芬蘭細(xì)胞膜片鉗離子電流

膜片鉗技術(shù)是當(dāng)前研究細(xì)胞膜電流及離子通道的蕞重要的技術(shù)。從技術(shù)層面來(lái)解釋的話，膜片鉗技術(shù)(patchclamp)是指利用鉗制電壓或者電流的方法(通常為鉗制電壓)來(lái)記錄細(xì)胞膜離子通道電活動(dòng)的微電極技術(shù)。膜片鉗技術(shù)的原理為：使用一個(gè)一頭尖一頭粗的錐狀玻璃管，管中設(shè)有微電極，管的前列直徑約1.5~3.0μm，通過(guò)負(fù)壓吸引使前列口與細(xì)胞膜形成千兆歐姆級(jí)的阻抗封接，前列口內(nèi)的細(xì)胞膜區(qū)域與周?chē)渌麉^(qū)域形成了電學(xué)分隔，然后人工鉗制此片區(qū)域細(xì)胞膜的電位，即可達(dá)到對(duì)膜片上離子通道電流的監(jiān)測(cè)與記錄。對(duì)離子通道功能的研究，主要采用記錄離子通道電流來(lái)間接反映離子通道功能。芬蘭細(xì)胞膜片鉗離子電流

與藥物作用有關(guān)的心肌離子通道，心肌細(xì)胞通過(guò)各種離子通道對(duì)膜電位和動(dòng)作電位穩(wěn)態(tài)的維持而保持正常的功能。近年來(lái)，國(guó)外學(xué)者在人類(lèi)心肌細(xì)胞離子通道特性的研究中取得了許多進(jìn)展，使得心肌藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)由動(dòng)物細(xì)胞模型向人心肌細(xì)胞成為可能。對(duì)離子通道生理與病理情況下作用機(jī)制的研究，通過(guò)對(duì)各種生理或病理情況下細(xì)胞膜某種離子通道特性的研究，了解該離子的生理意義及其在疾病過(guò)程中的作用機(jī)制。如對(duì)鈣離子在腦缺血神經(jīng)細(xì)胞損害中作用機(jī)制的研究表明，缺血性腦損害過(guò)程中，Ca2+介導(dǎo)現(xiàn)象起非常重要的作用，缺血缺氧使Ca2+通道開(kāi)放，過(guò)多的Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)就出現(xiàn)Ca2+超載，導(dǎo)致神經(jīng)元及細(xì)胞膜損害，膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能障礙，嚴(yán)重的可使神經(jīng)元壞死。美國(guó)單電極膜片鉗多少錢(qián)細(xì)胞膜由脂類(lèi)雙分子層和和蛋白質(zhì)構(gòu)成。

1976年德國(guó)馬普生物物理化學(xué)研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細(xì)胞上記錄記錄到AChjihuo的單通道離子電流1980年Sigworth等用負(fù)壓吸引，得到10-100GΩ的高阻封接（Giga-sea1），降低了記錄時(shí)的噪聲1981年Hamill和Neher等引進(jìn)了膜片游離技術(shù)和全細(xì)胞記錄技術(shù)1983年10月，《Single-ChannelRecording》一書(shū)問(wèn)世，奠定了膜片鉗技術(shù)的里程碑。膜片鉗技術(shù)原理膜片鉗技術(shù)是用玻璃微電極接觸細(xì)胞，形成吉?dú)W姆（GΩ）阻抗，使得與電極前列開(kāi)口處相接的細(xì)胞膜的膜片與周?chē)陔妼W(xué)上絕緣。滔博生物TOP-Bright專(zhuān)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(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì),7*24小時(shí)隨時(shí)人工在線咨詢.

