敏感及抗性棉铃虫不同龄期幼虫神经细胞Na+通道电生理特性的比较研究

用膜片钳技术分析了棉铃虫三氟氯氰菊酯抗性品系(R)及其同源对照品系(S)不同龄期幼虫神经细胞电压门控Na^ 通道的电生理特性．结果表明，S幼虫神经细胞Na^ 通道的激活电压介于-50～-30mV，约70％细胞的Na^ 通道在-40mV左右激活．Na^ 通道电流(1Na)的峰值电压介于-30～0mV，约72％细胞的1Na在-20mV左右达峰值．R幼虫Na^ 通道的激活电压介于-50～-20mV，约60％细胞的Na^ 通道在-40mV左右激活，约30％的在-30～-20mV激活．2龄幼虫(R2)约76％细胞的1Na在-20mV左右达峰值．R3和R4均有60％以上细胞的INa在-10～OmV达峰值，即R3和R4多数细胞1Na的峰值电压向正电位方向移动．上述结果表明R幼虫神经细胞Na^ 通道功能发生了变异，同时也提示R幼虫在不同发育阶段其Na^ 通道的表达不同．     

烯啶虫胺对棉铃虫神经细胞钠、钙通道的影响

利用全细胞膜片钳技术检测了新型杀虫剂烯啶虫胺(Nitenpyram)对急性离体培养的棉铃虫Helicoverpaarmigera(Hübner)中枢神经细胞电压门控钠和钙通道的影响.结果表明:烯啶虫胺对棉铃虫神经元TTX敏感型钠通道和L-型钙通道的峰值电流有显著抑制作用;药物作用后,钠及L-型钙通道的激活曲线均左移,钠通道半数激活电压向超极化方向移动约3 mV,钙通道半数激活电压向超极化方向移动约7 mV,均具有统计学差异;烯啶虫胺对钠和L-型钙通道的失活也有影响,使半数失活电压均向超极化方向移动,钠通道的V0.5偏移约2 mV,钙通道的V0.5偏移约5 mV,均具有显著性差异. 另外,烯啶虫胺可显著增大钠通道和L-型钙通道的窗口电流. 最终确认烯啶虫胺对棉铃虫幼虫中枢神经元TTX敏感钠通道和L-型钙通道的峰值电流及通道的激活和失活都有影响,使钠、钙通道窗口电流增大,棉铃虫中枢神经细胞的钠、钙通道为烯啶虫胺的潜在作用靶标.     

百日咳毒素对抗性及敏感棉铃虫神经细胞L型钙通道的调制作用

通过催化抑制性G蛋白α亚基(Gαi／o)的ADP核糖基化,百日咳毒素(PTX)使Gαi／o不能活化,继而抑制Gαi／o-腺苷酸环化酶(AC)-cAMP-蛋白激酶A(PKA)-L型电压门控钙(Ca(L)2 )通道．Ca(L)2 通道可能是拟除虫菊酯类杀虫剂的靶标．本实验观察了PTX对三氟氯氰菊酯(Cy)抗性及敏感棉铃虫神经细胞Ca(L)2 通道的影响, 以期从Ca(L)2 通道动力学的角度探讨棉铃虫对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性的机制．急性分离并经12-16 h无菌培养3-4龄棉铃虫神经细胞．实验分4组:①Cy敏感组(Cy-S组);②Cy抗性组(Cy-R组);③Cy-S-PTX组; ④Cy-R-PTX组．400 ng／mL PTX加入培养基中．采用全细胞膜片钳技术记录各组,ICa(L)．结果显示:(1)各组 Ca(L)2 通道的激活电压均是-35--30 mV,最大激活电压是0 mV,但Cy-S-PTX组的最大激活电压是 -10 mV;(2)分别与Cy-S组和Cy-R-PTX组峰值电流密度相比,Cy-S-PTX组峰值电流密度分别增高52．06 ％和44．81％(P<0．01),提示Cy-S-PTX组Ca(L)2 通道电导可能增大．Cy-S组和Cy-R组间的峰值电流密度无统计学差异;(3)与Cy-S组相比,Cy-S-PTX组神经细胞Ca(L)2 通道的半数激活电压向超极化方向移动5．1 mV (P<0．05),半数失活电压向超极化方向移动5．93 mV(P<0．05),提示PTX使敏感组神经细胞的Ca(L)2 通道更容易激活和失活;(4)与Cy-R组相比,Cy-R-PTX神经细胞Ca(L)2 通道的半数激活电压几乎未变,半数失活电压向去极化方向移动2．42 mV(P>0．05),提示PTX对抗性组神经细胞的影响不明显;(5)Cy-R组与Cy-S组神经细胞Ca(L)2 通道的半数激活电压和半数失活电压无显著性差异．结果提示:(1)棉铃虫神经细胞存在(Gαi／o)-AC- cAMP-PKA-Ca(L)2 通道信号传导途径;(2)PTX敏感的抑制性Gi／o蛋白的基础活性对棉铃虫神经细胞Ca(L)2 通道有影响;(3)PTX对敏感虫神经细胞的Ca(L)2 通道的影响较对抗性棉铃虫神经细胞Ca(L)2 通道的影响明显,提示抗性棉铃虫对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性的机理可能与其Ca(L)2 通道对Gαi／o-AC-cAMP-PKA-Ca(L)2 通道调控不敏感有关．     

