苦皮藤素Ⅳ麻醉机理的膜片钳研究

用膜片钳技术研究了植物杀虫剂苦皮藤素Ⅳ对棉铃虫幼虫离体培养中枢神经细胞钠通道门控过程的影响.结果表明,苦皮藤素Ⅳ对钠通道具有迅速的浓度依赖性阻滞作用,使电流-电压关系(I-V)曲线上移.0.1、1和10 μmol/L苦皮藤素Ⅳ作用3 min后,分别使钠电流峰值(INaMax)较给药前下降2735%±4.05%、62.72%±2.81%和88.53%±5.56%(P＜0.05),1和10μmol/L苦皮藤素Ⅳ还使钠通道的激活电压和峰电压分别向正电位方向移动了10 mV和20 mV左右.同时比较研究了利多卡因对棉铃虫幼虫神经细胞钠通道的影响,利多卡因对钠通道也具有阻滞作用,但有效作用浓度明显高于苦皮藤素Ⅳ.1、70 mmol/L的利多卡因注射液作用3 min后,使INaMax较用药前下降21.21%±2.52%和95.63%±2.10%(P＜0.05).苦皮藤素Ⅳ对钠通道门控过程的影响与利多卡因等局部麻醉剂非常相似,因此,对钠通道的阻滞作用可能是其发挥麻醉作用的重要机制.     

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。     

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。     

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。     

光学活性拟除虫菊酯对棉铃虫神经细胞钠通道电流的影响

用全细胞膜片钳技术对比分析了alpha体氯氰菊酯与theta体氯氰菊酯对棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫离体培养中枢神经细胞Na⁺通道门控过程的影响。结果表明,alpha体氯氰菊酯作用后,神经细胞Na⁺通道电流（I_Na）先增大,同时通道的激活电压向负电位方向移动约10 mV,提示alpha体氯氰菊酯使通道激活电位降低,通道更容易被激活。药剂作用约10 min后,I_Na又迅速降低,表明alpha体氯氰菊酯对开放状态的Na⁺通道有抑制作用。另外,alpha体氯氰菊酯使I_Na到达峰值的时间缩短,但对失活时间无明显影响。Theta体氯氰菊酯也使I_Na激活电位左移,幅值降低,但降低速率较慢。总的结果表明alpha体氯氰菊酯与theta体氯氰菊酯对棉铃虫中枢神经细胞处于关闭和开放状态的钠通道均有作用,且alpha体氯氰菊酯对钠通道电流的抑制作用强于theta体氯氰菊酯。     

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。     

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。     

苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ混合物对果蝇幼虫神经肌肉兴奋性接点电位的影响

利用细胞内微电极记录技术研究了杀虫植物苦皮藤Celastrus angulatus Max.中麻醉成分苦皮藤素Ⅳ和毒杀成分苦皮藤素Ⅴ混合物对果蝇Drosophila melanogaster 3龄幼虫腹纵肌神经肌肉兴奋性接点电位（EJPs）的作用。结果表明,苦皮藤素Ⅳ比例较高（Ⅳ∶Ⅴ= 3∶1）时对EJPs的影响与单用苦皮藤素Ⅳ差不多,而苦皮藤素Ⅴ比例较高（Ⅳ∶Ⅴ= 1∶1和1∶3）时可使EJPs阻断时间明显延长。根据以上结果初步认为,虽然苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ单独对EJPs的阻断作用基本相似,但它们对突触谷氨酸受体通道的影响存在明显差异。     

二氧化硫代谢衍生物对大鼠海马CA1区神经元钠电流的影响

实验采用全细胞膜片钳技术 ,研究了SO2 代谢衍生物亚硫酸钠和亚硫酸氢钠 (两者分子比为 3∶1)对大鼠海马CA1区神经元钠电流的影响。结果表明 ,SO2 代谢衍生物可剂量依赖性地增大钠电流 ,剂量为 10和 10 0μmol/L时 ,钠电流分别增大 5 0 .5 9± 19.0 8%和 82 .0 6± 18.5 1%(n =15 ) ;此外还与电压呈依赖性关系 ,但不具有频率依赖性 ;10 μmol/LSO2 代谢衍生物不影响钠电流的激活过程 ,却非常显著地影响其失活过程 ,作用前后的半数失活电压分别为 - 6 9.71± 4.6 7和 - 5 3.2 7± 4.95mV (n =10 ,P <0 .0 1) ,但不改变失活曲线的斜率因子。实验结果提示 ,SO2 衍生物具有类似神经毒物的作用 ,大气SO2 污染可能与一些中枢神经系统疾病的发生有关。     

