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。     

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10μmol/L苦皮藤素Ⅳ作用3min后,分别使钠电流峰值(INaMax)较给药前下降27.35%±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10mV和20mV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、70mmol/L的利多卡因注射液作用3min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。     

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。     

海南捕鸟蛛毒素-Ⅴ分离纯化及其抑制河豚毒敏感型钠通道活性研究

经阳离子交换和反相HPLC柱层析从海南捕鸟蛛（Seleconosmia hainana）粗毒中分离到1种新的神经毒素,命记为海南捕鸟蛛毒素－Ⅴ（Hainantoxin-Ⅴ,HNTX-Ⅴ）,MALDI－TOF质谱鉴定分子量为3969.5Da。在全细胞记录膜片钳模式下,HNTX－Ⅴ对成年大鼠背根神经节（DRG）细胞河豚毒敏感型（TTX－S）钠电流有抑制作用,但对河豚鼠不敏感型（TTX－R）钠电流无明显影响。HNTX－Ⅴ对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46.8nmol/L。HNTX－Ⅴ不影响TTX－S钠电流的激活相和失活相,对钠通道的激活阈值和最大激活电压也无明显改变,表明HNTX－Ⅴ影响钠通道的作用机制明显有别于δ－ACTXs等蜘蛛毒素,推测HNTX－Ⅴ很可能类似于河豚毒、Saxitoxin和μ－conotoxins,同样作用于钠通道的位点S1。     

苦皮藤主要杀虫有效成分的杀虫作用机理及其应用

卫矛科植物苦皮藤Celastrus angulatus Max.是我国著名的杀虫植物,自1980年代以来,已从化学和生物学的角度对这一杀虫植物进行了多学科的交叉研究。该文综述了苦皮藤中化合物的主要生物活性,包括对昆虫的拒食作用、毒杀作用、麻醉作用,对植物病菌的杀菌作用以及抗癌活性。就主要杀虫成分的杀虫作用机理,特别是对苦皮藤素Ⅳ可能作用于昆虫神经肌肉突触、苦皮藤素Ⅴ作用于昆虫消化系统以及在中肠肠壁细胞膜上可能存在有苦皮藤素Ⅴ受体的研究进行了总结。此外,还综述了苦皮藤素制剂的应用技术和环境毒理学的有关研究。最后,分析和讨论了这些研究中存在的问题及其发展前景。     

苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫肌细胞的影响

苦皮藤素Ⅴ是从杀虫植物苦皮藤Celustrus angulatus Max.根皮中分离的一种对昆虫具毒杀活性的新化合物。采用电子显微镜技术研究了苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫Mythimna separata（Walker）肌肉系统的作用。电镜观察发现,苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫成虫飞行肌和幼虫体壁肌均具致毒作用,中毒试虫肌细胞特别是肌细胞的质膜及内膜系统发生明显病变：肌膜破坏,脱落;线粒体肿胀,空泡化,崩解;肌原纤维与线粒体间间隙增大;肌质网扩张,产生髓鞘样结构;细胞核肿胀,核质浓缩,核膜破坏;微气管与肌细胞之间间隙增大;肌小节弥散、排列紊乱。这些结果表明,肌细胞质膜及内膜系统可能是苦皮藤素Ⅴ的一个作用部位。     

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。     

虎纹捕鸟蛛毒素虎纹毒素-III对美洲蜚蠊神经细胞电压门控离子通道的影响

HWTX-III是从中国虎纹捕鸟蛛Ornithoctonus huwena粗毒中分离纯化到的一种昆虫神经多肽。通过应用全细胞膜片钳技术研究了HWTX-III对美洲蜚蠊Periplaneta americana神经细胞电压门控离子通道的影响。发现HWTX-III特异性地抑制美洲蜚蠊背侧不成对中间(dorsal unpaired median, DUM）神经细胞的电压门控钠通道(IC50≈1.106 μmol/L),而对电压门控钾通道没有明显的影响。HWTX-III通过一种新型的不同于其他蜘蛛毒素的机制抑制昆虫电压门控钠通道,它不影响通道的激活与失活动力学,也不明显地漂移稳态失活曲线。HWTX-III对昆虫神经细胞电压门控钠通道的特异性与新型作用机制为研究电压门控钠通道分子结构的多样性以及开发新的安全的杀虫剂提供有用的工具。     

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。     

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。     

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。     

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。     

Thr28突变对虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅳ钠通道活性的影响

虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅳ(HWTX-Ⅳ)是从虎纹捕鸟蛛粗毒中分离纯化到的一种新型多肽类神经毒素,能明显抑制表达于大鼠背根神经节细胞的河豚毒素敏感型(TTX-S)钠通道.为了更好地研究该毒素的结构与功能之间的关系,采用芴甲氧羰基(Fmoc)固相多肽化学合成法合成了用谷氨酸(Glu)替代HWTX-Ⅳ第28位苏氨酸残基的突变体T28D-HWTX-Ⅳ,线性多肽合成产物经反相高效液相色谱(HPLC)分离纯化后进行谷胱甘肽氧化复性.复性产物采用基质辅助激光解析飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF MS)技术鉴定分子质量,通过全细胞膜片钳电生理技术测定其电压门控钠通道药理学活性.当第28位Thr残基被Glu取代后,突变体T28D-HWTX-Ⅳ对表达于大鼠DRG细胞膜上的TTX-S钠通道的IC50值约为362 nmol/L,对TTX-S钠通道的抑制活性比天然HWTX-Ⅳ(IC50值=30 nmol/L)下降了约12倍,显示第28位的Thr残基是HWTX-Ⅳ与TTX-S型钠通道相互作用的关键活性残基.目前的研究为进一步探索HWTX-Ⅳ的结构与功能关系及新型镇痛药物的研发奠定了基础.     

