8-Br-cGMP和cGMP对蟾蜍视杆光敏感通道作用的比较研究

在蟾蜍视网膜的视杆外段上进行片膜钳记录.在同一片膜中,8-Br-cGMP开启的通道,似乎是cGMP所开启的同一光敏感通道.在相同的片膜电位下,由同一片膜诱发同样大小的膜电流,所灌流的8-Br-cGMP溶液的浓度要大大低于cGMP溶液的浓度.再者,8-Br-cGMP被磷酸二酯酸水解的速率,比cGMP的要慢得多.结果表明,在开启视杆外段的光敏感通道的过程中,cGMP分子中的3＇,5＇-环一磷酸可能起主要作用.     

真鲷视网膜结构及其视觉特性研究：Ⅱ视网膜光感受细胞超微结构研究

对真鲷光感受细胞的超微结构进行观察,结果表明：视杆外段膜盘为游离膜盘,视锥外段膜盘则为连续的膜结构,视锥和视杆均含有连接纤毛和辅助外段。花萼状突起起源于内段。椭体内充满线粒体,无球状小体。双锥椭圆体并生膜为六层,视锥内段无鳍状突起,视锥突触带,在明适应视网膜中数量增多,在暗适应视网中数量减少,视杆突触带在这两种适应网膜中数量不变,每一杆小球只有一个突触带,而锥小足有４－６个突触带。     

光感受机制研究的重要突破

光感受的分子机制的研究是神经生物学的前沿领域之一。近年来,应用片膜钳位新技术已证明,在光电换能过程中的内部信使是环鸟苷酸(cGMP),并非原来所普遍认为的钙离子。光电换能的基本过程是:在暗中,cGMP 使光感受器膜钠离子通道保持开放,从而使膜去极化;当视紫红质分子吸收光后,GTP-结合蛋白被激活,并随之激活磷酸二酯酶(PDE)。PDE 使 cGMP 水解,导致钠离子通道关闭,膜超极化。本文概述这些重要进展及其意义,并展望其前景。     

光感受机制和突触机制的研究进展

在神经生物学爆炸性的发展中,某些领域的进展特别引人注目,其中光感受饥制以及突触机制的研究,与作者从事的研究工作关系比较密切。本文将评述这两方面的重要进展,从一个侧面反映神经生物学的巨大进展。(一)光感受的分子机制的研究——cGMP 作为第二信使光照射视网膜,使光感受器(视杆细胞和视锥细胞)所包含的视色素发生一系列光学变化,导致光感受器兴奋。光激活视色素分子后,在光感受器中导致外段质膜的电位变化。与其他可兴奋细胞不同,光感受器在不受光刺激时处于活动状态,即在暗中细胞膜的离子通道是开放的,钠离子流持续地从胞     

温度对蛤蚧视杆外段视紫红质分子的排列和流动性的影响

脊椎动物的视杆细胞外段,是光感受器中研究得较多、了解得较清楚的部分,其功能是把吸收的光线转变成神经的电脉冲。脊椎动物的视杆细胞,通常分成内段和外段两部分。外段中,大约有90％的细胞膜区域是由许多盘膜堆积而成的。因种类的不同,盘膜的数量在500—2000个之间。盘膜中类脂和视紫红质分子的排列较规则。Schmidt和Liebman等测定视杆外段视紫红质分子的双折射时,发现在正常条件下,暗适应视杆细胞外段正的本质双折射大于负的形状双折射,也就是说总双折     

黑斑蛙光感受器计数和分类—扫描电镜研究

在扫描电镜下观察了黑斑蛙视网膜光感受器的类型、直径和密度。并用统计学方法对光感受器进行了计数。六个视网膜的光感受器计数平均为2,120,000±230,000(P<0.05)。可以见到两类视锥细胞和两类视杆细胞:单视锥,外段为锥形,最粗处直径约6微米;双视锥,由一主锥和一附锥构成,外段直径最粗处约7微米;红视杆,外段圆柱形,直径约6微米,其内段短粗,数目比绿视杆多;绿视杆,外段与红视杆极相似,但内段细长。视锥和视杆的外段上有许多小突起,这些小突起互相联系。     

视网膜杆细胞圆盘膜的结构

眼睛的功能之一是把光刺激转换为神经脉冲信号,这一功能是由视网膜上光感受器细胞完成的。在大部分脊椎动物中,光感受器细胞分为二类:视杆细胞和视锥细胞。从形态学上看,光感受器细胞可以分为内段和外段。视杆细胞的外段呈圆柱形。在电子显微镜视野中,杆细胞外段内部,有一叠为数约从500至2,000个有规则堆积的圆盘。和其他膜一样,圆盘膜也是镶嵌有包括吸收光子的视紫红质分子等蛋白的磷脂     

