大鼠海马神经干细胞外向电压门控性钾通道的电生理特性

目的 研究大鼠海马源神经干细胞(NSC)外向电压门控性钾通道(Kv)的电生理特性.方法 利用无血清培养、单细胞克隆技术,体外培养SD大鼠海马组织源NSC.以免疫细胞化学方法对NSC及其分化后的子代神经细胞进行鉴定.应用膜片钳技术全细胞模式记录不同外向Kv通道的电生理特性.结果 体外培养SD大鼠海马组织源NSC表达巢蛋白(nestin),在体外可诱导分化产生分别表达Tuj1和GFAP的细胞.全细胞膜片钳可记录到三种外向Kv通道:一种缓慢激活的、对四乙基胺(TEA)敏感的延迟整流钾电流(IDR);一种快速激活和失活、可被4-氨基吡啶(4-AP)阻断的外向瞬时钾电流(IA),其在+20 mV和+50 mV的电流密度分别为11 pA/pF±3 pA/pF和29 pA/pF ±7 pA/pF(标本数=11);一种可被iberiotoxin(IbIX)抑制的大电导钙激活钾通道(BKCa),钳制电位+80mV时,加入100 nM IbTX前后的电流密度分别为56 pA/pF ±4 pA/pF和45 pA/pF±4 pA/pF(标本数=6.P＜0.05).结论 体外培养的未分化状态下SD大鼠海马源NSC至少含有IDR、IA和BKCa三种外向Kv通道.     

G蛋白对阿片受体调节延迟整流钾通道的影响

目的观察G蛋白在阿片受体激动剂对钾通道的双相调节中所起的作用。方法利用膜片钳技术(patchclamp),采用全细胞记录方式,观察在电极液中分别加入G蛋白稳定抑制剂(GDPβS)、百日咳毒素(PTX)、二磷酸核苷酸激酶(NDPK)及环磷酸腺苷(cAMP)后,对阿片受体激动剂调节NG108-15细胞膜延迟整流钾通道作用的影响。结果(1)GDPβS能够阻断高浓度δ-阿片受体选择性激动剂(DPDPE)对钾电流的兴奋作用及低浓度DPDPE对钾电流的抑制作用(P<0.05)。(2)高浓度DPDPE对钾电流的兴奋性调节作用完全被PTX阻断(P<0.05),而霍乱毒素CTX对DPDPE对钾电流的双相调节作用无影响。(3)尿苷二磷酸(UDP)能够阻断NDPK对高浓度阿片受体激动剂对细胞膜钾通道兴奋性调节作用,而UDP对低浓度阿片受体激动剂的抑制作用无影响。(4)cAMP对高浓度阿片受体激动剂具有调节作用(P<0.05),而对低浓度阿片受体激动剂的抑制作用无影响。结论阿片受体对NG108-15细胞膜上延迟整流钾通道具有双相调节作用,其中高浓度激动剂引起的兴奋作用可能由Gi/o介导,并与cAMP有关,而其抑制作用可能是由G蛋白βγ亚单位直接作用。     

大鼠海马锥体神经元延迟整流钾电流的发育变化

目的 研究大鼠海马锥体细胞延迟整流钾电流(Ik)在出生后不同发育阶段的变化.方法 采用膜片钳全细胞记录模式比较3个不同年龄组,即出生后7～10天(P7-10组)、25～30天(P25-30组)和56～60天(P56-60组)Wistar大鼠急性分离的海马锥体神经元Ik的变化及通道动力学和药理学特征.结果 随着动物的发育,Ik的电流密度上调,由p-10的(32±13)pA/pF逐渐增加到P25-30的(54±20)pA/pF和P56-60的(70±18)pA/pF.随年龄增大,Ik的激活曲线左移,其半数最大激活电位(V1/2)由-12.2mV逐渐增加到-17.8 mv,而斜率因子无明显变化.四乙铵(TEA)可剂量依赖性地抑制Ik,其中P7-10组的Ik对低浓度的TEA(2和5mmol/L)较P25-30及P56-60组更敏感.结论 在大鼠海马锥体神经元的发育过程中Ik逐渐增加,并伴有通道激活动力学和药理学特性的改变.上述变化可能与海马锥体神经元的成熟以及认知功能的日益完善有关.     

