显著抑制SDH活性，与李洪军等^[31]使用氯硝柳胺悬浮剂、Han等^[22]使用AIBL、Chen等^[23]使用的银杏（Ginkgo biloba）提取物和槟榔碱的杀螺实验结果一致，SDH活性均受到抑制，提示药物作用于钉螺体内的SDH，通过影响三羧酸循环和氧化磷酸化2个途径而对钉螺的有氧呼吸产生抑制。

与SDH相对应，LDH能催化乳酸脱氢生成丙酮酸，是无氧呼吸的关键酶。Chen等^[23]用银杏提取物、槟榔碱和氯硝柳胺浸杀钉螺24 h后，发现3种药物均不能影响钉螺的LDH活性。这与Wang等^[32]用水杨酰苯胺酯衍生物、Chen等^[25]用白头翁皂甙浸杀钉螺的结果一致。但Xiong等^[9]用氯代水杨胺浸杀钉螺后却发现肌肉组织中LDH活性增加，说明钉螺肌肉组织乳酸堆积严重。由此推测药物作用下导致钉螺代谢模式的转变（有氧呼吸被抑制，钉螺通过增强无氧呼吸来提供能量），这种转变导致能量供应不足和乳酸积累，进一步加重钉螺的损伤，最终导致钉螺死亡。

药物作用后，钉螺的SDH活性普遍受到抑制，说明这些药物的主要靶标可能是有氧呼吸通路，而LDH活性的变化则表明钉螺能量代谢途径有所改变，无氧呼吸的加强进一步验证了灭螺药物的主要作用靶标是有氧呼吸通路。

转氨酶可催化氨基的转移，是肝脏功能的一个“晴雨表”^[33]，在多数关于转氨酶的研究中，材料均是直接取自肝脏细胞匀浆液。谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）是最常见的2种转氨酶，其中ALT是氨基酸代谢的关键酶，它能将氨基酸与中间体连接起来，涉及能量产生的相关途径，尤其是三羧酸循环^[33]。在几个用致死浓度的药物浸杀湖北钉螺（Oncomelania hupensis）的实验中，均发现肝脏匀浆液中ALT活性下降^{[9, 24-25]}，这在Ke等^[34]使用博落回提取的生物碱浸杀钉螺实验中也得以证实，在低浓度下（如25 mg/L）ALT和AST的活性增加，高浓度下（100 mg/L）显著抑制这些活性酶的活性。而Peng等^[12]用血水草生物碱水溶液浸杀钉螺的研究中发现，经药液处理后，其肝细胞的ALT水平在24和36 h上升，但是在48和72 h下降。这些结果表明，药物处理后最终能导致ALT和AST活性下降，而低浓度药物或者短时间内ALT和AST活性上升，可能是钉螺肝脏的应激反应，钉螺中毒急需肝脏解毒，故肝脏内ALT和AST活性短时间内升高；随着药物浓度或者时间的增加，钉螺肝脏不堪重负而损伤甚至死亡，此时ALT和AST活性降低可能是肝脏衰竭彻底丧失解毒能力的表现。

磷酸酶是一种能够将对应底物去磷酸化的酶，包括与蛋白质合成、物质转运及分泌、外壳形成相关的碱性磷酸酶（ALP）及与蛋白质分解代谢相关的酸性磷酸酶（ACP）^[20]。钉螺ALP活性变化，会影响其蛋白质的合成及分泌，若活性上升则表明肝脏应激性排毒加剧，活性下降则预示着肝脏功能的衰竭。在Ke等^[34]使用博落回提取的生物碱浸杀钉螺实验中发现，在药液浓度为25 mg/L时钉螺肝脏内的ALP的活性增加，而浓度为100 mg/L时ALP的活性下降；使用天南星块茎提取物浸杀钉螺实验中，肝脏中的ALP活性24 h前上升，48 h后下降^[26]，提示ALP活性与ALT和AST活性变化在药物灭钉螺实验中有类似趋势。

ACP是定位于溶酶体的关键酶，与钉螺肝脏内糖及蛋白质代谢有关，能够消化外来物^[35]。Qian等^[36]通过淀粉凝胶电泳研究了浙江省6个水螺钉螺群体的等位酶变异，发现ACP可能是衡量钉螺对日本血吸虫（Schistosoma japonicum）敏感程度的标志，提示ACP可能是钉螺防御外来寄生生物的关键酶，而药物作用后溶酶体病变导致ACP活性下降，进而造成钉螺防御系统瘫痪，加速了钉螺死亡。