光周期不参与长爪沙鼠的能量调节

光周期是引起季节性适应的最直接信号,大部分小型哺乳动物面对光周期信号变化表现出能量平衡的适应性改变.这种由光周期信号引发的、黑视素和褪黑素介导的能量调节对于小型哺乳动物维持最优适合度是至关重要的.本研究以分布在内蒙草原的长爪沙鼠(Meriones unguiulatus)为研究对象,研究了光周期诱导的能量调节.健康成年长爪沙鼠在长光(LD,16L:8D)或短光(SD,8L:16D)下驯化10周,或者先在短光下6周再转到长光下继续驯化4周(SL).发现在整个实验过程中,3组动物的体重和干物质摄入均没有显著差异.较年轻动物可能对光周期更敏感,因此将亚成体长爪沙鼠分别在LD或SD下驯化8周,检测能量平衡的变化.短光驯化并不改变体重、干物质摄入、静止代谢率、非颤抖性产热以及褐色脂肪组织中解耦联蛋白1的表达.为了进一步理解这种光不敏感性的可能机制,测定了视网膜中黑视素含量以及血清褪黑素浓度.与本课题组的预测一致,黑视素含量以及血清褪黑素浓度并不受光周期影响.这些结果表明,与大部分小型哺乳动物不同,长爪沙鼠表现出一种特殊模式,即面对光周期变化并不改变能量平衡.不变的黑视素含量和褪黑素浓度可能介导长爪沙鼠能量平衡的光不敏感性.     

血管钠肽对大鼠肠系膜动脉平滑肌细胞Ca2+激活K+通道的作用

目的研究血管钠肽(VNP)对大鼠肠系膜动脉血管平滑肌细胞(VSMCs)Ca2+激活K+通道(Kca)的作用及其机制.方法采用全细胞膜片钳技术观察VNP对Kca的影响,以及HS-142-1、8-Br-cGMP和美蓝(MB)在这一过程中的作用.结果①VNP(10-6 mol/L)显著增强Kca(P＜0.05,n=5).②8-Br-CGMP(10-3mol/L)模拟VNP增强Kca的作用(P＜0.05,n=6).③HS-142-1(2×10-5mol/L)或MB(10-5mol/L)完全阻断VNP增加Kca电流密度的作用.结论VNP通过作用于VSMCs的钠尿肽GC耦联受体,升高细胞内的cGMP水平,激活Kca.     

NO对鲫鱼视网膜视杆和视锥信号传递的不同作用

在离体、灌流的鲫鱼视网膜上,考察了一氧化氮(NO)对视网膜电图(ERG)和水平细胞的作用.NO的供体硝普钠(SNP)压抑暗视ERGb波,却增大明视b波,这些作用均可为血红蛋白所阻遏.进而,SNP使视杆水平细胞对光反应减小,而增强L型视锥水平细胞的对光反应.这些结果表明,NO在外视网膜可压抑视杆系统的活动而增强视锥系统的活动.此外,可溶性鸟苷酸环化酶的抑制剂亚甲基蓝对视杆、视锥水平细胞的作用恰与SNP作用相反,这提示NO的作用可能由cGMP所介导.对NO的作用位点提出了工作假设.     

不同钙离子浓度对日本沼虾感光器细胞超微结构的影响

为了进一步研究细胞外钙离子浓度变化对甲壳动物感光细胞超微结构的影响,应用透射电子显微镜显示了日本沼虾感光细胞,在暗适应时高钙离子浓度中温育的感光器细胞的感杆束直径下降,微绒毛排列零乱;多囊体、板膜体数量增加;色素颗粒散布在细胞质中,呈现出光适应的结构特征。而温育在低钙离子溶液和生理溶液中的感光器细胞结构相同,呈现出暗适应的结构特征。另外,细胞器中储存的钙离子也受细胞外钙离子浓度的影响,在高钙离子溶液中温育后细胞器储存的钙离子量增加,膜下储泡囊、多囊体、线粒体、色素颗粒等细胞器中的焦锑酸钙结晶颗粒比温育在低钙溶液中的细胞明显增多。结果显示,细胞外钙离子浓度变化引起细胞内钙离子浓度变化,从而影响感光器细胞的结构而影响其生理功能。     

拟南芥根皮层细胞质膜内向K+通道电生理特性分析

利用膜片钳技术对模式植物拟南芥根皮层细胞原生质体的内向跨膜钾电流进行了全细胞记录,并对内向K+通道的特性进行了分析.结果表明,拟南芥根细胞质膜上的内向K+通道由超极化膜电位所激活;该通道具有较高的K+/Na+选择性,可被TEA+和Ba2+等K+通道阻断剂所抑制,而且对胞内自由Ca2+浓度变化不敏感.这为进一步利用模式植物拟南芥进行植物K+吸收机制以及植物抗盐机制的研究奠定了基础.     