δ阿片受体激动剂对NGl08—15细胞延迟整流钾通道的双向调节作用

目的 观察δ阿片受体激动剂DPDPE对NGl08—15细胞膜上延迟整流钾通道的调节作用。方法 将NGl08—15细胞膜电位钳制在—90mV,给予时程为150ms的阶跃脉冲刺激,由—50mV逐渐增至 80mV,每次递增10mV,记录到一系列外向延迟整流钾电流,记录给予不同浓度S阿片受体激动剂DPDPE前后的钾电流变化,比较其作用与给药浓度的关系,同时观察阿片受体拮抗剂纳洛酮(NAL)和特异性δ阿片受体拮抗剂纳曲酮(NTI)对δ阿片受体激动剂DPDPE的阻断效应。结果 δ阿片受体激动剂DPDPE在高浓度(≥10^-6mo1/L)时,对钾通道产生兴奋性作用;而低浓度(≤10^-7mol/L)时,对延迟整流钾通道产生抑制作用,且作用均随着时间的延长而逐渐增强。结论 δ阿片受体激动剂DPDPE对延迟整流钾通道的作用具有双向调节作用。     

δ阿片受体激动剂对NG108-15细胞延迟整流钾通道的双向调节作用

目的观察δ阿片受体激动剂DPDPE对NG108-15细胞膜上延迟整流钾通道的调节作用.方法将NG108-15细胞膜电位钳制在-90mV,给予时程为150ms的阶跃脉冲刺激,由-50mV逐渐增至+80mV,每次递增10mV,记录到一系列外向延迟整流钾电流,记录给予不同浓度δ阿片受体激动剂DPDPE前后的钾电流变化,比较其作用与给药浓度的关系,同时观察阿片受体拮抗剂纳洛酮(NAL)和特异性δ阿片受体拮抗剂纳曲酮(NTI)对δ阿片受体激动剂DPDPE的阻断效应.结果δ阿片受体激动剂DPDPE在高浓度(≥10-6mol/L)时,对钾通道产生兴奋性作用;而低浓度(≤10-7mol/L)时,对延迟整流钾通道产生抑制作用,且作用均随着时间的延长而逐渐增强.结论δ阿片受体激动剂DPDPE对延迟整流钾通道的作用具有双向调节作用.     

褪黑激素对新生大鼠海马神经元延迟整流钾电流的影响

目的 用膜片钳技术观察褪黑激素对电压门控性延迟整流钾电流(Ik)的影响,探讨褪黑激素在中枢神经系统的作用机制及其生物学意义.方法 选择7～12 d原代培养的新生Wistar大鼠海马锥体神经元,用膜片钳电压钳全细胞记录模式观察Ik的基本电生理特点,并观察不同浓度褪黑激素,包括1、10、100 nmol/L、1、10、100 μmol/L和1 mmol/L对Ik的幅度及动力学特性的影响.结果 利用海马锥体神经元的钾电流对4-AP、TEA的敏感性及电生理特性的不同可分离出激活、失活缓慢,具有强烈外向整流特性的延迟整流钾电流.褪黑激素对海马锥体神经元Ik的影响是快速、可逆、呈电压依赖性的,但对其激活曲线没有影响.褪黑激素对Ik的作用具有浓度依赖性.1～100nmoI/L的褪黑激素可逐渐递增地增加Ik幅度;1～100 μmol/L褪黑激素对Ik的增加程度随浓度增加而增大,而1 mmol/L褪黑激素的增加程度却减小.结论 褪黑激素可逆地增强体外培养新生大鼠海马神经元的Ik电流,这或许参与了神经元损伤和记忆损害的某些环节.     

甲状腺素诱导的豚鼠肥厚心肌中快速激活的延迟整流钾电流和内向整流钾电流离子通道特征

在甲状腺素诱导的豚鼠心肌肥厚模型上,采用膜片钳全细胞技术,研究病变心肌细胞APD,Ikr及Ik1离子通道特征,以及药物治疗后其离子通道的改变。结果表明,肥厚心肌细胞APD明显缩短,静息电位及动作电位幅度不变,Ikr及Ik1均显著增加,反转电位不变。经propranolol治疗后,心肌APD,Ikr及Ik1均有明显改善,不影响Ikr的反转电位,但使Ik1反转电位向负的方向偏移。以上结果提示,甲状腺素诱发的心肌肥厚加重心律失常的严重性与增加Ikr及Ik1有关,作用多通道的复合型抗心律失常药有较好的治疗作用。     