戊吡虫胍对棉铃虫中枢神经细胞电压门控钙通道和钾通道的影响

【目的】戊吡虫胍是将新烟碱类和缩氨脲类杀虫剂杀虫活性部分重新组合的新型杀虫剂。但对于该类杀虫剂究竟如何影响离子通道,通道门控特性和功能是如何变化目前尚未见报道。本实验旨在明确该杀虫剂是否影响电压门控钙通道和钾通道的门控过程,探究其是否为该杀虫剂的潜在作用靶标。【方法】应用全细胞膜片钳技术检测戊吡虫胍对棉铃虫Helicoverpa armigera Hübner中枢神经细胞电压门控Ca~(2+)通道和K~+通道的影响。【结果】戊吡虫胍作用后Ⅰ-Ⅴ曲线和激活曲线均向超极化方向移动10-15 mV,具有显著性统计学差异(P0.05)。稳态失活曲线向超极化方向移动约5 mV,不具有统计学差异(P0.05)。电压门控Ca~(2+)通道峰值电流(I_(peak))有不同程度的降低。随着浓度增大I_(peak)降低有减小的趋势。此外,1μmol·L~(-1)戊吡虫胍作用后钙离子的窗口电流(I_w)面积增加幅度较10μmol·L~(-1)和100μmol·L~(-1)大,为93.20%。提示在一定的测试电压下,该药物作用后处于激活状态的Ca~(2+)通道数目增多。另外,其作用后电压门控钾通道I_(peak)降低。随着浓度增大I_(peak)降低有减小的趋势。同时Ⅰ-Ⅴ曲线下移,激活曲线向去极化方向移动约8 mV,不具有统计学差异(P0.05)。这表明戊吡虫胍作用后K~+通道在较高电位下才能激活。【结论】戊吡虫胍能够有效抑制Ca~(2+)通道和K~+通道I_(peak),并使通道的激活曲线和失活曲线发生移动,影响Ca~(2+)通道和K~+通道的门控特性。表明棉铃虫中枢神经细胞上的电压门控Ca~(2+)通道和K~+通道是戊吡虫胍的潜在作用靶标之一。     

敬钊毒素-Ⅲ对Nav1.8通道的抑制作用

敬钊毒素-Ⅲ(JingzhaotoxinⅢ,JZTX-Ⅲ)是从敬钊缨毛蛛毒液中分离到的一种门控调节型毒素,能选择性抑制钠通道亚型Nav1.5激活,但对其他6种钠通道亚型(Nav1.1 Nav1.4 Nav1.6和Nav1.7)无抑制作用。为了更好地研究钠通道结构与功能之间的关系,采用全细胞膜片钳技术检测了JZTX-Ⅲ对表达在ND7123细胞上的Nav1.8画道的影响。结果显示,JZTX-Ⅲ抑制Nav1.8电流,并且这种抑制作用具有时间和浓度依赖性,抑制时间常数和IC_(50)值分别为41.15±0.6 s和1.4±0.23μmol/L;1μmol/JZTX-Ⅲ使Nav1.8画道的电流-电压关系曲线和激活曲线分别向去极化方向漂移10 mV和9mV,使Nav.1.8通道的稳态失活曲线向超极化方向漂移16 mV,明显改变Nav1.8通道的激活和稳态失活动力学。此外,钠通道序列比对结果提示JZTX-Ⅲ可能通过结合Nav1.8通道DIIS3~S4连接环上的Lys(K)残基抑制Nav1.8通道。以上研究结果为进一步探索钠通道结构与功能之间的关系奠定了基础。     

抗心律失常药RP62 71 9对哺乳动物心室肌K~ 电流的抑制

使用全细胞膜片箝技术 ,研究RP6 2 719对内向整流钾电流 (IK1)、瞬时外向钾电流 (Ito)和延迟外向整流钾电流 (IK)的作用 ,并探讨其抗心律失常作用的机制。实验结果表明 ,在指令电压为 - 10 0mV时 ,RP6 2 719可显著抑制豚鼠心室肌细胞IK1,半数抑制浓度 (IC50 )为 5 0± 1 0 μmol/L。RP6 2 71910 μmol/L在 40mV时对犬心室肌细胞Ito抑制率为 84 0± 4 4% ,IC50 为 1 2± 0 5 1μmol/L。在 40mV时 ,5 0 μmol/LRP6 2 719还可使豚鼠心室肌细胞IKstep减少 5 0 0± 8 3% ,IKtail减少 5 6 0± 4 9% ,IC50 分别为 4 2± 0 8μmol/L和 3 3± 0 75 μmol/L。提示RP6 2 719抗心律失常的离子机制与其对IK1、Ito及IK 的抑制有关     

