苦参碱对棉铃虫幼虫神经细胞钠通道的影响

用全细胞膜片钳技术研究了生物碱类植物杀虫剂苦参碱对棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫离体培养中枢神经细胞钠离子通道门控过程的影响。结果表明： 苦参碱对棉铃虫幼虫神经细胞所表达的TTX （tetradotoxin, 河豚毒素)敏感钠通道具有浓度依赖性阻滞作用,1,10和100 μmol/L的苦参碱作用5 min后,分别使钠电流峰值较给药前下降（12.49±1.67）%、（18.79±2.16）%和（43.15±8.17）% (n=8, P<0.05)。苦参碱使钠电流的电流 电压关系曲线上移,但并不改变其激活电压、峰电压和电流电压关系曲线的形状。苦参碱对钠通道的阻滞作用可能是其具有某些毒理效应的离子基础。     

三氟氯氰菊酯对棉铃虫神经细胞钠及钙通道作用机理研究

用膜片钳技术对比分析了棉铃虫三氟氯氰菊脂抗性品系（R）及其同源对照品系（S）幼虫了体培养中枢神经细胞Na^2 通道的门控特性及杀虫剂对R和S神经细胞Na^ 、Ca^ 通道门控过程的影响。结果表明,S神经细胞Na^ 通道电流（S－INa）在－50－40mV激活,－20mV左右达峰值,R神经细胞Na^2 通道电流（R－INa）在－40mV左右激活,－10－0mV达峰值,即R－INa激活电压与峰值电压均向正电位方向移动约10mV,提示二者Na^ 通道控特性不同,R神经细胞Na^ 通道功能发生了变异。三氟氯氰菊酯作用后,S－INgn R-ISs的I－V曲线均向负电位方向移动的10mV,S－INa在20min后基本消失,而R－INa被阻断需时约90min,延长近5倍,其幅值有减小再增大的现象。对Ca^2 通道分析表明,杀虫剂作用后,R及S神经细胞Ca^2 通道电流的I－V曲线均向负电位移动10－20mV,提示三氟氯氰菊酯对Ca^2 通道的门控过程也有影响。与R－INa幅值起伏变化相联系,可推知杀虫剂对神经细胞的毒性作用中,Na^2 、Ca^2 通道均受影响。     

三氟氯氰菊酯对棉铃虫神经细胞延迟整流钾电流的抑制作用

用膜片钳技术首次研究了三氟氯氰菊酯对离体培养的棉铃虫中枢神经细胞延迟整流钾通道电流的影响。结果表明,药物作用前有81%和39%的细胞的通道分别在-30 mV 和 -40 mV 激活（n=21）。三氟氯氰菊酯（10^-5 mmol/L）作用15 min后,有63%和38%细胞的通道分别在-40 mV 和 -50 mV 激活（n=8）;作用1 min后电流幅值明显降低,抑制率达到了37.7%（n=19）;加药后激活曲线明显左移且Vh 值变化显著,但k值没有明显变化。实验结果说明,三氟氯氰菊酯作用后,通道更容易激活,但显著抑制电流峰值,导致神经敏感性降低,棉铃虫中枢神经细胞钾通道也是拟除虫菊酯类药物的作用靶标之一。     

百日咳毒素对棉铃虫神经细胞电压门控钠、钙通道的调节作用

用膜片钳技术研究了百日咳毒素对离体培养的棉铃虫幼虫中枢神经细胞电压门控钠、钙通道的影响。结果表明,对照组细胞钠通道在-50～-40mV激活,在-20mV左右电流达到最大值,在记录的20min内、电流．电压关系曲线(I-V)和电流幅值未有明显变化;细胞与百日咳毒素预孵后,钠通道在-40mV左右激活,电流在0mV左右达到最大值,在记录过程中,激活电压和峰值电压继续向正方向移动约10mV、电流持续下降。对照组钙通道在-40～-30mV激活,在0mV左右电流达峰值;经百日咳毒素处理后,I-V曲线向负电位方向移动约10mV,在记录过程中,I-V曲线继续向负电位方向移动,电流的衰减(rundown)现象比对照组严重．此外,百日咳毒素处理引起钙电流达到峰值的时问显著延长。结果提示,百日咳毒素敏感的G蛋白(Gi)可能通过直接途径或间接途径调节棉铃虫神经细胞钠、钙通道的电压敏感性和开放几率以及钙通道由备用态向激活态转化的速度。同时,经百日咳毒素处理后钠通道的,I-V曲线与抗性棉铃虫I-V曲线非常相似,可能暗示Gi蛋白在棉铃虫抗药性形成中发挥作用。     