七氟菊酯和溴氰菊酯对棉铃虫神经细胞大电导钙激活钾通道电流的影响

旨在明确棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)神经细胞上是否存在大电导钙激活钾通道(Largeconductance calcium-activated potassium channels,BKCa),进而探究BKCa通道是否为七氟菊酯(I型)和溴氰菊酯(II型)的作用靶标.应用全细胞膜片钳技术首次记录了棉铃虫中枢神经细胞BKCa通道电流并分析了七氟菊酯和溴氰菊酯对BKCa通道的影响.结果显示,棉铃虫神经细胞膜上表达BKCa通道,其电流为一串快速激活、有快失活成分的电流,在-40 m V左右激活,电流幅值随刺激电位的增加而增强.七氟菊酯和溴氰菊酯均能显著抑制BKCa通道的峰值电流,使BKCa通道激活的电压依赖性发生改变,使激活曲线向去极化方向移动,其中七氟菊酯使半数激活电压(V1/2)向去极化方向移动约8 m V,溴氰菊酯使V1/2向去极化方向移动约16 m V.七氟菊酯和溴氰菊酯均能显著缩短BKCa通道快失活时间常数.上述结果表明BKCa通道是七氟菊酯和溴氰菊酯的作用靶标.     

七氟菊酯和溴氰菊酯对棉铃虫神经细胞内钙离子浓度的影响

以急性分离的棉铃虫神经细胞为实验材料,利用激光扫描共聚焦显微镜技术,探究2种拟除虫菊酯类杀虫剂——七氟菊酯(Ⅰ型)和溴氰菊酯(Ⅱ型)对神经细胞内游离钙离子浓度([Ca2+]i)的影响,并进行机理初探.研究结果表明:七氟菊酯和溴氰菊酯都可刺激神经细胞内钙离子浓度升高,但这种反应只有在细胞外存在钙离子时才会发生,且该反应可以被河豚毒素(tetrodotoxin,TTX,电压门控钠通道阻断剂)阻断.这表明七氟菊酯和溴氰菊酯触发的胞内钙离子浓度升高与电压门控钠通道有关,很可能是拟除虫菊酯作用于电压门控钠通道后所引发的反应.     

钙释放激活钙离子通道的发现及研究现状

Ca2+释放激活Ca2+(CRAC)通道是位于非兴奋性细胞质膜上的慢Ca2+通道,是非兴奋性细胞(尤其T淋巴细胞和HEK 293细胞)中胞外Ca2+进入细胞内的主要途径.Ca2+内流是T淋巴细胞激活的最重要的生理生化特征之一.Orai1蛋白单体是组成CRAC通道的亚基,4个Orai1蛋白亚基构成一个四聚体CRAC通道.内质网Ca2+浓度的降低使得STIM1发生定向运动并产生聚集,从而激活了CRAC通道.STIM1蛋白把内质网Ca2+的损耗与CRAC通道上的Ca2+内流联系起来,行使了Ca2+浓度感受器的功能.     

