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多通道膜片鉗離子電流

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2025-02-06

膜片鉗的應(yīng)用范圍:1.單離子通道(如鈉、鉀)的功能研究;2.心肌細(xì)胞離子通道研究(尤其與藥物作用相關(guān)的);3.常規(guī)與病理的離子通道作用機(jī)制研究;4.單細(xì)胞的形態(tài)與功能關(guān)系的研究;5.心血管藥理學(xué)的研究;6.腦片膜片鉗(證實(shí)了腦組織在體外也能存活并保持很好的活性狀態(tài),能使對(duì)腦細(xì)胞的研究更接近生理狀態(tài)下的情況,可檢驗(yàn)不同腦區(qū)間的神經(jīng)通路與功能鏈接);7.神經(jīng)環(huán)路的研究(光遺傳或化學(xué)遺傳病毒載體表達(dá)的驗(yàn)證);8.神經(jīng)突觸可塑性的研究。全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)的出現(xiàn)標(biāo)志著膜片鉗技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)嶄新階段。多通道膜片鉗離子電流

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高阻封接問(wèn)題的解決不僅改善了電流記錄性能,還隨之出現(xiàn)了研究通道電流的多種膜片鉗方式。根據(jù)不同的研究目的,可制成不同的膜片構(gòu)型。(1)細(xì)胞吸附膜片(cell-attachedpatch)將兩次拉制后經(jīng)加熱拋光的微管電極置于清潔的細(xì)胞膜表面上,形成高阻封接,在細(xì)胞膜表面隔離出一小片膜,既而通過(guò)微管電極對(duì)膜片進(jìn)行電壓鉗制,分辨測(cè)量膜電流,稱為細(xì)胞貼附膜片。由于不破壞細(xì)胞的完整性,這種方式又稱為細(xì)胞膜上的膜片記錄。此時(shí)跨膜電位由玻管固定電位和細(xì)胞電位決定。因此,為測(cè)定膜片兩側(cè)的電位,需測(cè)定細(xì)胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動(dòng)看,這種形式的膜片是極穩(wěn)定的,因細(xì)胞骨架及有關(guān)代謝過(guò)程是完整的,所受的干擾小。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點(diǎn)的化合物體外篩選,服務(wù)于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果,專業(yè)團(tuán)隊(duì),7*50小時(shí)隨時(shí)人工在線咨詢.德國(guó)膜片鉗電生理技術(shù)在青蛙肌細(xì)胞上用雙電極鉗制膜電位的同時(shí),記錄到ACh啟動(dòng)的單通道離子電流,從而產(chǎn)生了膜片鉗技術(shù)。

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早在膜片鉗誕生之前,20世紀(jì)50~60年代,Hodgkin與Hexley便發(fā)現(xiàn)并使用了電壓鉗技術(shù),他們通過(guò)雙電極電壓鉗在烏賊軸突上發(fā)現(xiàn)了動(dòng)作電位的離子機(jī)制,并因此獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。這也為后來(lái)膜片鉗的誕生奠定了基礎(chǔ)。于1976年,德國(guó)馬克斯普朗克生物物理化學(xué)研究所的Neher和Sakmann第1次于青蛙的肌細(xì)胞上,用玻璃電極吸下了一小片細(xì)胞膜,記錄導(dǎo)了皮安級(jí)的單通道離子電流,從而產(chǎn)生了膜片鉗技術(shù)。1980年,耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院Sigworth等人在記錄電極內(nèi)增加了負(fù)壓吸引,實(shí)現(xiàn)了10-100GΩ的高阻抗封接,使得單電極可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)鉗制電位和記錄單通道電流。1991年,Neher與Sakmann因?yàn)閷?duì)膜片鉗技術(shù)的突出貢獻(xiàn)獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。膜片鉗技術(shù),在人類對(duì)生理學(xué)的探究中,無(wú)異于一條道路,通往了名為細(xì)胞電生理的國(guó)度。膜片鉗技術(shù)也許某一天會(huì)被更便捷或更精確的技術(shù)取代,但其至今仍然是離子通道相關(guān)研究中使用蕞廣的技術(shù)。