无镁诱导培养大鼠海马神经元癫痫放电模型中延迟整流钾电流的变化

 摘要：目的 利用无镁细胞外液诱导原代培养大鼠海马神经元癫痫放电模型来检测延迟整流钾电流的变化。方法 采用新生24h内Wistar大鼠,分离海马神经元进行原代培养。体外培养至12-16d时,无镁细胞外液处理神经元3h并恢复正常细胞外液,应用全细胞膜片钳技术记录神经元的放电情况及延迟整流钾电流。结果 无镁处理后的神经元存在自发的“癫痫样”放电;无镁诱导可使神经元延迟整流钾电流增大。结论 延迟整流钾电流增大可能与无镁诱导体外培养大鼠海马神经元自发异常放电的基础病理机制相关。     

粉防己碱对豚鼠心室肌细胞延迟整流钾通道的影响

应用膜片钳全细胞记录技术研究了粉防己碱（ｔｅｔｒａｄｒｉｎｅ,Ｔｅｔ）对豚鼠心室肌细胞延迟整流钾电流（Ｉｋ）的影响。结果发现：（１）Ｔｅｔ１０－６ｍｏｌ／Ｌ对心室肌细胞Ｉｋ的外向部分有显著的激活作用。（２）Ｔｅｔ对Ｉｋ外向部分的激活作用呈剂量依赖性。阈浓度为３×１０－８ｍｏｌ／Ｌ,最大有效浓度为３×１０－５ｍｏｌ／Ｌ。（３）Ｔｅｔ使心室肌细胞Ｉｋ的外向部分呈时间依赖性增加。结果提示：Ｔｅｔ对Ｉｋ的外向部分有激活作用,这种激活作用可能是其降低心肌收缩力、抗高血压和抗心律失常的作用机制之一。     

Electrophysiological properties of delayed rectifier outward K+ currents in the differentiation and development of hippocampal neural stem cells

OBJECTIVE: To study the developmental electrophysiological properties of delayed rectifier outward K+ currents (IDR) in undifferentiated NSC and NSC-derived neurons at various time points of adult SD rat hippocampus in vitro. METHODS: Neural stem cells were isolated from the hippocampus of adult SD rats with serum-free incubation and single-cell cloning technique. Electrophysiological recordings of IDR were performed using whole-cell patch clamp. RESULTS: The current density of IDR increased in NSC-derived neurons DIV 0-6 d whereas remained constant in DIV > 6 d. The current density of IDR at +50 mV was 45 pA/pF +/- 4 pA/pF and 56 pA/pF +/- 10 pA/pF in undifferentiated NSCs and NSC-derived neurons DIV 0-6 d respectively (n = 9). The activation process of IDR was also altered in DIV 0-6 d whereas remained constant in DIV > 6 d. The positive shift in steady-state activation curve of IDR revealed an increase of V1/2, however the slope factors K remained unchanged. V1/2 was 9 mV +/- 3 mV and 12 mV +/- 3 mV in undifferentiated NSCs and NSC-derived neurons DIV 0-6 d respectively (n = 9, P < 0.05). The inactivation properties of IDR were not altered before and after differentiation. CONCLUSION: Electrophysiological characteristics of IDR were all altered in DIV 0-6 d, suggesting the essential role of IDR in neurogenesis and early stage of differentiation/development process is very important for the functional mature of neuron.     

大鼠纹状体神经元的延时整流钾离子单通道

用膜片钳技术对培养的纹状体神经元胞体上的电压依赖性钾离子通道进行了研究。在细胞贴附式下，去极化可激活一个电导为５０ｐＳ的外向钾离子单通道。５０ｐＳＫ＋通道的特性表明该通道属于延时整流型钾通道。     

心脉隆注射液对新生SD大鼠海马神经干细胞增殖分化的影响

目的初步探讨心脉隆注射液对新生SD大鼠海马神经干细胞增殖分化作用的影响。方法分离新生SD大鼠海马组织,采用无血清及单克隆培养方式获得大量神经干细胞,将不同浓度心脉隆注射液加入第3代神经干细胞单细胞悬液中有血清贴壁培养并分实验组和对照组,应用免疫荧光及细胞化学染色检测Nestin、5-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)、微管相关蛋白2(MAP-2)、胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达,计算MAP-2阳性细胞百分率。四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法观察心脉隆注射液对神经干细胞增殖能力的影响。结果海马NSCs在分化后,各心脉隆注射液干预组MAP-2阳性细胞比例均较空白对照组增高(P<0.05),MTT结果显示培养5 d后各药物组NSCs增殖能力均较对照组增强(P<0.05)。结论心脉隆注射液具有促进神经干细胞增殖并向神经元方向分化的作用。     

