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苦皮藤杀虫活性成分包括苦皮藤素Ⅳ为代表的麻痹成分和苦皮藤素Ⅴ为代表的毒杀成分。苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ对粘虫均具肌肉毒性,可分别引起试虫软瘫麻痹和挛缩麻痹。Ca2+对肌肉收缩、神经递质释放等生理功能起重要的调控作用。本文以离体培养的粘虫成虫肌细胞为材料,采用激光共聚焦显微镜技术结合Ca2+荧光指示剂研究了苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ对胞内钙水平的影响、引起胞内钙水平变化的途径以及对质膜上的L-型Ca2+通道(DHPR)和肌质网膜上的Ryanodine受体(RyR钙通道)的影响。取得以下四个方面的结果:1粘虫成虫离体肌细胞培养:目的:探讨昆虫肌细胞原代培养的方法,以得到高纯度的肌细胞,为毒理学试验提供充足的试验材料。0.25%胰酶和0.1%胶原酶Ⅱ混合消化粘虫成虫胸部肌肉组织以分离肌细胞,pH6.5-6.8、28℃条件下以含5-10%血清的Grace′s培养基培养。结果表明肌细胞生长良好,条形;肌卫星细胞可发育为肌细胞,可满足毒理学试验的要求。2苦皮藤素Ⅳ对粘虫成虫离体肌细胞内[Ca2+]i的影响:(1)苦皮藤素Ⅳ以浓度依赖的方式影响肌细胞胞内钙水平。高浓度的苦皮藤素Ⅳ(毫摩尔水平)引起胞内游离[Ca2+]i降低,微摩尔浓度范围的苦皮藤素Ⅳ负相关地引起胞内游离[Ca2+]i升高,纳摩尔范围内的苦皮藤素Ⅳ正相关地引起胞内游离[Ca2+]i升高。(2)苦皮藤素Ⅳ的作用部位是肌细胞质膜(肌膜)和肌质网膜,其作用靶标是肌膜上的DHPR和肌质网膜上的RyR钙通道。(3)苦皮藤素Ⅳ引起胞内游离[Ca2+]i变化的作用机理:①较低浓度(纳摩尔至微摩尔水平)的苦皮藤素Ⅳ首先激活肌膜上的DHPR引起外钙内流。DHPR构象改变导致与其物理偶联和功能偶联的RyR钙通道开放,使去极化介导的Ca2+释放(DICR)和Ca2+介导的Ca2+释放(CICR)发生,促进内钙释放。外钙内流和内钙释放共同作用引起胞内钙水平升高,胞内钙超载导致钙稳态失衡从而影响兴奋-收缩(E-C)偶联的正常功能,肌肉收缩产生障碍。苦皮藤素Ⅳ作用下引起的肌细胞钙稳态失衡是引起肌细胞损伤、坏死的最终原因。②高浓度的苦皮藤素Ⅳ可能(毫摩尔水平)引起肌膜上DHPRs部分关闭或失活,进而导致与其物理偶联或功能偶联的RyR钙通道部分关闭或失活,外钙内流和内钙释放的降低使得肌细胞的胞内钙水平下降,影响E-C偶联的正常功能,肌肉不能正常收缩而处于舒张态,昆虫软瘫麻痹而致死。苦皮藤素Ⅳ作用下引起的肌细胞内钙水平降低导致的钙稳态失衡也可引起细胞损伤或坏死。(4)苦皮藤素Ⅳ与nifedipine竞争结合DHPR,二者在DHPR上存在相同的结合位点。苦皮藤素Ⅳ与咖啡因在RyR钙通道上存在不同的结合位点。3苦皮藤素Ⅴ对粘虫成虫肌细胞胞内游离[Ca2+]i动力学的影响:(1)纳摩尔至毫摩尔浓度范围的苦皮藤素Ⅴ都可引起胞内游离[Ca2+]i升高,且胞内钙水平升高与苦皮藤素Ⅴ的浓度正相关,胞内钙水平升高与时间负相关。(2)苦皮藤素V的作用部位是肌细胞的质膜和肌质网膜,其作用靶标是肌膜上的DHPR和肌质网膜上的RyR钙通道。(3)苦皮藤素V引起胞内游离[Ca2+]i升高的作用机理:苦皮藤素Ⅴ激活DHPR促进外钙内流,导致与其物理偶联或功能偶联的RyR钙通道开放,使DICR和CICR发生,促进内钙释放。外钙内流和内钙释放的结果造成胞内钙水平升高,胞内钙超载,肌肉持续过度收缩,试虫产生挛缩麻痹。苦皮藤素Ⅴ导致胞内钙超载,钙稳态破坏,最终引起昆虫死亡。(4)苦皮藤素V与nifedipine竞争结合DHPR;苦皮藤素V与咖啡因在RyR钙通道上存在不同的亲和位点。综上所述,本文基本探明了苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ引起的肌细胞胞内Ca2+动力学的变化机制,弄清了引起胞内钙水平变化的途径以及苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ对DHPR和Ryanodine受体的影响,为研发一类以钙通道为作用靶标的新型杀虫剂——昆虫肌肉毒剂提供理论依据。