EST是一种重要的解毒酶系统，对环境变化反应强烈，EST在药物处理过程中会发生很大变化，因此可以将其视为毒性的病理指标^[37-38]。Zhang等^[39]从EST中鉴定出3种溶菌酶，这3种溶菌酶基因主要在肝胰腺中表达，当比较日本血吸虫感染和未感染的钉螺时，观察到3种溶菌酶在感染的钉螺中显著增加。提示钉螺被入侵攻击后EST活性会上升，这是钉螺对不利环境的应激反应。但在Ke等^[34]和冯建成等^[40]使用博落回和喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）浸杀钉螺的实验中，却发现随水浸液处理浓度升高，EST活性先升高，后迅速降低。同样在Zhang等^[38]用天南星块茎提取物浸杀钉螺的实验中，随着药物处理时间的增加，也出现了钉螺EST活性先升高、后降低，最后几乎完全丧失的现象。提示药物处理后EST活性变化与其他几种肝脏解毒酶变化趋势相似，低浓度或者短时间内EST活性都是上升的，这可能是钉螺应激性反应；而经高浓度或者长时间处理后EST活性显著下降甚至消失，可能是药物毒性超过了钉螺承受的范围，最终导致钉螺死亡。

现阶段，化学药物灭螺依然是主要的灭螺方法，其灭螺效果显著，但对鱼类等其他水生动物毒性极强。所以新型化学灭螺药物开发中，均是在寻找保持灭螺效果的同时能降低其对非靶标生物的毒害作用的替代药物，如Wang等^[32]评价水杨酰苯胺的生物活性及毒性影响显示，其能保证与氯硝硫胺相同灭螺效果的同时，对淡水鱼类的毒性明显降低，证明水杨酰苯胺可作为灭螺替代药物的候选者。植物灭螺剂来源于植物的花、果实、根、茎和叶等部位的提取物，具有高效、低毒、易降解等优点，是如今药物灭螺的重点研究方向。新型植物灭螺药“螺威”就是以茶粕为原料，经过碱解和酶处理，干燥制成的植物杀螺剂，灭螺效果合格，且对淡水鱼毒性较小^[41]，但其具体灭螺机制仍不清楚。随着生物技术水平的发展，利用分子生物学技术对钉螺组织、细胞、酶或蛋白质分子及基因靶序列结构与功能的研究，筛选出适宜的药物作用靶点成为可能，这将为高效、低毒灭螺药物的研发及新型仿生药物的合成应用提供了理论基础。

随着灭螺药物研究的深入，新的问题也浮现出来，如开发的灭螺药物能否在灭螺的同时不伤害其他生物^[42]，某些化学灭螺药物如氯硝柳胺在中国用于灭螺已经20多年，药物的滥用是否会带来诸如“超级细菌”类似的抗性钉螺^[43]，湖北钉螺为何能够成为日本血吸虫的唯一宿主，这种独特和长期的宿主寄生虫互动模式，突出了血吸虫感染的钉螺免疫防御反应中的分子和细胞参与机制的生物医学重要性。Sasaki等^[44]比较了抗性和非抗性的钉螺与血吸虫幼虫之间的反应，通过血吸虫对钉螺血细胞的吸引力，力图解释钉螺对血吸虫幼虫的易感性。也有研究者用血吸虫侵染钉螺，通过观察侵染前期和后期所有相应受体的表达水平变化，以期找到血吸虫侵染钉螺的作用靶点，为探索钉螺对日本血吸虫先天免疫防御反应的分子机制提供依据^[45-47]。

迄今为止，对于药物灭钉螺的机制研究虽然取得了许多重要进展但仍有待深入。随着测序技术的发展，快速、全面和经济高效地分析整个钉螺的基因组和转录组成为可能，如Zhao等^[48]在2015年第1次对湖北钉螺进行大规模转录组分析，2017年Adema等^[49]就对双脐螺进行了全基因组测序。相信钉螺基因组和转录组数据库将很快建立，这为研究钉螺的生长、发育、免疫反应以及病变和死亡等内容奠定了基础，方便后期结合上下游对药物灭螺机制进行更为深入的研究以及更为清晰的解析。