不同浓度葡萄糖对大鼠胰岛β细胞L-型钙通道的影响

采用全细胞膜片钳技术观察不同浓度葡萄糖对新生Wister大鼠胰岛β细胞膜上电压依赖性L-型钙离子通道门控特性的影响,即分别用2.8、5.5、16.7和22.2 mmol/L的葡萄糖刺激单个贴壁胰岛β细胞,以Ba²⁺作为载流子,分析比较葡萄糖对L-型钙通道电流的影响。结果显示：在低糖（2.8 mmol/L）情况下,大鼠胰岛β细胞电压依赖性L-型钙离子通道电流静息膜电位约为－70 mV,钙离子内流不明显,且无明显的时间依赖性关系。在葡萄糖浓度为5.5 mmol/L的条件下,大鼠胰岛β细胞电压依赖性L-型钙离子通道电流在－40 mV激活, +20 mV左右达峰值;高糖（16.7 mmol/L）作用胰岛β细胞后,电压依赖性L-型钙离子通道电流约－40 mV激活,＋10 mV左右达峰值,即峰值电位向负方向移动约10 mV;葡萄糖浓度达22.2 mmol/L时,电活动呈持续性去极化,峰值电位增加不明显,提示葡萄糖降低胰岛β细胞电压依赖性L-型钙通道电流的激活电位阈值,促进其开放,钙电流峰值电位增加,随着高糖作用时间的延长,胰岛β细胞容积变大,细胞膜破坏。提示高浓度葡萄糖在一定范围内可以刺激胰岛素的分泌,但浓度过高则可抑制胰岛素的分泌,通过观察葡萄糖刺激的胰岛β细胞胰岛素第一时相分泌的变化,在一定程度上对高糖毒性作用的可能提供了证据。     

他莫昔芬对SHG-44人胶质瘤细胞钠通道的抑制作用

目的：研究他莫昔芬对SHG-44胶质瘤细胞钠通道电流的作用。方法：采用全细胞膜片钳方法记录SHG-44细胞的钠通道电流,并观察施用不同浓度的他莫昔芬后电流的变化。结果：该钠通道电流特性为内向电流、快速激活失活,他莫昔芬能够明显阻断该电流,该阻断具有剂量依赖性及电压依赖性。在0mV时,8μmol／L他莫昔芬对钾电流抑制率为69％。半数抑制浓度（IC50）为5．54μmol／L。结论：他莫昔芬可明显阻断SHG-44胶质瘤细胞上的钠通道,这可能是他莫昔芬抑制胶质瘤细胞增殖的机制之一。     

中华大蟾蜍卵母细胞质膜存在钙依赖性的氯离子通道

本文采用双微电极电压钳方法研究了中华大蟾蜍卵母细胞内源性电压门控型离子通道的成分及其生理特性。卵母细胞去极化至 -30 mV 及更正电压时,有一持续的电压依赖性外向电流出现。钾离子通道拮抗剂四乙基氯化氨(tetraethy-lammonium chloride, TEA, 10 mmol/L)和 4- 氨基吡啶(4-aminopyridine, 4-AP, 10 mmol/L)协同作用时,该电流只能被抑制到最大电流幅度的(23.4±0.72)%。但是,上述浓度的TEA和4-AP 与氯离子通道拮抗剂5- 硝基-2, 3- 苯酚丙胺苯甲酸盐 (5-nitro-2,3-phenypropylamino benzoate, NPPB, 30 μmol/L)、无钙 Ringer 氏液或钙离子通道拮抗剂维拉帕米(40 μmol/L)协同作用时,可分别将此外向电流抑制到最大电流幅度的(2.1±0.08)%、(2.2±0.04)% 和(3.1±0.15)%。结果表明,中华大蟾蜍卵母细胞质膜上除有钾离子电流之外,还存在钙依赖性的氯离子电流。     

