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既往的研究表明，昆虫神经细胞电压门控钠通道是拟除虫菊酯类杀虫剂最主要靶标，神经敏感性下降是拟除虫菊酯类杀虫剂抗性昆虫产生抗药性的主要原因之一。细胞内游离的钙离子在调节细胞功能方面发挥着独特的作用，而电压门控钙通道也可能是拟除虫菊酯类杀虫剂的靶标之一。
本研究应用全细胞膜片钳电压钳和电流钳技术，在通道水平比较了三氟氯氰菊酯抗性及敏感棉铃虫(3～4)龄幼虫中枢神经元兴奋性的高低、电压门控钠通道电流密度和门控动力学的异同，并重点研究了G蛋白和第二信使对上述两种品系棉铃虫神经元电压门控钠、钙通道的调控，探讨了G蛋白活性和第二信使及耦联的磷酸化水平对上述两种通道电流密度和通道动力学的影响，以期为拟除虫菊酯类杀虫剂抗性棉铃虫神经敏感性下降的长期调节机制和抗性机理的研究提供重要信息。
三氟氯氰菊酯抗性棉铃虫的汰选工作由中国农业科学院植物保护研究所完成。抗性品系与敏感品系棉铃虫对三氟氯氰菊酯的LD50分别是0.4903μg/头和0.00419μg/头，抗性品系的相对抗性指数是117.02。
应用常规石蜡切片和苏木精-伊红染色技术，在普通光学显微镜下观察3～4龄抗性品系和敏感品系棉铃虫神经节、神经元、神经节膜和神经束膜，未见两种品系间有何差异。
全细胞电流钳技术揭示，诱发抗性品系神经元爆发动作电位所需要的最小刺激电流强度较敏感品系的高；在相同刺激条件下，抗性品系神经元爆发动作电位的数目较敏感品系的少。
抗性品系和敏感品系钠通道均是河豚毒素敏感型钠通道。全细胞电压钳技术显示，两种品系通道激活和失活过程都非常迅速，敏感品系和抗性品系达峰时间是分别是(0.567±0.111)ms和(0.713±0.216)ms，快速失活时间分别是(0.311±0.060)ms和(0.342±0.078)ms。与敏感品系相比，抗性品系钠通道电流密度和所检测的动力学参数发生改变：(1)抗性品系钠通道电流密度明显下降(P＜0.01)，激活电压、峰值电压和半数激活电压分别向去极化方向移动(5～10)mV、15mV和8.88mV(P＜0.01)，提示抗性品系钠通道较敏感品系不易激活；(2)抗性品系钠通道的半数失活电压向去极化方向移动6.54mV(P＜0.01)，提示抗性品系钠通道的失活动力学特性也发生改变。(3)两种钠通道达峰时间和快速失活时间没有发生改变，提示两种钠通道的开放与关闭速度变化不明显。上述电流钳和电压钳实验结果共同提示，抗性品系神经元兴奋性下降、钠通道不易激活和/或钠通道数目减少，而上述改变可有效地对抗拟除虫菊酯类杀虫剂在通道水平上对钠通道的急性调控作用，即上述改变可能是抗性棉铃虫具有抗性特性的机理之一。
钠通道电流密度、稳态激活曲线和稳态失活曲线在长时间记录时保持稳定。本研究探讨了抗性品系和敏感品系钠通道在特异性改变G蛋白活性的药物和第二信使作用下电流密度和电压敏感性的改变。
两种品系神经元经破伤风毒素(PTX，400ng/mL)预孵(12～16)小时后，敏感品系电流密度明显下降(P＜0.01)、峰值电压和半数激活电压均分别右移各约20mV(P＜0.01)和14.4mV(P＜0.01)、半数失活电压同向移动约9.4mV
(P＜0.01)、达峰时间和快速失活时间没有发生改变，而抗性品系钠通道的上述各参数均未发生明显改变。
两种品系神经元经霍乱毒素(CTX，700ng/mL)预孵(12～16)小时后，敏感品系电流密度明显下降(P＜0.01)、峰值电压和半数激活电压均分别右移各约(15～20)mV和16mV(P＜0.01)、半数失活电压移动不明显(P＞0.01)、达峰时间和快速失活时间没有发生改变，而调控后的抗性品系钠通道快速失活时间较调控后的敏感品系的快速失活时间延长，抗性品系钠通道的其它参数未发生明显改变。
上述结果提示，升高兴奋性G蛋白的基础活性、增加兴奋性Gβγ基础浓度、升高腺苷酸环化酶基础活性及提高耦联磷酸化水平可降低敏感品系钠通道电流密度和钠通道电压敏感性，使稳态激活和失活曲线向正电位方向移动(右移)，但抗性品系钠通道对上述调控相对不敏感。