增效混剂对神经细胞钠通道的抑制作用

应用膜片钳技术,以MN-9D神经细胞为材料研究了溴氰菊酯及辛硫磷混剂的增效机理。膜片钳实验表明10^-5mol/L辛硫磷对Na⁺通道电流抑制作用很小,并随作用时间延长而逐步恢复。加药1 min Na⁺电流抑制率为6.99%,10 min为3.65%。10^-6 mol/L溴氰菊酯1 min抑制率为20.28%,10 min为21.43%。对蜚蠊中枢神经系统传导的动作电位抑制中时为53 min;10^-6mol/L溴氰菊酯与10^-5 mol/L辛硫磷混剂1 min抑制率为34.15%,10 min为36.69%,动作电位抑制中时为40 min,因此混剂可增强对Na⁺通道电流的抑制作用。通过Na⁺电流数据、尾电流衰减时间常数统计分析表明溴氰菊酯的修饰作用主要发生在关闭和静止状态的Na⁺通道,减缓通道的打开,延长通道关闭或失活状态。     

家蝇对拟除虫菊酯抗性机理研究进展

本文概述了家蝇对拟除虫菊酯的抗性机制 ,特别是结合我国室内培育的抗拟除虫菊酯家蝇品系 (Dec R和 2Cl R) ,探讨了Na+通道、神经递质释放、ATPase、蛋白质磷酸化等与家蝇Kdr抗性的关系 ,从多方面证明了神经敏感性降低是家蝇对拟除虫菊酯产生抗性的重要机制。     

苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ对棉铃虫幼虫神经细胞钠通道的影响

电压门控钠通道是神经细胞兴奋传导的基础,也是杀虫剂最主要的作用靶标。具有二氢沉香呋喃多元酯骨架的苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ是卫矛科植物苦皮藤的主要杀虫活性成分,苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ处理后昆虫的中毒症状分别表现为麻醉和兴奋。本实验应用全细胞膜片钳技术就苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ对棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫离体培养神经细胞钠离子通道的影响进行了比较。结果表明：苦皮藤素Ⅳ对TTX-敏感钠通道电流的抑制明显具有浓度和时间依赖性,高浓度（10 μmol/L和1 μmol/L）条件下,峰值电流迅速减小而被抑制,在较中间浓度（0.1 μmol/L）时缓慢降低,而在低浓度（0.01 μmol/L）下,峰值电流先增加然后再缓慢降低;苦皮藤素Ⅳ对激活电压无明显影响,但使峰值电压向正电位方向移动,在高浓度移动迅速,低浓度移动缓慢。苦皮藤素Ⅴ对TTX-敏感钠通道电流峰值有明显的增大作用,也有一定的浓度依赖性;对激活电压无明显影响,峰值电压在高浓度下变化不明显,在较低浓度(0.1 μmol/L和 0.01 μmol/L)下向正电位方向移动明显。结果说明,苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ可能在钠通道上有一个相同的靶标位点,但由于它们化学结构上的差异,可能对钠通道动力学的修饰不同,导致不同的生理效应,昆虫表现出不同的神经中毒症状。     

棉铃虫对拟除虫菊酯抗性稳定性研究

研究棉铃虫Helicoverpa armigera (Hubner)对三种拟除虫菊醌（氰戊菊酯、溴氰菊酯、功夫菊酯)的抗性稳定性及敏感性恢复表明,即使棉铃虫对氰戊菊酯的抗性达到3166.3倍以上,抗性仍不稳定,经14代室内饲养后抗性下降为61.4倍;对一系列田间抗性种群的抗性稳定性研究后发现,棉铃虫对这三种拟除虫菊酯的抗性不稳定,在没有杀虫剂选择的情况下,开始几代抗性下降较快,当下降到一定水平(2～9倍)后,抗性比较稳定,很难完全恢复对拟除虫菊酯的敏感性。     

苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ混合物对棉铃虫幼虫神经细胞钠通道的影响

杀虫植物苦皮藤Celastrus angulatus的主要活性成分苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ处理后昆虫的中毒症状分别表现为麻醉和兴奋,但苦皮藤素Ⅳ对苦皮藤素Ⅴ的毒杀效果具有增效作用,苦皮藤素Ⅴ对苦皮藤素Ⅳ的麻醉作用基本没有影响。应用全细胞膜片钳技术,就苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ不同比例（3∶1,1∶1,1∶3）混合物对棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫离体培养神经细胞钠离子通道的影响进行了比较。结果表明：苦皮藤素Ⅳ和苦皮藤素Ⅴ的不同比例混合物对钠通道（TTX-S）电流作用与二者所占比例有关,苦皮藤素Ⅳ比例大,表现出苦皮藤素Ⅳ对通道的阻滞效应,钠电流被抑制; 苦皮藤素Ⅴ比例大,则表现出对通道的激活,钠电流增大。另外,两者不同比例混合物对钠通道（TTX-S）电流的激活电压无明显影响,但对峰值电压影响显著,可使其向正电位方向移动10～20 mV。这些结果说明苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ可能作用于一个相同的钠通道结合位点或别构偶联位点,二者对钠通道的作用是一种拮抗作用。     