在膜片鉗技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中主要形成了五種記錄模式，即細(xì)胞貼附模式（cell-attachedmode或loose-seal-cellattached mode）、膜內(nèi)面向外模式（inside-out mode）、膜外面向外模式（outside-out mode）、常規(guī)全細(xì)胞模式（conventional whole-cell mode）和穿孔膜片模式（perforated patch mode）。a.亞細(xì)胞水平：細(xì)胞貼附模式，可記錄通過(guò)電極下膜片中通道蛋白的離子電流(紅色虛線箭頭)。在全細(xì)胞膜片鉗中，膜片破裂，因此可以記錄全細(xì)胞的宏觀電流，它表示整個(gè)細(xì)胞的總和電流(藍(lán)色虛線箭頭)。b.細(xì)胞水平：來(lái)自神經(jīng)元不同部分的全細(xì)胞同步記錄可確定信號(hào)傳遞的方向。c.神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)水平：全細(xì)胞記錄可以在一個(gè)連接神經(jīng)元的小網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行。d.活物水平：可以在執(zhí)行任務(wù)或自由走動(dòng)的動(dòng)物大腦中進(jìn)行全細(xì)胞記錄。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)。

膜片鉗技術(shù)的創(chuàng)立取代了電壓鉗技術(shù)，是細(xì)胞電生理研究的一個(gè)飛躍，使得離子通道的研究，從宏觀深入到微觀，使昔日的“肉湯生理學(xué)(brothphysiology)”與“閃電生理學(xué)(lightningphysiology)”在分子水平上結(jié)合起來(lái)，使人們對(duì)膜通道的認(rèn)識(shí)耳目一新。當(dāng)前，生理學(xué)、生物物理學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)和藥理學(xué)等多種學(xué)科正在把膜片鉗技術(shù)和膜通道蛋白重組技術(shù)、同位素示蹤技術(shù)和光譜技術(shù)等非電生理技術(shù)結(jié)合起來(lái)，協(xié)同對(duì)離子通道進(jìn)行較全的研究。不少實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)將基因工程與膜片鉗技術(shù)結(jié)合起來(lái)，把通道蛋白有目的地重組于人工膜中進(jìn)行研究。設(shè)想將合成的通道蛋白分子接種入機(jī)體以替換有缺陷和異常的通道的功能而達(dá)到的目的。滔博生物TOP-Bright專(zhuān)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(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì),7*53小時(shí)隨時(shí)人工在線咨詢.離子通道的近代觀念源于Hodgkin、Huxley、Katz等人在20世紀(jì)30—50年代的開(kāi)創(chuàng)性研究。芬蘭單通道膜片鉗單細(xì)胞

細(xì)胞是動(dòng)物和人體的基本組成單元，細(xì)胞與細(xì)胞內(nèi)的通信,是依靠其膜上的離子通道進(jìn)行的。芬蘭細(xì)胞膜片鉗離子電流

膜片鉗在通道研究中起著重要的作用。膜片鉗技術(shù)可以直接觀察和區(qū)分單個(gè)離子通道電流及其開(kāi)閉時(shí)間，區(qū)分離子通道的離子選擇性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)新的離子通道和亞型，在記錄單細(xì)胞電流和全細(xì)胞電流的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步計(jì)算細(xì)胞膜上的通道數(shù)和開(kāi)放概率。也可用于研究某些細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外物質(zhì)對(duì)離子通道的開(kāi)閉和通道電流的影響。同時(shí)用于研究細(xì)胞信號(hào)的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞分泌機(jī)制。結(jié)合分子克隆和定點(diǎn)突變技術(shù)，膜片鉗技術(shù)可用于研究離子通道的分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能的關(guān)系。膜片鉗技術(shù)也可用于分析藥物對(duì)其靶受體的作用位點(diǎn)。例如，神經(jīng)元煙堿受體是配體門(mén)控離子通道，膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)可以通過(guò)記錄煙堿誘發(fā)電流，直接反映神經(jīng)元煙堿受體活動(dòng)的全過(guò)程，包括受體與其激動(dòng)劑和拮抗劑的親和力、離子通道開(kāi)閉的動(dòng)態(tài)特征、受體的***等。用膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)觀察拮抗劑對(duì)煙堿受體興奮的量效曲線的影響，以確定其作用的動(dòng)態(tài)特征。然后根據(jù)拮抗劑對(duì)受體***的影響分析，拮抗劑的作用是否是電壓依賴性和使用依賴性的，我們可以從功能上區(qū)分拮抗劑對(duì)煙堿受體的不同作用位點(diǎn)，即判斷拮抗劑是作用于受體的激動(dòng)劑識(shí)別位點(diǎn)、離子通道還是其他變構(gòu)位點(diǎn)。芬蘭細(xì)胞膜片鉗離子電流