被加入电极内液的、全面抑制G蛋白活性的GDPβS(3.2mmol/L)，对抗性品系和敏感品系均产生明显抑制钠通道电流密度的调控(P＜0.01)。GDPβS迅速使敏感品系钠通道峰值电压、半数激活电压和半数失活电压分别右移(15～20)mV(P＜0.01)、(18～19)mV(P＜0.01)和(16～18)mV(P＜0.01)，与此同时，GDPβS也使抗性品系钠通道峰值电压、半数激活电压和半数失活电压分别右移(15～20)mV、(15～16)mV(P＜0.01)和(23～26)mV(P＜0.01)，调制后两种品系钠通道上述各相应值间差异显著。两种品系钠通道在调控后的达峰时间和快速失活时间差异显著(P＜0.01)，即抗性品系钠通道调控后的达峰时间和快速失活时间较调控前均明显延长(P＜0.05)，提示抗性品系钠通道激活和失活速度均明显变慢。上述结果提示，降低全部G蛋白的基础活性、间接降低腺苷酸环化酶基础活性及耦联磷酸化水平也可降低两种品系钠通道电流密度和钠通道电压敏感性(使稳态激活和失活曲线右移)，但调制后的抗性品系钠通道表现出与敏感品系钠通道不同的被调控模式和调控效果，钠通道激活和失活速度均明显变慢。
电极内液加入cAMP(0.5mmol/L)，可明显、迅速地抑制敏感品系钠通道电流密度(P＜0.01)，使敏感品系钠通道峰值电压、半数激活电压和半数失活电压分别右移(15～20)mV(P＜0.01)、(10～16)mV(P＜0.01)和(5～6)mV(P＜0.01)；而相同浓度的cAMP仅在记录第20min时使抗性品系钠通道电流密度下降(P＜0.01)，仅在记录第10min时及以后引起抗性品系钠通道半数激活电压右移(1～5)mV(P＜0.05)，在记录第5min时及以后半数失活电压非常明显右移(23～27)mV(P＜0.01)。调制后敏感品系钠通道失活时间和抗性品系钠通道达峰时间分别较调控前明显延长(P＜0.05)。
电极内液加入cGMP(3.54mmol/L)，可明显、迅速地抑制敏感品系钠通道电流密度(P＜0.01)，使敏感品系钠通道峰值电压、半数激活电压和半数失活电压分别右移(15～20)mV(P＜0.01)、(15～17)mV(P＜0.01)和(9～11)mV(P＜0.01)；相同浓度的cGMP对抗性品系钠通道电流密度的抑制作用不具有统计学意义(P＞0.05)，使抗性品系钠通道半数激活电压小幅右移(4.2～6)mV(P＜0.05)和半数失活电压同向移动(3.18～5.8)mV(P＜0.05)。调控前后两种品系钠通道达峰时间和失活时间均没有发生明显改变。
上述结果共同揭示，第二信使(cAMP和cGMP)及耦联磷酸化水平的升高可降低敏感品系和抗性品系钠通道电流密度和钠通道电压敏感性，但对抗性品系钠通道电流密度和钠通道激活电压敏感性的抑制性调控作用相对较弱，而对抗性品系钠通道失活电压敏感性的调控作用则表现出多样性。同时提示cAMP和cGMP可能通过不同途径调控抗性品系钠通道的电流密度和电压敏感性。
所检测的抗性品系和敏感品系高电压激活钙通道电流密度、半数激活电压和半数失活电压间差异不大(P＞0.05)。
本研究还探讨了抗性品系和敏感品系高电压激活钙通道在特异性改变G蛋白活性药物作用下电流密度和电压敏感性的改变。
两种品系神经元经破伤风毒素(PTX，400ng/mL)预孵(12～16)小时后，敏感品系高电压激活钙通道电流密度明显升高(P＜0.01)，峰值电压和半数激活电压分别左移各约10mV和5mV(P＜0.05)，半数失活电压同向移动约6mV(P＜0.05)，而抗性品系钠通道的上述各参数均未发生明显改变。两种品系神经元经霍乱毒素(CTX，700ng/mL)预孵(12～16)小时后，敏感品系高电压激活钙通道电流密度升高(P＜0.05)，峰值电压左移5mV，半数激活电压和半数失活电压左移，但无统计学意义；而抗性品系钠通道的上述各参数均未发生明显改变。
上述结果揭示，升高兴奋性G蛋白的基础活性、增加兴奋性Gβγ基础浓度、降低抑制性G蛋白的基础活性、升高腺苷酸环化酶活性及耦联磷酸化水平对抗性品系高电压激活钙通道提高电流密度和电压敏感性的调控不如对敏感品系灵敏，即抗性品系高电压激活钙通道接受调控的灵敏度下降。
本研究不能排除通过CTX作用于兴奋性G蛋白而产生的Gβγ二聚体直接调控三氟氯氰菊酯抗性及敏感棉铃虫神经元电压门控钠、钙通道的可能性，而这种调控是G蛋白快速调节离子通道或其它靶部位的一种方式。
上述两种品系的电压门控钠、钙通道之所以表现出不同的被调控特性可能与抗性品系钠、钙通道点突变等因素有关。
总之，本实验在细胞膜离子通道水平揭示，三氟氯氰菊酯抗性棉铃虫神经元兴奋性下降、钠通道不易激活和具有与敏感品系不同的门控特性。与敏感品系相比，抗性品系电压门控钠通道对G蛋白、第二信使及耦联磷酸化降低电流密度和电压敏感性的调控相对不敏感或表现出不同的被调控特性，抗性品系高电压激活钙通道对G蛋白及耦联磷酸化升高电流密度和电压敏感性的调控相对不敏感。这些变化可能与拟除虫菊酯类杀虫剂抗性昆虫产生抗药性有关。本研究不能排除通过G蛋白水解产生的Gβγ二聚体直接调节三氟氯氰菊酯抗性棉铃虫神经元电压门控钠、钙通道的可能性。