芬蘭高通量全自動(dòng)膜片鉗電生理技術(shù)

離子通道結(jié)構(gòu)研究∶目前，絕大多數(shù)離子通道的一級(jí)結(jié)構(gòu)得到了闡明但根本的還是要搞清楚各種離子通道的三維結(jié)構(gòu)，在這方面，美國(guó)的二位科學(xué)家彼得阿格雷和羅德里克麥金農(nóng)做出了一些開創(chuàng)性的工作，他們到用X光繞射方法得到了K離子通道的三維結(jié)構(gòu)，二位因此獲得2003年諾貝系化學(xué)獎(jiǎng)。有關(guān)離子通道結(jié)構(gòu)不是本PPT的重點(diǎn)，可參考楊寶峰的<離子通道藥理學(xué)>和Hill的

離子通道是一種特殊的膜蛋白，它橫跨整個(gè)膜結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞內(nèi)部與部外聯(lián)系的橋梁和細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的孔道，當(dāng)通道開放時(shí)。細(xì)胞內(nèi)外的一些無機(jī)離子如Na，kCa等帶電離子可經(jīng)通道順濃度梯度或電位梯度進(jìn)行跨膜擴(kuò)散，從而形成這些帶電離子在膜內(nèi)外的不同分布態(tài)勢(shì)，這種態(tài)勢(shì)和在不同狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)變化是可興奮細(xì)胞靜息電位和動(dòng)作電的基礎(chǔ)。這些無機(jī)離子通過離子通道的進(jìn)圍所產(chǎn)生的電活動(dòng)是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，只有在此基礎(chǔ)上才可能有腺體分泌、肌肉收縮、基因表達(dá)、新陳代謝等生命活動(dòng)。離子通道結(jié)構(gòu)和功能障礙決定了許多疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此，了解離子通道的結(jié)構(gòu)、功能以及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系對(duì)于從分子水平深入探討某些疾病的病理生理機(jī)制、發(fā)現(xiàn)特異藥物或措施等均具有十分重要的理論和實(shí)際意義。進(jìn)口單電極膜片鉗技術(shù)由此形成了一門細(xì)胞學(xué)科—電生理學(xué)，即是用電生理的方法來記錄和分析細(xì)胞產(chǎn)生電的大小和規(guī)律的科學(xué)。

膜片鉗技術(shù)是一種細(xì)胞內(nèi)記錄技術(shù)，是研究離子通道活動(dòng)的蕞佳工具，也是應(yīng)用蕞廣的電生理技術(shù)之一。該技術(shù)通過施加負(fù)壓將微玻管電極（膜片電極或膜片吸管）的前端與細(xì)胞膜緊密接觸，形成GΩ以上的阻抗，使電極開口處的細(xì)胞膜與其周圍膜在電學(xué)上絕緣。被孤立的小膜片面積為μm量級(jí)，內(nèi)中只有少數(shù)離子通道。玻璃微電極中含有一根浸入電解溶液中的導(dǎo)線，用于傳導(dǎo)離子。在此基礎(chǔ)上對(duì)該膜片施行電壓鉗位（即保持跨膜電壓恒定），如果單個(gè)離子通道被包含在膜片內(nèi)，則可對(duì)此膜片上的離子通道的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄。通過觀測(cè)單個(gè)通道開放和關(guān)閉的電流變化，可直接得到各種離子通道開放的電流幅值分布、開放幾率、開放壽命分布等功能參量，并分析它們與膜電位、離子濃度等之間的關(guān)系。還可把吸管吸附的膜片從細(xì)胞膜上分離出來，以膜的外側(cè)向外或膜的內(nèi)側(cè)向外等方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。這種技術(shù)對(duì)小細(xì)胞的電壓鉗位、改變膜內(nèi)外溶液成分以及施加藥物都很方便。