金属离子竞争结合钙调素的电化学行为研究

为了探讨金属离子与Ca~(2+)对钙调素(CaM)的竞争结合作用,在pH值为6.5含2mmol/L[Fe(CN)6]3-/4-的0.15 mol/L的NaCl溶液中,用交流阻抗法研究了金属离子如Ca~(2+),Cd~(2+),Al~(3+),Fe~(3+)结合及竞争结合钙调素的电化学行为。结果表明:金属离子与CaM的结合能力可以通过溶液中[Fe(CN)_6]~(3-/4-)在钙调素自组装膜修饰金电极上的电化学反应电阻的变化来判断,Ca~(2+),Cd~(2+)和Al ~(3+)都能与CaM结合,Fe~(3+)不能与CaM结合,且Ca~(2+)与CaM结合能力要比Al 3+强;Ca~(2+)在CaM上的结合位点与Cd~(2+)相同,与Al~(3+)不同。交流阻抗法为研究金属离子与CaM的竞争结合行为提供了一个新方法。     

云南血竭及血竭素对三叉神经节细胞电压门控性钠通道电流的影响

目的：探讨云南血竭及其提纯物血竭素高氯酸盐对三叉神经节细胞电压门控性钠通道电流的影响．材料与方法：在急性分离的TRG细胞膜上，阻断电压门控性钙通道和钾通道，在-70mV的钳制电位下，从-60mV起，给予10mV步幅递增、80ms步宽的去极化脉冲刺激，进行全细胞膜片钳记录．观察不同浓度的云南血竭及其提纯物血竭素高氯酸盐对TRG细胞电压门控性钠通道电流的影响．结果：各种浓度的云南血竭均显著抑制TRG细胞膜上电压门控性钠通道电流，并呈浓度依赖性，而血竭素高氯酸盐无此效应．结论：除了因消炎而止痛外，云南血竭尚可能通过直接干预TRG细胞的痛觉信息传入而发挥其镇痛作用，其有效作用成分有待进一步探讨．     

基于钙响应钟型曲线构建的钙振荡模型

细胞质钙离子(Ca~(2+))常以浓度振荡变化的方式控制许多生理活动,内质网上的三磷酸肌醇受体(inositol 1,4,5-trisphosphate receptor,IP_3R)通道是产生钙振荡的关键因素,因此研究其振荡机制具有重要意义.虽然钙振荡已被广泛建模,但大部分模型细胞质与内质网中钙振荡的范围与实验观测数据差异较大.通过整合最近的实验结果,基于IP_3R通道活性对细胞质Ca~(2+)浓度依赖的钟型曲线构建了一个新的钙振荡模型.模型结果除了可以很好地模拟实验中关于钙振荡范围的数据,还可重复多种实验现象.对模型进行参数敏感性分析后,进一步采用单参数分岔分析分别研究了两个高敏感参数,即细胞质内Ca~(2+)缓冲蛋白的总浓度和IP_3R通道激活Ca~(2+)的解离常数(K_1)对钙振荡的影响,发现它们对钙信号有相反的作用.对三磷酸肌醇(IP_3)浓度和K_1进行双参数分岔分析的结果表明K_1对IP_3能产生钙振荡的区域及其振幅有重要影响,揭示可以通过改变K_1影响细胞对外界刺激的响应及其钙振荡模式.该研究有助于理解钙振荡机制,并可为后续理论研究提供框架.     