钙离子浓度对暗适应时的中华绒螯蟹光感受器超微结构的影响

用透射电镜研究了暗适应时中华绒螯蟹的光感受器超微结构与外界钙离子浓度的关系,结果显示出与培育在生理溶液中的光感受器相比,细胞外钙离子浓度升高,使得感杆束的直径急剧缩小,感杆束周围胞质增厚,胞饮泡增加,膜下猪泡囊极度减小。胞质中多囊体的数量和直径减小,而板模体和溶酶体的数量增加,同时细胞内的色素颗粒增多。分布在小网膜细胞的远端。细胞的结构表现为类似光适应状态,与之相反,细胞外钙离子浓度降低时小眼的感     

血竭对背根神经节细胞河豚毒素不敏感型钠电流的调制及其药效物质的确定

为了阐明血竭对背根神经节细胞河豚毒素不敏感型钠通道电流的调制作用并探求其相应的药效物质, 应用全细胞膜片钳技术在急性分离的大鼠背根神经节细胞上观察血竭, 和其化学成分剑叶龙血素A, 剑叶龙血素B, 龙血素B以及它们的组合对河豚毒素不敏感型钠通道电流的影响; 根据所建立的中药药效物质的操作型定义, 判别血竭调制背根神经节细胞河豚毒素不敏感型钠通道电流的药效物质; 应用Greco等人建立的模型分析化学成分间的相互作用. 结果表明, 血竭对河豚毒素不敏感型钠通道电流峰值有浓度依赖的抑制作用, 并影响通道电流的激活过程; 剑叶龙血素A, 剑叶龙血素B和龙血素B的组合能产生类似于血竭的对河豚毒素不敏感型钠通道电流的调制作用; 3种化学成分单独作用也能调制河豚毒素不敏感型钠通道电流, 但在所产生的对电流峰值的抑制率相等时, 3种化学成分单独作用时各自所需的浓度高于组合作用时各自所需的浓度; 剑叶龙血素A, 剑叶龙血素B和龙血素B在调制河豚毒素不敏感型钠通道电流时具有协同作用. 上述结果说明血竭调制背根神经节细胞河豚毒素不敏感型钠通道电流, 干预痛觉信息传入, 也是血竭产生镇痛作用的原因, 其药效物质是剑叶龙血素A, 剑叶龙血素B和龙血素B这3种化学成分的分子有效组合.     

异色瓢虫显现变种复眼的形态、显微结构及其光暗条件下的适应性变化

复眼是昆虫的主要视觉器官,对于其寻找食物、配偶、栖息场所以及学习记忆等活动具有重要作用。本研究采用扫描电镜和石蜡切片技术对异色瓢虫显现变种Harmonia axyridis ab. conspicua复眼的外部形态和内部显微结构进行了观察。结果发现：(1)复眼近椭圆形,位于头部两侧,触角窝处有缺刻,小眼表面光滑平坦,无角膜乳突结构。其雌、雄成虫复眼的小眼数分别约为705和691;(2)复眼中心区域小眼呈六边形,排列紧密,边缘区域的小眼为不规则的四边形或五边形; (3)每个小眼由角膜、晶锥、8个小网膜细胞、视杆、基膜以及色素细胞组成。晶锥由4个晶锥细胞构成,8个小网膜细胞中6个位于边缘、2个位于中央;(4)暗条件下复眼显微结构存在明显差异：光适应条件下,色素颗粒主要分布在晶锥和视杆交界处的周围,周围视杆呈环形,内、外两侧均被色素颗粒包围;暗适应条件下,色素颗粒发生纵向移动,均匀地分布在晶锥和视杆的周围,周围视杆发生扭曲呈不规则的多角形,仅外侧有色素颗粒分布。结果表明,异色瓢虫显现变种的复眼属于并列复眼,可通过色素颗粒的纵向移动以及周围视杆扭曲变形等机制来适应外界明暗环境的变化。     

