免疫细胞化学在神经科学的运用打破了传统的一个神经细胞只产生和释放一种神经递质的概念。在中枢和周围神经系统，近年来，有较多的实验报告证明在一个神经细胞内存在两种或两种以上的递质，这种递质共存不是偶然和个别的现象，而是一种带普遍规律的问题。在光镜水平显示神经细胞内两种抗原的共存，其分辨率只限于胞体，观察神经纤维内两种抗原的共存，必须借助免疫电镜技术。共存情况可出现于：（1）经典神经递质间，如在大鼠颈上交感神经节 的相邻照片上，同一神经细胞分别显示NA和ACh阳性；（2）经典递质与单胺类递质间，如在松果体交感神经末梢中，不仅含有NA，而且含有5—HT；（3）经典递质和神经肽间，如在大鼠的椎前神经节 中，大约有60%的NA能神经细胞同时显示SOM免疫反应阳性，说明SOM与NA的共存，在交感神经系统中NPY与NA的共存，在副交感神经系统中VIP与ACh的共存，已得到较为普遍的证实；（4）单胺类递质与神经肽的共存，如大鼠输精管的交感神经终末支中NA与NPY的共存，在豚鼠肠道肌间神经节 中5—HT与SP免疫反应物共存一个神经细胞内，和（5）神经肽间的共存，如SP与CGRP常共存于感觉神经终末支，Gibbins等（1987）在豚鼠背根神经节 细胞中证明SP、CGRP、CCK和强啡肽（Dynorphin，DYN）四种神经肽的共存。对于神经递质共存的亚细胞部位，Hokfelt曾对肽和胺的共存提出了一种假说，即：①它们可分别贮存于同一神经终末内的不同形态的突触小泡内；②共存于大颗粒囊泡和小颗粒囊泡内；③仅共存于小颗粒囊泡中；④仅共存于大颗粒囊泡内；此假说尚待进一步证实。Fried 的实验结果表明，在大鼠输精管，胺和肽的共存仅发生于大颗粒囊泡内，Andrzejloesch 和Burnstock实验证明在豚鼠肠道肌间神经丛内VIP和ACh共存于SAV小囊泡内。应用胶体金免疫电镜技术，以不同直径的金粒标记不同的抗原，是研究递质共存的超微结构定位较为理想的手段。
关于递质共存的生理意义，目前还不十分清楚，有作者设想与经典递质共存的肽类可作为辅递质，在神经细胞释放时，对突触后膜上主递质的受体起调制作用，从而调制信息传递。Hokfelt（1980）提出两种递质共存的生理意义有以下五种可能性：①两种递质可穿过突触间隙作用于突触后细胞，作用于相同或不同的受体；②一种物质激活突触后细胞的受体，另一种物质则封闭另一种类型的受体，如在5—HT和SP共存的情况下，5—HT直接抑制突触后细胞，SP封闭其它末梢释放的ACh对突触后的细胞的兴奋作用；③一种物质作用于突触后细胞，第二种物质则作用于突触前末梢的自身受体（autoreceptor），从而调制细胞终末对神经递质的释放；④一种物质作用于突触后细胞，第二种物质则作用于其它末梢上的突触前受体；⑤一种物质作用于一类细胞，另一种物质作用于另一种细胞，在这方面典型的例子是汗腺，汗腺的交感神经元内含有VIP和ACh，前者作用于周围小血管，增加血流量；后者作用于腺体，刺激汗腺分泌。
总之，递质共存的研究是神经科学领域中一个崭新的课题，它的研究对进一步了解复杂的神经系统的结构和功能有重要意义，而在这项课题的研究中，免疫细胞化学（包括光镜和电镜）无疑是一项有力的工具。