Ca~(2+)和CaM在IAA诱导小麦芽鞘伸长中的作用

应用 Ca~(2+)抑制剂和 CaM(钙调素)拮抗剂,对 Ca~(2+)和 CaM 在 IAA诱导小麦芽鞘伸长中的作用进行了研究.结果表明,小于0.5 mmol/L Ca~(2+)可明显促进小麦芽鞘切段伸长,并能加强 IAA 对伸长的促进,1mmol/L 以上Ca~(2+)则有抑制伸长的作用.Ca~(2+)通道抑制剂 Co~(2+)和 La~(3+)、CaM 拮抗剂CPZ(氯丙嗪)明显抑制芽鞘切段伸长,也降低 IAA 促进伸长的效应.因而,可以认为 Ca~(2+)介入 IAA 诱导细胞的伸长过程,Ca~(2+)通过 CaM 发挥其生理功能.     

吸附-介电泳法去除废水中的镉离子

在显微静态吸附-介电泳装置上观察吸附了Cd~(2+)的生物陶微粒的介电泳现象,然后在以不锈钢丝网作电极的吸附-介电泳工艺装置上研究废水中Cd~(2+)的去除效果,系统考察了外加电压、生物陶吸附时间、不锈钢丝网电极孔径等因素对Cd~(2+)去除率的影响.结果表明,吸附了Cd~(2+)的生物陶颗粒发生明显的正介电泳迁移;在吸附时间为12 h、外加电压为8 V、不锈钢丝网电极孔径为188μm的条件下,吸附-介电泳法对Cd~(2+)的去除率达99.37%,较单纯生物陶吸附平衡时Cd~(2+)的去除率(36.01%)提高了63.36%,吸附时间缩短19 h;吸附了Cd~(2+)的生物陶颗粒因发生正介电泳捕获而富集在不锈钢丝网电极上更利于洁净水体.     

钙延缓黄瓜子叶衰老及其对RNase与活性氧清除有关酶活性的反应

在黄瓜子叶衰老期间外源 Ca~(2+)延缓内源结合 Ca~(2+)和总 Ca~(2+)含量的降低.Ca~(2+)处理5d的子叶,各亚细胞结构部分 RNase 活力均有明显的抑制效应,但不同亚细胞组分的反应程度不尽相同,线粒体对外源 Ca~(2+)处理最敏感,叶绿体则较迟钝,1mMCa~(2+)处理的子叶,SOD 活力高于对照47%.10mMCa~(2+)处理的子叶仅是对照的48%,Ca~(2+)对衰老过程中 SOD 活力作用可能与体内 Ca·CaM 系统有关.子叶衰老过程中过氧化物酶和过氧化氯酶活力均受到 Ca~(2+)的刺激.但 Ca~(2+)对过氧化氢酶活力刺激效应比过氧物酶小得多.上述结果表明,Ca~(2+)的作用可能与体内自由基清除有关的酶有关;外源 Ca~(2+)对暗诱导黄瓜子叶过氧化物酶作用通过释放胞壁以离子键结合的酶来完成.     

活性炭纤维电吸附去除水中Cd~(2+)的研究

采用不同浓度氢氧化钠溶液对活性炭纤维进行改性,利用改性后的活性炭纤维电吸附去除水中Cd~(2+)离子,结果表明:采用2 mol/L NaOH改性后的活性炭纤维具有更高的Cd~(2+)去除率.因此,实验采用2 mol/L NaOH改性活性炭纤维电极研究电压、温度、Cd~(2+)初始浓度对电吸附去除Cd~(2+)效果的影响.实验结果表明:电压越高,Cd~(2+)去除率越高;温度越高,Cd~(2+)去除率也越高,但是温度太高,溶液蒸发严重;Cd~(2+)初始浓度越大,Cd~(2+)去除率越低,但吸附容量增大.除此以外,电吸附循环实验表明Na OH改性活性炭纤维电极在电吸附Cd~(2+)过程具有良好的再生性.     