有机磷和拟除虫菊酯抗性棉铃虫靶标抗性的分子机理(英文)

对有机磷和拟除虫菊酯抗性 (R)棉铃虫靶标抗性的分子机理 ,即乙酰胆碱酯酶 (AChE)和钠通道敏感度降低进行了研究。根据AChE的动力学常数表明 ,R品系AChE的活性和Vmax值分别是S品系的 1 0 9和 1 2 3倍 ,但R品系的AChE的Km 值仅是S品系的 0 6 7倍。R品系AChE对DDVP和马拉硫磷的Ki值分别是S品系的 0 4 4和 0 55。这表明AChE发生了质的变化。还应用PCR技术对抗性棉铃虫的击倒抗性 (kdr)进行了鉴定 ,克隆了钠通道的IIS6序列、IIS5和IIS6连接片段以及II和III连接片段 ,测序后比较了R和S品系以及其它昆虫的同源性 ,结果在氨基酸水平未发现有任何差异 ,这表明该抗性棉铃虫品系不涉及kdr。     

GTP和GDP类似物对棉铃虫神经细胞高电压敏感钙通道的调节作用

以Ba²⁺为载流子,采用全细胞膜片钳法,研究了在电极液中分别加入G蛋白稳定激活剂GTPγS（GTP类似物）和抑制剂GDPβS（GDP类似物）对棉铃虫Helicoverpaarmigera 3龄幼虫神经细胞高电压敏感钙通道的调节作用。Ba²⁺电流记录时间为20 min。对照组和实验组的Ba²+电流在记录的初期均出现电流的增加现象,随后电流衰减,即“rundown”。对照组峰电流在第20 min时降为初始值的(72.09±12.80)%。电极内液中加入2 mmol/L GTPγS可缓解电流的衰减现象,在第20 min时,峰电流为初始值的(95.99±7.93)%,明显大于对照组的峰电流(P<0.01),而且电流 电压（I-V）关系曲线向正电压方向移动。相反,电极内液加入2 mmol/L GDPβS则导致峰电流衰减更加严重,第20 min时,峰电流仅为初始水平的(41.95±9.32)%,显著小于对照组（P<0.01）,但未见电流 电压（I-V）关系曲线的明显漂移。结果表明,棉铃虫神经细胞钙通道活动受G蛋白激活剂GTPγS和G蛋白抑制剂GDPβS的影响,提示G蛋白活动水平的改变调节钙通道的电流幅值和电压依赖性。     

cAMP和cGMP对棉铃虫神经细胞高电压激活钙通道的调节作用

用全细胞膜片钳法研究了cAMP和cGMP对棉铃虫Helicoverpa armigera 3龄幼虫胸腹神经节细胞高电压激活钙通道的调节作用。细胞外液中加入腺苷酸环化酶（AC）激活剂福斯克林（forskolin） 0.1 mmol/L,对于Ba²⁺介导的钙通道电流激活电压、峰电压、峰电流变化以及通道激活和电流达到峰值的时间无影响。电极内液中加入1 mmol/L的cGMP则明显抑制峰电流,且抑制作用呈时间依赖性和浓度依赖性,而对激活电压、峰电压无影响。结果提示,棉铃虫神经细胞高电压激活钙通道的活动可能不受细胞内cAMP水平提高的影响,但被cGMP抑制。     

Functional Interaction between the Scaffold Protein Kidins220/ARMS and Neuronal Voltage-Gated Na+ Channels

Kidins220 (kinase D-interacting substrate of 220 kDa)/ankyrin repeat-rich membrane spanning (ARMS) acts as a signaling platform at the plasma membrane and is implicated in a multitude of neuronal functions, including the control of neuronal activity. Here, we used the Kidins220^−/− mouse model to study the effects of Kidins220 ablation on neuronal excitability. Multielectrode array recordings showed reduced evoked spiking activity in Kidins220^−/− hippocampal networks, which was compatible with the increased excitability of GABAergic neurons determined by current-clamp recordings. Spike waveform analysis further indicated an increased sodium conductance in this neuronal subpopulation. Kidins220 association with brain voltage-gated sodium channels was shown by co-immunoprecipitation experiments and Na⁺ current recordings in transfected HEK293 cells, which revealed dramatic alterations of kinetics and voltage dependence. Finally, an in silico interneuronal model incorporating the Kidins220-induced Na⁺ current alterations reproduced the firing phenotype observed in Kidins220^−/− neurons. These results identify Kidins220 as a novel modulator of Na_v channel activity, broadening our understanding of the molecular mechanisms regulating network excitability.