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.     

三氟氯氰菊酯对棉铃虫中枢神经细胞高电压激活Ca~(2+)通道激活的影响

用全细胞膜片钳技术分析了棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)幼虫中枢神经细胞电压门控Ca~(2+)通道的电生理学特性,并检测了三氟氯氰菊酯(cyhalothrin,Cyh)对Ca~(2+)通道功能特性的影响.结果表明,Ca~(2+)通道电流(I_(Ca))激活阈值-40 mV,峰值电压介于-10 mV-10 mV.约82%细胞的I_(Ca)在-20 mV激活,93%细胞的I_(Ca)在0 mV左右达峰值.棉铃虫表达高电压激活、对Cd~(2+)敏感的Ca~(2+)通道和高电压激活、对Cd~(2+)不敏感的Ca~(2+)通道.Cyh作用后,I_(Ca)在幅值减小的同时,I-V曲线和激活曲线均向超极化方向移动10-20 mV,表明Cyh不仅对I_(Ca)有抑制作用,对Ca~(2+)通道的激活也有影响,棉铃虫幼虫腹神经索中枢神经细胞高电压门控Ca~(2+)通道也是Cyh的作用靶标之一.     

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．     

大鼠海马锥体神经元外向电流特征分析

利用全细胞膜片钳技术研究了大鼠海马锥体神经元去极化激活的外向电流的特征.结果表明,短时去极化至-60mV以上电位可引发快速上升的外向电流,之后缓慢衰减至一平台.当保持电位改变时,该峰电流与平台电流的幅度均会发生变化,但前者较后者变化显著.试验中测得峰电流与平台电流的逆转电位分别为-(76.1±5.97)mV和-(83.6±4.13)mV,与用Nerst方程计算出的本试验细胞外液与电极内液的钾离子平衡电位Ek=-88mV接近,说明该外向电流是钾电流,且提示此外向电流包括两种成分.试验结果还表明,此外向电流的衰减过程可用双指数方程很好地拟合,而在500ms预脉冲刺激后再经去极化激活的快成分的失活过程则适合用单指数方程进行拟合,从而进一步证实大鼠海马锥体神经元的外向钾电流包括快慢两种成分(IA和IK).IA的稳态激活和失活过程均可用Boltzmann方程进行拟合,半数激活和半数失活电压分别为(7.40±3.01)mV和-(66.27±3.62)mV,但其稳态失活在测试电压范围内(-100mV至+30mV)不完全.     

白细胞介素-1β对三叉神经节细胞河豚毒素敏感性钠电流的双相调节作用

应用全细胞膜片钳技术记录急性分离的小鼠三叉神经节细胞电压门控性钠通道电流,观察白细胞介素-1β对河豚毒素敏感性钠电流的影响,拟从离子通道水平探讨白细胞介素-1β调节颜面部痛的分子机制.结果发现白细胞介素-1β双相调节三叉神经节细胞河豚毒素敏感性钠通道,低浓度白细胞介素-1β(1ng/mL和10ng/mL)抑制三叉神经节细胞河豚毒素敏感性钠电流锋值,其中1ng/mL白细胞介素-1β使河豚毒素敏感性钠通道半失活电压向超极化方向偏移,复活时间常数延长.高浓度白细胞介素-1β(100ng/mL)在给药即刻增强三叉神经节细胞河豚毒素敏感性钠电流锋值,使河豚毒素敏感性钠通道半激活电压向超极化方向偏移,而不影响其失活及复活特性.高、低浓度白细胞介素-1β对三叉神经节细胞河豚毒素敏感性钠电流锋值的效应具有可逆性特点.结果表明白细胞介素-1β双相调节三叉神经节细胞河豚毒素敏感性钠通道,可部分解释白细胞介素-1β双相调节痛觉的产生及对神经元的损害和保护双相效应.     

镧对大鼠海马锥形细胞钾电流的影响

利用全细胞膜片钳技术,在急性分离的大鼠海马锥形细胞上研究了氯化镧对去极化激活的外向钾电流(主要包括快速激活与失活的瞬时外向钾电流IA和平台电流IK)的影响.结果发现:细胞外液中10-5m o l/L L a3 可显著抑制IA,电流减小辐度为(55.3±5)%.依次向细胞外液中加入1-0 7m o l/L,10-6m o l/L,10-5m o l/L,10-4m o l/L,1-0 3m o l/L的L a3 后,IA电流逐渐减小,最大抑制率达到(60±2)%,即L a3 对IA的抑制作用与浓度相关.但外液中L a3 对IK没有影响,也与频率无关.这提示在大鼠海马锥形细胞膜钾通道上可能存在L a3 结合位点.     