河蟹眼柄神经分泌细胞离子通道的膜片钳研究

采用全细胞膜片钳技术对培养12－24小时不同形态河蟹眼柄视节端髓X器官（MTXO）神经分泌细胞离子通道进行了研究。结果表明,河蟹眼柄MTXO中分布的A、B、C三种类型神经分泌细胞均可记录到由向电流和外向电流组成的正常全细胞电流。内向电流由高电压激活钙离子通道电流（Lca)和对TTX敏感钠离子通道电流（INa）组成。ICa的激活电压为－30mV,在0－ 20mV电压下达到峰值,在－40mV和－70mV保持电压下记录的ICa激活阈值、初始峰值及I－V曲线无明显差别。外向电流明显,幅值较大,包括对4－AP敏感的快速激活、快速失活钾离子通道电流（IA）和对TEA敏感的缓慢激活、缓慢失活钾离子通道电流（IK）。正常蟹种、二龄成蟹和早熟蟹种MTXO神经分泌细胞均表达电压门控钠、钾、钙离子通道,通道电流和电压特征无明显区别.     

乌拉坦对大鼠海马CA1神经元电压门控钠通道和动作电位的作用

乌拉坦对兴奋性和抑制性配体门控通道具有广泛的可检测的作用.作者运用全细胞膜片钳技术研究乌拉坦对wistar大鼠海马CA1神经元电压门控钠通道和动作电位的作用.结果发现乌拉坦可逆并剂量依赖性地抑制钠电流和动作电位,其中,在10mmol/L浓度时可减小钠电流强度达38%,使激活曲线向去极化方向移动,并延长钠通道失活后的恢复时间,降低动作电位的幅值.这些结果表明乌拉坦对电压门控钠通道的抑制作用可能是乌拉坦全身麻醉作用的机制之一.     

大鼠肺动脉平滑肌细胞钙激活氯通道电流的电生理检测

目的：研究大鼠肺动脉平滑肌细胞钙激活氯通道电流的电生理特性。方法：膜片钳全细胞和膜内向外记录模式检测大鼠肺动脉平滑肌细胞上钙激活氯通道全细胞电流和单通道电流。结果：大鼠肺动脉平滑肌细胞记录到稳定的钙激活氯通道电流（ICl（Ca））;ICl（Ca）表现出典型的外向整流特性和电压时间依赖性激活。结论：大鼠肺动脉平滑肌细胞膜上存在电压、时间依赖性氯通道电流,钙激活氯通道通过促进肺动脉平滑肌细胞去极化而成为调节肺动脉特性的关键调节因子。     

多不饱和脂肪酸对成年雪貂心肌钾通道的作用

本研究是在成年雪貂的心肌上研究多不饱和脂肪酸（PUFA）对电压门控钾通道的效应。我们观察到,n-3 PUFA能抑制短时性外向钾电流（Ito)和延迟整流钾电流（IK),而对内向整流钾电流（IK1）则没有明显影响。二十二碳六烯酸（DHA）对Ito和Ik能产生浓度依赖性的抑制作用,其IC50分别为7.5和20μmol/L,但不影响IK1。二十碳五烯酸（EPA）对这三种钾通道的作用与DHA相似。花生四烯酸（5或10μmol/L)先引起IK的抑制,然后引起IK,AA的激活;用环氧合酶抑制剂消炎痛可以阻断花生四烯酸激活IK,AA的作用。不具有抗心律失常作用的单不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸都不明显影响这些钾通道的活性。上述实验结果证明,n-3 PUFA能抑制心肌细胞的Ito和IK,但和我们以前报道的PUFA对心肌钠电流和钙电流的作用相比,其对Ito和IK抑制作用的效能较低。n-3 PUFA的抗心律失常效应可能与它们抑制心肌钠、钙、钾通道的作用有关。     

苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫肌细胞的影响

苦皮藤素Ⅴ是从杀虫植物苦皮藤 Celustrus angulatus Max.根皮中分离的一种对昆虫具毒杀活性的新化合物.采用电子显微镜技术研究了苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫 Mythimna separata (Walker)肌肉系统的作用.电镜观察发现,苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫成虫飞行肌和幼虫体壁肌均具致毒作用,中毒试虫肌细胞特别是肌细胞的质膜及内膜系统发生明显病变:肌膜破坏,脱落;线粒体肿胀,空泡化,崩解;肌原纤维与线粒体间间隙增大;肌质网扩张,产生髓鞘样结构;细胞核肿胀,核质浓缩,核膜破坏;微气管与肌细胞之间间隙增大;肌小节弥散、排列紊乱.这些结果表明,肌细胞质膜及内膜系统可能是苦皮藤素Ⅴ的一个作用部位.