Ca_(v1.2)离子通道马尔科夫随机过程模型的建立与应用

针对Ca_(v1.2)离子通道在功能细胞的Ca~(2+)代谢循环中起着关键作用,并且在细胞交互环境下受到多种因素的调控从而表现出的复杂门控行为,基于现有的Ca_(v1.2)结构信息,提出了改进的连续时间7态马尔科夫随机过程模型。首先抽象出7个通道状态来表征Ca_(v1.2)离子通道的有限构象变化,包括电压相关失活(VDI)和Ca~(2+)相关失活(CDI);其次应用相关实验数据求解7个状态间迁移速率函数的参数,即在贝叶斯框架下利用JAGS软件包,实现蒙特卡洛马尔可夫链(MCMC)算法对参数的后验分布进行Gibbs抽样。最后,将通道随机模型分别应用于描述小空间中Ca~(2+)瞬态行为的随机偏微分方程和Ca_(v1.2)离子通道G406R/G432N突变引发的电生理变化。计算结果表明:改进的Ca_(v1.2)马尔科夫模型不仅在宏观水平上与广泛的电生理实验结果有较好的吻合,而且在心肌细胞微结构以及通道基因的病理研究领域中具有较好的预测性。     

基于饱和沉淀Ca（DBS）2及结合 MBFGA1絮凝沉降去除罗丹明b

通过提高溶液中十二烷基苯磺酸钙(Ca(DBS)2)沉淀的析出,结合微生物絮凝剂GA1(MBFGA1)对Ca(DBS)2的絮凝作用,将阳性染料罗丹明b(RB)从溶液中絮凝去除.在整个絮凝过程中,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)增溶RB分子,然后在过量Ca~(2+)的影响下,增溶了RB分子的Ca(DBS)2悬浮物充分析出,最后被MBFGA1絮凝沉淀.为了提高RB的去除效率,采用响应面分析法(RSM)对Ca~(2+)、SDBS及MBFGA1初始浓度进行优化.实验结果表明,最优条件下(SDBS:2.67 mmol/L、Ca~(2+):5.61 mmol/L、MBFGA1:4.34 mL/L),RB和SDBS去除率达到99.80%和90.03%,其出水COD值为89.69 mg/L,低于国家工业废水排放标准,无需进行后续处理.同时,采用环境扫描电镜(ESEM)来探讨RB的絮凝去除机理以及SDBS和Ca~(2+)之间的相互作用.当Ca~(2+)初始浓度相对SDBS初始浓度过量时,增溶RB分子的SDBS胶团(SDBSRB胶团)会与Ca~(2+)反应生成被RB分子附着的Ca(DBS)2颗粒(Ca(DBS)2-RB颗粒),最后Ca(DBS)2颗粒被MBFGA1絮凝沉降;而当SDBS初始浓度相对Ca~(2+)初始浓度过量时,Ca(DBS)2颗粒会逐渐复溶并生成大量的附着Ca~(2+)的SDBS胶团.     

钙离子对钙调神经磷酸酶B亚基结构和功能的影响

应用原紫外CD光谱、内源荧光光谱以及ANS荧光光谱探究了Ca~(2+)对钙调神经磷酸酶(CN)调节亚基(CNB)结构和功能的影响.结果显示:Ca~(2+)能够激活CN磷酸酶活性提高到约1.5倍;CD谱显示结合Ca~(2+)后CNB出现α-螺旋含量上升、无卷曲含量下降、分子有序性升高等现象;!源荧光光谱显示结合Ca~(2+)导致CNB结构更加紧凑;ANS荧光光谱显示Ca~(2+)结合导致其疏水性增强.结合Ca~(2+)后,CNB分子有序性升高,结构更加紧凑,疏水表面暴露.这些结构变化促进了其与CNA的结合并激活了CNA的磷酸酶活性.     

细胞内Ca~(2+)对可释放囊泡库的影响

目的:探讨细胞内Ca~(2+)对可释放囊泡库的影响.方法:取体外培养成熟的新生鼠大脑皮层神经元细胞,分别对正常细胞、去除细胞外Ca~(2+)的细胞、同时去除细胞内外Ca~(2+)的细胞,记录微小型兴奋性突触后电流(mEPSCs)和微小型抑制性突触后电流(mIPSCs),观察兴奋性和抑制性突触可释放囊泡库(RRP)大小,研究细胞外和细胞内Ca~(2+)对细胞胞吐的不同影响.结果:去除神经元细胞外Ca~(2+)和细胞内Ca~(2+)均对mEPSCs和mIPSCs的电流频率有抑制作用,细胞外Ca~(2+)对RRP大小并无显著影响,而去除细胞内Ca~(2+)可引起细胞内RRP的显著降低.结论:细胞内Ca~(2+)可影响RRP的维持.     