    離子通道是一種特殊的膜蛋白，它橫跨整個(gè)膜結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞內(nèi)部與部外聯(lián)系的橋梁和細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的孔道，當(dāng)通道開放時(shí)。細(xì)胞內(nèi)外的一些無機(jī)離子如Na，kCa等帶電離子可經(jīng)通道順濃度梯度或電位梯度進(jìn)行跨膜擴(kuò)散，從而形成這些帶電離子在膜內(nèi)外的不同分布態(tài)勢(shì)，這種態(tài)勢(shì)和在不同狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)變化是可興奮細(xì)胞靜息電位和動(dòng)作電的基礎(chǔ)。這些無機(jī)離子通過離子通道的進(jìn)圍所產(chǎn)生的電活動(dòng)是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，只有在此基礎(chǔ)上才可能有腺體分泌、肌肉收縮、基因表達(dá)、新陳代謝等生命活動(dòng)。離子通道結(jié)構(gòu)和功能障礙決定了許多疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此，了解離子通道的結(jié)構(gòu)、功能以及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系對(duì)于從分子水平深入探討某些疾病的病理生理機(jī)制、發(fā)現(xiàn)特異藥物或措施等均具有十分重要的理論和實(shí)際意義。 用膜片鉗技術(shù)，輕松捕捉離子通道的每一個(gè)細(xì)微動(dòng)作！

電壓鉗技術(shù)，是20世紀(jì)初由Cole發(fā)明，Hodgkin和Huxley完善，其設(shè)計(jì)的主要目的是為了證明動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制，即動(dòng)作電位的峰電位是由于膜對(duì)鈉的通透性發(fā)生了一過性的增大過程。但當(dāng)時(shí)沒有直接測(cè)定膜通透性的方法，于是就用膜對(duì)某種離子的電導(dǎo)來**該種離子的通透性，膜電導(dǎo)測(cè)定的依據(jù)是電學(xué)中的歐姆定律，如膜的Na電導(dǎo)GNa與電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力（Em-ENa）和膜電流INa的關(guān)系GNa=INa/（Em-ENa）.因此可通過測(cè)量膜電流，再利用歐姆定律來計(jì)算膜電導(dǎo)，但是，利用膜電流來計(jì)算膜電導(dǎo)時(shí)，記錄膜電流期間的膜電位必須保持不變，否則膜電流的變化就不能**膜電導(dǎo)的變化。這一條件是利用電壓鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。下張幻燈中的右邊兩張圖是Hodgkin和Huxley在半個(gè)世紀(jì)以前利用電壓鉗記錄的搶烏賊的動(dòng)作電位和動(dòng)作電位過程中的膜電流的變化圖，他們的實(shí)驗(yàn)***證明參與動(dòng)作電位的離子流由Na，k，漏（Cl）三種成分組成。并對(duì)這些離子流進(jìn)行了定量分析。這一技術(shù)對(duì)闡明動(dòng)作電位的本質(zhì)和離子通道的的研究做出了極大的貢獻(xiàn)。膜片鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成，增寬了記錄頻帶范圍，提高了分辨率。進(jìn)口單電極膜片鉗技術(shù)

封接（seal）是膜片鉗記錄的關(guān)鍵步驟之一。芬蘭高通量全自動(dòng)膜片鉗電生理技術(shù)

膜片鉗技術(shù)是一種用于研究生物細(xì)胞膜離子通道的實(shí)驗(yàn)方法。它通過在細(xì)胞膜上形成小孔，從而對(duì)細(xì)胞膜的離子通道進(jìn)行精確的電生理記錄和描述。在膜片鉗實(shí)驗(yàn)中，研究人員通常會(huì)先將細(xì)胞膜上的脂質(zhì)雙層通過特殊設(shè)備進(jìn)行穿刺，形成一個(gè)小孔。然后，他們將一個(gè)玻璃微電極插入這個(gè)小孔中，以接觸并測(cè)量細(xì)胞膜內(nèi)部的電位變化。這個(gè)玻璃微電極的端非常細(xì)，不會(huì)對(duì)細(xì)胞膜產(chǎn)生太大的干擾。通過膜片鉗技術(shù)，科學(xué)家可以精確地測(cè)量離子通道的活動(dòng)，從而了解離子通道在細(xì)胞生理學(xué)中的作用。例如，他們可以測(cè)量離子通道在不同刺激下如何開啟或關(guān)閉，以及這些變化如何影響細(xì)胞的電活動(dòng)和化學(xué)信號(hào)傳遞。此外，膜片鉗技術(shù)還可以用于研究和鑒定新的藥物靶點(diǎn)。通過觀察藥物對(duì)離子通道活動(dòng)的影響，科學(xué)家可以評(píng)估新藥對(duì)特定疾病的zhi療潛力?？偟膩碚f，膜片鉗技術(shù)是一種非常有用的實(shí)驗(yàn)方法，它為我們提供了深入研究細(xì)胞膜離子通道以及藥物作用機(jī)制的工具。芬蘭高通量全自動(dòng)膜片鉗電生理技術(shù)