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。     

霍乱毒素对三氟氯氰菊酯抗性及敏感棉铃虫神经细胞L型钙通道的调节作用

霍乱毒素（CTX）可激活兴奋性异三聚体G蛋白（Gα_s）的α-亚基和刺激电压门控L-型钙通道,而昆虫的L-型钙通道可能是拟除虫菊酯类杀虫剂的作用靶点。为进一步探讨农业害虫对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗药性的作用机理,我们检测了CTX对三氟氯氰菊酯抗性及敏感棉铃虫Helicoverpa armigera中枢神经细胞电压门控L-型钙通道的调节作用。分别急性分离三氟氯氰菊酯抗性及敏感的3～4龄棉铃虫幼虫胸腹神经节细胞,并在改良的L15培养基（加入或未加入700 ng/mL的CTX）中培养12～16 h。钡离子为载流子,应用全细胞膜片钳技术记录电压门控L_型钙通道电流。结果显示,CTX可使敏感组棉铃虫神经细胞L-型钙通道的峰值电流密度增大36％、峰值电压左移5 mV,但对抗性组棉铃虫神经细胞L-型钙通道无上述作用。并且,CTX对敏感组及抗性组棉铃虫神经细胞L_型钙通道的激活电位、翻转电位、激活曲线和失活曲线等其他一些参数的影响也不明显。在无CTX作用时,所检测到的抗性组与敏感组棉铃虫神经细胞L_型钙通道的上述参数值间差异不显著。结果提示,棉铃虫神经细胞内存在Gs腺苷酸环化酶(AC)-cAMP-蛋白激酶A (PKA)-L-型钙通道信号调节系统;与敏感棉铃虫神经细胞L-型钙通道相比,三氟氯氰菊酯抗性棉铃虫神经细胞L-型钙通道的活性相对不易受到CTX调节,这可能与昆虫对拟除虫菊酯产生抗药性的机理有关。     

三氯化铝对大鼠海马CA1区锥体细胞瞬间外向钾电流和延迟整流钾电流的影响

采用全细胞膜片钳技术,研究了三氯化铝(AlCl3)对急性分离的大鼠海马CA1区神经元钾通道的影响。结果表明,AlCl3对钾电流有明显的抑制作用,具有一定的浓度依赖性,1000μmol／AlCl3可改变IA和IX激活曲线和失活曲线的Vb和k值,使钾电流激活曲线右移,使失活曲线左移。这些结果表明AlCl3对大鼠海马CA1区神经元K^ 通道有抑制作用,它可能是铝引起中枢神经系统损伤的机制之一。     

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。     

棉铃虫对三氟氯氰菊酯的抗性狭义遗传力及其与体重的相关性

利用数量遗传学方法和半同胞交配设计,测定了棉铃虫Helicoverpa armigera对三氟氯氰菊酯抗性和体重的狭义遗传力,并分析了棉铃虫抗药性与其体重之间的相关性。结果表明,棉铃虫对三氟氯氰菊酯的抗性狭义遗传力为0.2476±0.0248,体重遗传力为0.3613 ± 0.1299;抗性与其母体效应无关;抗性与体重之间存在显著的遗传负相关。     

花生四烯酸对大鼠顶叶皮层神经元延迟整流钾电流的抑制作用

目的和方法:采用全细胞式膜片钳技术,观察花生四烯酸(AA)对大鼠顶叶皮层神经元延迟整流钾电流(Ik)的影响。结果:①AA(10μmol/L)对大鼠顶叶皮层神经元Ik有抑制作用,抑制率为33.9%±8.74%(P<0.01)。②AA可使IK激活曲线的斜率因子变大且曲线向右移动,IK激活曲线的V1/2和k分别由给药前的(-55.3±0.9)mV和(10.3±0.4)mV,变为给药后的(-50.8±2.4)mV和(21.0±3.5)mV。③AA可使IK失活曲线斜率因子变大且曲线向左移动,IK失活曲线的V1/2和k分别由给药前的(-45.3±0.3)mV和(15.6±0.8)mV,变为给药后的(-70.9±1.9)mV和(36.5±2.1)mV。结论:花生四烯酸可抑制大鼠顶叶皮层神经元的延迟整流钾电流,并影响其动力学特征。     

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。     

不同强度工频磁场对神经元延迟整流钾通道特性的影响

工频磁场是人类生活中接触最多的一类磁场,其引起的生物效应与人类健康的关系备受关注．本文选用1 mT、5 mT及10 mT工频磁场照射急性分离的小鼠皮层神经元(15 min),应用全细胞膜片钳技术离线记录通道电流,研究了工频磁场对神经元延迟整流钾通道特性的影响．结果显示,1 mT、5 mT及10 mT 3个强度的工频磁场对I_k均有抑制作用,但随着去极化电压的增加,发现1 mT和5 mT工频磁场的抑制率几乎不变,抑制率分别为(30 ± 4.2)%和(20 ± 2.2)%,而10 mT工频磁场的抑制率增加,最大抑制率为43.4%．另外,1 mT和5 mT工频磁场影响了延迟整流钾通道的激活特性,通道的半数激活电压变大,斜率因子不变．而10 mT工频磁场对通道的激活特性没有影响,半数激活电压和斜率因子均不改变．研究表明,工频磁场可能影响了细胞膜上离子通道蛋白质的结构和功能,并且不同强度工频磁场对通道的影响不同,存在强度窗口效应．     