SO_2诱导拟南芥保卫细胞凋亡

以拟南芥叶片下表皮为材料,研究了SO_2体内衍生物-亚硫酸钠和亚硫酸氢钠混合液(3:1,mmol·L~(-1)/mmol·L~(-1))对气孔保卫细胞的致死效应.结果表明,浓度1.0～5.0 mmol·L~(-1)的SO_2衍生物处理表皮3 h可引起保卫细胞死亡,死细胞出现核固缩、核断裂、凋亡小体等典型的核凋亡特征,且胁迫组细胞内活性氧和钙离子水平升高.蛋白酶抑制剂Z-Asp-CH_2-DCB和TLCK能减少SO_2衍生物诱导的细胞凋亡;过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸(AsA),及Ca~(2+)螯合剂乙二醇双四乙酸(EGTA)和Ca~(2+)通道抑制剂LaCl_3均可使SO_2衍生物诱发的细胞死亡率降低.0.1 mmol·L~(-1)的AsA或EGTA能降低胁迫组胞内的活性氧和Ca~(2+)水平,与死亡率降低相伴发生.以上结果表明,一定浓度的SO_2可诱导拟南芥保卫细胞凋亡,胁迫可能通过诱导活性氧产生、胞外钙内流,造成胞内Ca~(2+)浓度升高,引发细胞程序性死亡.     

钾通道阻断剂对胶质瘤细胞迁移和侵袭的影响

为了检测电压门控钾通道阻断剂4-氨基吡啶(4-AP)、四乙胺(TEA)和ATP敏感钾通道阻断剂格列苯脲(Glibenclamide,Gli)对胶质瘤细胞迁移和侵袭的影响,选用人胶质瘤细胞系U87和U251,其中钾通道阻断剂4-AP、TEA及Gli处理作为实验组,未处理的作为对照组.采用划痕实验和Transwell小室法检测钾通道阻断剂对U87和U251细胞迁移和侵袭能力的影响; Western blot检测药物处理后细胞高迁移率蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)表达水平.结果表明:5 mmol·L^-1的4-AP、40 mmol·L^-1的TEA及400 μmol·L^-1的Gli可以显著抑制胶质瘤细胞的迁移、侵袭,并降低HMGB1表达水平.电压门控钾通道和ATP敏感钾通道对胶质瘤细胞迁移和侵袭具有重要调控作用,3种钾通道阻断剂对胶质瘤细胞迁移和侵袭有不同程度的抑制作用,可能通过调控HMGB1相关通路实现.     

金华北山洞穴滴水的水文水化学动态变化及意义

为揭示金华北山洞穴滴水的地球化学变化及环境指示意义,以金华北山溶洞群中的双龙洞和二仙洞为研究对象,选取了5处滴水点,对其电导率,p H值及HCO-3,SO2-4,Cl-,Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度从2014年1月—2015年4月进行了连续监测.结果显示:1)洞穴滴水的地球化学性质受到洞穴顶板厚度、水的运移路径和降水等因素的影响,常年性滴水点各离子平均浓度较季节性滴水点大;2)金华北山洞穴滴水地球化学性质与气温和降水密切相关,而p H值,SO2-4浓度与降水呈现一定的负相关关系,Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度呈现出雨季低旱季高的特点,在雨季随着降水量的增加而增大;3)雨季降水的稀释作用影响滴水中Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度的变化,旱季降水在岩溶裂隙中滞留时间影响Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度,降水是影响Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度的主要因素;4)ρ(Mg)/ρ(Ca)对降水有一定指示意义,但也受气温的影响,ρ(Mg)/ρ(Ca)能否作为环境变化的替代性指标需要进一步加强研究.