塞来昔布对心脏钠离子通道Nav 1.5电生理特性的影响

针对塞来昔布对与心脏毒性密切相关的钠离子通道Na_v1.5电生理特性的影响进行了研究.采用全细胞膜片钳技术,检测塞来昔布对Na_v1.5的电生理特性的影响,包括电流峰值、电压依赖性激活、电压依赖性失活以及恢复动力学.研究结果表明,塞来昔布对Na_v1.5的峰电流具有抑制作用,且呈浓度依赖性,其抑制作用的IC₅₀值为1.54×10^-8mol/L;塞来昔布促进了Na_v1.5的激活及失活过程,使其难以恢复到静息状态.塞来昔布对Na_v1.5峰电流的明显抑制作用,表明其潜在的心脏风险可能与Na_v1.5密切相关.     

TNF-α对大鼠皮层神经元钠通道电流的影响

以原代培养的胎鼠皮层神经元为材料,使用全细胞膜片钳技术,研究了10ng/mL与50ng/mL的肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)分别处理6h和24h后对皮层神经元电压依赖性钠电流的影响.结果显示,50ng/mL的TNF-α对钠电流具有显著抑制作用,而对钠通道的激活性质与失活性质没有影响.     

胞外pH对青菜花粉质膜内向K^＋通道的调节

以芸苔属植物青菜为材料,用膜片钳全细胞记录方法研究了胞外ｐＨ（４．５,５．８和８．５）对花粉质膜内向Ｋ＾＋通道的调节。在胞外ｐＨ为５．８的条件下,电流,电导和不依赖于电压的最大电导均为最大,ｐＨ＝４．５时稍小,而ｐＨ＝８．５时显著小于前两者。随胞外ｐＨ的升高,Ｋｉｎ＾＋电流的半激活电压向更负的方向偏移;ｐＨ对Ｋｉｎ＾＋电流的激活动力学有显著影响,ｐＨ愈低,电流激活速度愈快。胞外ｐＨ对内向Ｋ＾＋电流     

恒定磁场对神经元延迟整流钾通道特性的影响

为了研究中等强度恒定磁场（静磁场）对神经细胞离子通道特性的影响,利用线圈及磁铁产生3mT、30mT和100mT的恒定磁场,作用于急性分离的小鼠额叶皮层锥体神经元,应用全细胞膜片钳技术研究其延迟整流钾通道特性．实验发现,中等强度恒定磁场使神经细胞延迟整流钾通道电流峰值减小．磁场作用可显著改变激活过程,使激活曲线的半数激活电压和斜率因子发生改变．结果表明,3mT、30mT和100mT恒定磁场可改变神经元延迟整流钾通道特性,从而影响神经元的生理功能．     

神经元簇状放电锋电位数的研究

利用水蛭心脏细胞的神经元膜电位的动力学方程,讨论外界刺激电流对簇状放电中锋电位数目的影响,发现外界刺激电流和非失活钾离子通道激活电位具有相同的作用,神经元的活动状态随着外界刺激电流的变化,可以在簇状放电、持续放电和无放电三种状态之间转换.神经元簇状放电时,刺激电流导致神经元膜电位的去极化程度越高,在一次簇状放电过程中产生的锋电位数也越多.     

1mT工频磁场对小鼠皮层神经元电压依赖性钾通道的影响

为研究工频磁场在细胞水平上对神经电活动的影响,利用1mT,50Hz工频磁场照射(15min,30min)急性分离的小鼠皮层神经元,记录神经元电压依赖性钾通道电流,研究工频磁场对钾通道特性的影响.结果表明,工频磁场抑制钾通道电流,并且具有时间依赖性.另外,工频磁场减小了瞬时外向钾通道的半数激活电压,斜率因子变大,增大了延迟整流钾通道的半数激活电压,斜率因子不变.研究表明工频磁场改变了电压依赖性钾通道的特性,进一步影响神经元的一系列电活动.     

棉铃虫齿唇姬蜂多分DNA病毒对棉铃虫前胸腺结构的影响

在研究棉铃虫(Helicoverpa armigera)末龄幼虫前胸腺发育规律的基础上,采用体外注射方法研究了棉铃虫齿唇姬蜂(Campoletis chlorideae)多分DNA病毒对棉铃虫前胸腺的影响.光学显微镜下观察,注射3个雌蜂当量的萼液或4个雌蜂当量的病毒影响了棉铃虫的前胸腺细胞结构的完整性.透射电子显微镜观察发现,注射萼液或病毒使棉铃虫前胸腺细胞的细胞内通道系统明显萎缩甚至消失,细胞内圆形线粒体增多,溶酶体增多,环状的膜组织增多,有些细胞的细胞器已经裂解,细胞内堆积有大量颗粒状物质.这些现象说明,棉铃虫齿唇姬蜂的萼液或多分DNA病毒导致棉铃虫前胸腺失活并解体.     