對(duì)電極持續(xù)施加一個(gè)1mV、10~50ms的階躍脈沖刺激,電極入水后電阻約4~6MΩ,此時(shí)在計(jì)算機(jī)屏幕顯示框中可看到測(cè)試脈沖產(chǎn)生的電流波形。開(kāi)始時(shí)增益不宜設(shè)得太高,一般可在1~5mV/pA,以免放大器飽和。由于細(xì)胞外液與電極內(nèi)液之間離子成分的差異造成了液結(jié)電位,故一般電極剛?cè)胨畷r(shí)測(cè)試波形基線并不在零線上,須首先將保持電壓設(shè)置為0mV,并調(diào)節(jié)“電極失調(diào)控制“使電極直流電流接近于零。用微操縱器使電極靠近細(xì)胞,當(dāng)電極前列與細(xì)胞膜接觸時(shí)封接電阻指示Rm會(huì)有所上升,將電極稍向下壓,Rm指示會(huì)進(jìn)一步上升。通過(guò)細(xì)塑料管向電極內(nèi)稍加負(fù)壓,細(xì)胞膜特性良好時(shí),Rm一般會(huì)在1min內(nèi)快速上升,直至形成GΩ級(jí)的高阻抗封接。一般當(dāng)Rm達(dá)到100MΩ左右時(shí),電極前列施加輕微負(fù)電壓(-30~-10mV)有助于GΩ封接的形成。此時(shí)的現(xiàn)象是電流波形再次變得平坦,使電極超極化由-40到-90mV,有助于加速形成封接。為證實(shí)GΩ封接的形成,可以增加放大器的增益,從而可以觀察到除脈沖電壓的首尾兩端出現(xiàn)電容性脈沖前列電流之外,電流波形仍呈平坦?fàn)?。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點(diǎn)的化合物體外篩選,服務(wù)于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果,專業(yè)團(tuán)隊(duì),7*55小時(shí)隨時(shí)人工在線咨詢.浸溶細(xì)胞溶液和微電極玻璃管內(nèi)的填充液成分對(duì)全細(xì)胞膜片鉗記錄也是很重要的內(nèi)容。

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膜片鉗技術(shù)的發(fā)展∶全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)(Automatedpatchclamptechnique)的出現(xiàn)標(biāo)志著膜片鉗技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)嶄新階段,從這個(gè)意義上說(shuō),前面所講的膜片鉗技術(shù)我們稱之為傳統(tǒng)膜片鉗技術(shù)(Traditionalpatchclamptechnique),傳統(tǒng)膜片鉗技術(shù)每次只能記錄一個(gè)細(xì)胞(或一對(duì)細(xì)胞),對(duì)實(shí)驗(yàn)人員來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)耗時(shí)耗力的工作,不適合在藥物開(kāi)發(fā)初期和中期進(jìn)行大量化合物的篩選,也不適合需要記錄火量細(xì)胞的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究。全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)的出現(xiàn)在很大程度上解決了這些問(wèn)題,它不僅通量高,一次能記錄幾個(gè)甚至幾十個(gè)細(xì)胞,而且從找細(xì)胞、形成封接、破膜等整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,免除了這些操作的復(fù)雜與困難。這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得膜片鉗技術(shù)的工作效率提高了!全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)采用的標(biāo)本必須是懸浮細(xì)胞,像腦片這類標(biāo)本無(wú)法采用。此外,全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)只能進(jìn)行全細(xì)胞記錄模式、穿孔膜片鉗記錄模式以及細(xì)胞貼附式單通道記錄模式,而不能進(jìn)行其他模式的記錄。這是一種以記錄通過(guò)離子通道的離子電流來(lái)反映細(xì)胞膜單一的或多個(gè)的離子通道分子活動(dòng)的技術(shù)。進(jìn)口全自動(dòng)膜片鉗電生理技術(shù)

膜片鉗通常用于實(shí)驗(yàn)室、制造業(yè)和電子工業(yè)等領(lǐng)域,用于夾持薄膜、塑料薄膜、金屬箔等材料。多通道膜片鉗離子電流

膜片鉗技術(shù)(patchclamptechniques)是采用鉗制電壓或電流的方法對(duì)生物膜上離子通道的電活動(dòng)進(jìn)行記錄的微電極技術(shù)。1989年,Blanton將腦片電生理記錄與細(xì)胞的膜片鉗記錄結(jié)合起來(lái),建立了腦片膜片鉗記錄技術(shù)(patchclamponinvitrobrainslices),這為在細(xì)胞水平研究反射中樞系統(tǒng)離子通道或受體在神經(jīng)環(huán)路中的生理和藥理學(xué)作用及其機(jī)制提供了可能性。離體的腦組織能夠在一定的溫度、酸度和滲透壓、通氧狀態(tài)等條件下存活并保持良好的生理狀態(tài)。與急性分離的或培養(yǎng)的神經(jīng)元相比,離體腦片中的神經(jīng)元更接近生理狀態(tài):基本保持了在體情況下的細(xì)胞形態(tài),神經(jīng)細(xì)胞之間及神經(jīng)細(xì)胞與非神經(jīng)細(xì)胞之間的很多固有聯(lián)系,以及較為正常完整的突觸回路、受體分布、遞質(zhì)釋放及其信息傳遞等功能。多通道膜片鉗離子電流