低钙对鲫鱼视网膜中视杆,视锥信号向水平细胞传递的不同作用

本工作应用细胞内记录技术,在灌流的鲫鱼离体视网膜的标本上,研究了低钙对外网状层中视锥、视杆信号向水平细胞传递的不同影响。当降低灌流溶液中Ｃａ（２＋）浓度至０．１ｍｍｏｌ／Ｌ时使视锥－和视杆－水平细胞（Ｃｏｎｅ－ＨＣ和Ｒｏｄ－ＨＣ）均去极化,但对两者的光反应性有不同的影响：使Ｌ型Ｃｏｎｅ－ＨＣ对６８０ｕｍ和５００ｕｍ闪光反应的幅度有不同程度的减小,但使Ｒｏｄ－ＨＣ对光反应的幅度显著增大。在０．１ｍｍｏｌ／ＬＣａ（２＋）Ｒｉｎｇｅｒ液灌流时,无论是明视ＰⅢ（反映机锥活动）或暗视ＰⅢ（反映视杆活动）,其反应的幅度均增大,提示发生在低钙时Ｃｏｎｅ－ＨＣ和Ｒｏｄ－ＨＣ光反应性的不同变化产生于突触传递的过程中。进而,磷酸二酯酶抑制剂ＩＢＭＸ对ＰⅢ的影响与０．１ｍｍｏｌ／ＬＣａ（２＋）Ｒｉｎｇｅｒ液的作用相似,而对Ｌ型Ｃｏｎｅ－ＨＣ和Ｒｏｄ－ＨＣ的作用均是使光反应性增大。这提示,在０．１ｍｍｏｌ／ＬＣａ（２＋）的Ｒｉｎｇｅｒ液中,Ｃｏｎｅ－ＨＣ和Ｒｏｄ－ＨＣ光反应性的变化差异可能是由于低钙对视锥和视杆终末Ｃａ２＋内流的不同影响而产生。     

环状AMP和GMP环状溶液构象核磁共振研究

本文分析和比较了环状腺嘌呤核苷一磷酸(cAMP)和环状鸟嘌呤核苷一磷酸(cGMP)~1HNMR谱的化学位移。通过对cGMP分子的H_8和H_1质子化学位移与浓度的依赖关系求出缔合常数,K_α=3.12±0.7M~(-1),(温度30℃)。cGMP自缔合的亲合力大于cAMP。假设了环状鸟嘌呤核苷一磷酸在中性重水溶液中的缔合模型。     

环状AMP和GMP环状溶液构象核磁共振研究

本文分析和比较了环状腺嘌呤核苷一磷酸(cAMP)和环状鸟嘌呤核苷一磷酸(cGMP)~1HNMR 谱的化学位移。通过对cGMP 分子的H_8和H_1质子化学位移与浓度的依赖关系求出缔合常数,K_α=3.12±0.7M~(-1),(温度30℃)。cGMP 自缔合的亲合力大于cAMP。假设了环状鸟嘌呤核苷一磷酸在中性重水溶液中的缔合模型。     

血竭及其成分龙血素B对背根神经节细胞河豚毒素敏感型钠通道电流的影响

应用全细胞膜片钳技术在急性分离的大鼠背根神经节细胞上观察血竭及其成分龙血素B对河豚毒素敏感型电压门控性钠通道电流的影响. 结果发现, 血竭和龙血素B对河豚毒素敏感型钠通道电流峰值均有浓度依赖的抑制作用, 高浓度的血竭(0.05%)和龙血素B(0.02 mmol/L)使河豚毒素敏感型钠通道电流峰值偏移, 并电压依赖性地影响通道的激活和失活过程. 以上结果表明, 血竭对河豚毒素敏感型钠通道电流的影响主要是其成分龙血素B作用的结果. 血竭的镇痛作用可能部分是通过其成分龙血素B直接干预初级感觉神经元电压门控性钠通道, 阻碍痛觉信息传入而产生的.     

夜行昆虫复眼光感受器的显微和亚显微结构的研究

粘虫蛾的复眼由许多小眼组成。每个小眼有8个小网膜细胞。根据它们形态学上的特征和视小杆的位置,可区分为1个顶细胞、6个主细胞和1个基细胞。 1.顶细胞视小杆在视杆顶端,组织切片上被橘黄-G染色,胞核在暗适应时不发生位移,胞质内有大量核糖体。 2.主细胞视小杆集合成束,均匀排列,占据视杆中段,切片上被光绿染色,胞核在暗适应时向晶锥方向移动,胞质内见不到核糖体。 3.基细胞视小杆在视杆下段轴心内,胞核紧靠基底膜,核与视小杆中间的胞体变细成丝状,内有许多色素小体,胞质内有核糖体。顶细胞与主细胞的胞体横切面上,可见到相邻的细胞膜有微孔相通,微孔附近有胞桥小体。对这三类感光细胞的功能及其在夜间视觉中的作用进行了探讨。