一氧化氮通过巯基亚硝化途径抑制海马神经元的延迟整流型钾电流

应用膜片钳全细胞记录模式研究了内源性一氧化氮(NO)对培养海马神经元延迟整流型钾电流的调控作用及其机制.给予NO合成酶的底物L-精氨酸(L-Arg,2mmol/L)可显著抑制海马神经元上的延迟整流型钾电流,但其同分异构体D-精氨酸(2mmol/L)对钾电流则无明显影响.并且,经一氧化氮合成酶抑制剂L-NAME(nomega-nitro-L-argininemethylester,0.5mmol/L)预处理后,L-Arg对钾电流的抑制作用消失,表明L-Arg抑制钾电流是通过产生NO而不是精氨酸本身.特异性鸟苷酸环化酶抑制剂ODQ(1H-[1,2,4]oxadiazolo[4,3-a]-quinoxalin-1-one,10!mol/L)预处理不影响L-Arg对钾电流的抑制作用,但巯基烷化剂NEM(N-ethylmaleimide,1mmol/L)预处理可完全阻断L-Arg的抑制效应.以上结果表明,内源性NO主要通过巯基亚硝化途径抑制海马神经元的延迟整流型钾电流.     

家蝇（Musca domestica）对三氟氯氰菊酯的抗药性遗传

研究了家蝇对三氟氯氰菊酯抗性的遗传,通过对抗性品系和敏感品系杂交后代的抗性遗传分析发现家蝇对三氟氯氰菊酯的抗性受多因子控制,抗性显性率为－0．102,为不完全隐性。其对三氟氯氰菊酯的抗性现实遗传力为0．120。     

Effects of cyhalothrin on the transient outward potassium current in central neurons of Helicoverpa armigera

The effects of cyhalothrin on the transient outward potassium current in central neurons of Helicoverpa armigera were studied by using the patch clamp techniques. The results showed that before using cyhalothrin （10.5 mmol/L）, activation potential was approximately -40 mV, after application of the drug, the activation potential shifted roughly 10 mV to the negative potential direction, so channels can be activated more easily. Before and after cyhalothrin application, the change of current amplitude was insignificant. The value of V1/2 and k of activation curves did not change significantly, however, the V1/2 of the inactivation curves changed significantly. Inactivation curves significantly shifted to a negative direction, so that inactivation of the channels was hastened. It is indicated that there may exit a primary way in which cyhalothrin provides neurotoxicity to the nervous system through the regulation of activation potentials and inactivation state of IA channels.     

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。     

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。     

Pertussis toxin modulation of sodium channels in the central neurons of cyhalothrin-resistant and cyhalothrin-susceptible cotton bollworm, Helicoverpa armigera

Pertussis toxin （FIX） inhibits the activation of the α-subunit of the inhibitory heterotrimeric G-proteins （Cαi/o） and modulates voltage-gated sodium channels, which may be one of the primary targets of pyrethroids. To investigate the potential mechanisms of agricultural pests resistance to pyrethroid insecticides, we examined the modulations by PTX on sodium channels in the central neurons of the 3rd-4th instar larvae of cyhalothrin-resistant （Cy-R） and cyhaiothrin-susceptible （Cy-S） Helicoverpa armigera by the whole-cell patch-clamp technique. The isolated neurons were cultured for 12-16 h in an improved L15 insect culture medium with or without PTX （400 ng/mL）. The results showed that both the Cy-R and Cy-S sodium channels exhibited fast kinetics and tetrodotoxin （TTX） sensitivity. The Cy-R sodium channels exhibited not only altered gating properties, including a 8.88-mV right shift in voltage-dependent activation （V0.5act） and a 6.54-mV right shift in voltage-dependent inactivation （V0.5inact）, but also a reduced peak in sodium channel density （Ⅰdensity） （55.2% of that in Cy-S neurons）. Cy-R sodium channels also showed low excitability, as evidenced by right shift of activation potential （Ⅴacti） by 5-10 mV and peak potential （Ⅴpcak） by 20 mV. FIX exerted significant effects on Cy-S sodium channels, reducing sodium channel density by 70.04%, right shifting V0.5act by 14.41 mV and V0.5inact by 9. 38 mV. It did not cause any significant changes of the parameters mentioned above in the Cy-R sodium channels. The activation time （Tpeak） from latency to peak at peak voltage and the fast inactivation time constant （τinact） in both Cy-S and Cy-R neurons were not affected. The results suggest that cotton bollworm resistant to pyrethroid insecticides involves not only mutations and allosteric alterations of voltage-gated sodium channels, but also might implicate perturbation of PTX-sensitive Gαi/o-COupled signaling Wansduction pathways.