扫描电压幅值调控循环方向的NiO_x薄膜电阻开关特性

本文利用射频磁控溅射方法在优化制备条件下沉积制备了沿[200]晶向择优取向的多晶Ni Ox薄膜.Ag/Ni Ox/Pt电容器结构的电流-电压曲线具有典型的双极性电阻开关特性,但循环方向与扫描电压幅值有关:当最大扫描电压小于2 V时,电流-电压曲线沿逆时针方向循环,高/低电阻值比大于50,可稳定维持超过50个循环周期.当最大扫描电压增大到2 V,电流-电压曲线变为沿顺时针方向循环,高/低电阻值比大于10,可稳定维持超过120个循环周期.电流-电压曲线循环方向随扫描电压幅值的改变揭示了其不同的电阻开关物理机制:低扫描电压下逆时针循环电阻开关特性主要归因于电场作用下氧离子定向漂移导致氧空位形成的导电细丝通道周期性地导通和截断;当最大扫描电压增加到2 V时,银离子扩散进入Ni Ox薄膜与定向漂移的氧离子发生氧化/还原反应合成/分解Ag Ox,使得薄膜导电性周期性地增大和减小,从而使得Ni Ox薄膜具有了顺时针循环电阻开关特性.     

快速数字电平转换电路IP核设计

基于IP核的技术设计了一种快速数字电平转换电路.采用电压-电流-电压的方式实现不同电压域的电平转换,引入单稳态延时电路和快慢速通道提高电平转换速度和降低静态功耗,并给出了与标准CMOS工艺兼容的扩展漏极高压MOS管的优化设计.仿真结果表明:在将-5～ 5V电压域的数字电平转换成0～ 12V的电压域时,其延时可低于10ns.     

动物多肽与钠通道选择性互作的微基序空间等电点

电压门控钠通道(Voltage-gated sodium channels, Nav,钠通道)是产生和传播神经冲动的重要离子通道,是动物多肽类毒素靶通道之一。动物多肽结合不同的钠通道受体位点,改变Nav的构象和通道动力学特性。本文聚焦钠通道与动物多肽的功能性结合,以经典动物多肽AaH2、Protoxin-II与Nav1.7互作的冷冻电镜颗粒结构为模板,探究多肽结合与钠通道激活、失活相关的电压感受器构象变化,提出多肽与钠通道互作的微结构域、氨基酸基序和空间等电点效价模型,以期为新型钠通道亚型特异性人工肽的设计和研制提供新思路。     

一种带保护电路的低功耗LDO

为了保护芯片不受电源电压起伏的影响,设计了一种应用于移动多媒体广播(CMMB)的带保护电路的低功耗低压降线性调节器(LDO);为了保证LDO的反馈环路在所有负载电流下均稳定,采用低增益、低输出阻抗的buffer来驱动输出管,使环路的相位裕度都高于40°;为了避免输出管在过流和过热时损坏,设计了过流保护电路和过热保护电路:过流保护电路将过载的电流限制在150 mA;过热保护电路包含滞回功能,在温度高于145℃时,过热保护电路将LDO关断,当温度低于125℃时,LDO重新打开。LDO的输入电压范围为1.5～3.3 V,输出电压为1.2 V。LDO采用0.35μm CMOS工艺设计,共消耗30μA的静态电流,最大负载电流为80 mA。芯片面积为380.2μm×198μm。     

高压工频热解扶余油页岩的温度场模拟

利用高电压工业频率电流加热油页岩,可以在油页岩内部形成等离子体的通道,利用产生的等离子体与导电通道碳化的内表面对油页岩进行加热,实现油页岩的原位裂解.本文采用有限元分析软件建立油页岩三维耦合模型,通过数值计算获得高压工频裂解油页岩的温度场分布.在电压为1000V,工业频率电流为5A时加热6min,油页岩电极中心部位的温度达到597℃,在电极附近30mm范围内,温度达到347℃,满足油页岩裂解需求;随电流的增加,相同时间内油页岩被有效加热的温度增加,并且有效热解的范围增大.从数值模拟结果分析可知,高电压工业频率电流加热裂解油页岩技术,升温速率快,能量有效利用率高.