缓激肽对背根节神经元钠通道电流的作用

目的：观察缓激肽(bradykinin,BK)对大鼠背根节神经元电压依赖性钠通道电流的作用。方法：采用全细胞膜片钳技术,记录钠通道电流。结果：缓激肽剂量依赖性(0．01～10μmol／L)增高小细胞背根节神经元诱发放电频率;缓激肽剂量依赖性(O．01～10μmol／L)增加小细胞背根节神经元的河豚毒素不敏感(TTX—resistant,TTX—R)钠电流,对TTX敏感(TTX—sensitive,TTX-S)钠电流无明显影响。结论：缓激肽引起炎性痛的机制可能与TTX-R钠通道电流有关。     

二氧化硫衍生物对大鼠背根神经元瞬间外向钾电流和延迟整流钾电流的影响

运用全细胞膜片钳技术研究二氧化硫衍生物对大鼠背根神经元瞬间外向钾电流(IA和ID)和延迟整流钾电流(IK)的影响。结果发现二氧化硫衍生物剂量依赖性地增大钾通道的电导,电压依赖性地增大钾电流的幅度,且这种增大作用部分可逆。二氧化硫非常显著地使延迟整流钾电流的激活过程向超极化方向移动,使瞬间外向钾电流的失活过程向去极化方向移动。10μmol/L二氧化硫衍生物作用前后,延迟整流钾电流的半数激活电压分别是(20.3±2.1)mV和(15.0±1.5)mV;IA和ID的半数失活电压分别朝去极化方向移动了6mV和7.4mV。这些结果表明二氧化硫改变了钾通道的特性,改变了神经元的兴奋性。     

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。     

海南捕鸟蛛毒素—Ⅳ对大鼠背根神经节细胞钠通道的抑制影响

海南捕鸟蛛毒素-Ⅳ（HNTX-Ⅳ）是从中国捕鸟蛛Seleconosmia hainana粗毒中分离得到的一种肽类神经毒素,在成年大鼠背根神经节（DRG）细胞上观察了该毒素对电压门控钠通道的影响。在全细胞膜片钳条件下,HNTX-Ⅳ能明显抑制哺乳动物神经性河豚毒敏感型（TTX-S）钠电流,但不影响河豚毒不敏感型（TTX-R）钠电流,HNTX-Ⅳ对DRG细胞TTX-S钠电流的抑制作用具有浓度依从性。其有效半抑制浓度（IC50）为44.6nmol/L。该毒素不影响DRG钠电流的激活与失活时间特征,但能导致钠通道的半数稳态失活电压向超极化方向漂移约10.1mV。结果表明HNTX-Ⅳ是一种新型的蜘蛛毒素,其影响电压门控钠通道的机制可能有别于那些结合于通道位点3来延缓钠电流失活时间特征的蜘蛛毒素如δ-澳洲漏斗网蛛毒素,μ-美洲漏斗网蛛毒素I-Ⅵ等。     

敬钊毒素-V对Kv4.3通道的抑制作用

K+通道亚型Kv4.3在调节心肌细胞动作电位的幅度与时程方面具有重要作用,是治疗心律失常的有效作用靶点,但目前世界上该通道的特异性抑制剂非常缺乏。敬钊毒素-V(Jingzhaotoxin-V,JZTX-V)是从敬钊缨毛蜘蛛粗毒中纯化到的一种新型肽类神经毒素,能够部分抑制大鼠背根神经节细胞上的瞬时外向K+电流,其半数有效抑制浓度(IC50值)为52.3nmol/L。为了研究JZTX-V对Kv4.3通道的作用,本实验通过多肽固相化学合成的方法得到JZTX-V,并用双电极杆电压钳技术检测JZTX-V对表达在非洲爪蟾卵母细胞上的Kv4.3通道电流的作用。结果显示,JZTX-V能够完全抑制Kv4.3通道电流,并且这种抑制作用具有浓度依赖性和时间依赖性,其IC50值为425.1nmol/L,JZTX-V还能够使通道的电流-电压关系曲线和稳态失活曲线分别向去极化方向漂移大约29mV和10mV,改变Kv4.3通道的动力学特征,因此我们推测JZTX-V是一种Kv4.3通道门控调制毒素。以上研究结果对于开发心肌Kv4.3通道的分子探针及以Kv4.3通道为靶点的药物设计具有借鉴作用。