氯胺酮对大鼠海马神经元瞬间外向钾电流的抑制作用

目的：观察氯胺酮对大鼠海马锥体神经元瞬间外向钾电流（I_A）的影响。方法：酶消化法急性分离Wistar大鼠海马锥体神经元,采用全细胞膜片钳技术测定I_A。加用不同浓度（10、30、100、300和1 000 μmol/L）氯胺酮后,计算I_A抑制率,建立氯胺酮的浓度-效应曲线,选择30 μmol/L氯胺酮作I_A稳态激活（及失活）曲线。结果：10 μmol/L的氯胺酮对I_A的电流幅度无影响;30、100、300和1 000 μmol/L的氯胺酮对I_A的电流幅度抑制率分别为（11±2）%、（22±3）%、（45±5）%和(53±5)%。IC₅₀为（130±24）μmol/L, Hill系数为1.19±0.56。30 μmol/L氯胺酮使激活曲线的半数最大激活膜电位（V _{1/ 2}）从（-8.70±0.13） mV 移动到 （-11.2±2.10） mV (n=8, P<0.05), K从（15.0±4.6） mV移动到（17.6±5.7）mV (n=8, P>0.05);失活曲线的V _1/2从（-75.53±7.98） mV移动到（-91.94±11.85） mV（n=8, P < 0.05）,K从（10.5±2.2） mV移动到（8.0±1.2） mV（n=8, P>0.05）。30 μmol/L氯胺酮使I_A的激活和失活曲线均向超极化方向明显移动。 结论： 临床浓度的氯胺酮能够同时加速I_A的激活和失活过程,但加速I_A失活的能力大于其加速I_A激活的能力。氯胺酮对中枢神经系统的作用可能与I_A抑制有关。     

甲基汞对豚鼠耳蜗外毛细胞外向钾电流的影响

目的：观察甲基汞对豚鼠耳蜗外毛细胞侧膜K+电流的影响,探讨甲基汞耳毒性的离子机制。 方法：采用全细胞膜片钳技术分别观察汞污染度为1/1000 LD₅₀ 、1/100 LD ₅₀、1/10 LD₅₀对外毛细胞Ca²⁺敏感外向I_K（Ca）电流的影响。 结果：汞中毒后I_K（Ca）幅值分别为（1.48±0.28）、（1.36±0.16） 和（1.22±0.13）nA,与正常对照组相比分别下降了8%、16%和25%（P<0.05）。 结论：甲基汞以浓度依赖方式抑制Ca2+敏感的外向K+电流,使I_K(Ca)幅值降低,最后导致听觉机能下降。这可能是甲基汞中毒的耳毒性机制之一。     

异丙酚对大鼠海马神经元低电压激活钙电流的抑制作用

目的：观察异丙酚对大鼠海马锥体神经元低电压激活钙电流［low-voltage-activated calcium currents, I _Ca(LVA) ］的影响。方法：培养Wistar大鼠海马锥体神经元,采用全细胞膜片钳技术测定I _Ca(LVA) 。加用不同浓度（3、10、30、100、300 μmol/L）异丙酚后,计算I _Ca(LVA)抑制率,建立异丙酚的浓度-效应曲线,选择20 μmol/L异丙酚作I_Ca(LVA)的激活及失活曲线。结果：3 μmol/L的异丙酚对I _Ca(LVA)的电流幅度无影响;10、30、100、300 μmol/L的异丙酚对I _Ca(LVA)的电流幅度抑制率分别为(12.6±4.1)%、(29.2±5.7)%、(36.6±5.3)%、(31.6±2.6)%。拟合后的浓度-效应曲线的IC₅₀为16.8 μmol/L,Hill系数为0.15。激活曲线的半数最大激活膜电位（V _1/2）由(-10±1) mV 移动到(-11±2) mV;K分别为12±1和8±1;失活曲线的V _1/2分别为(-25±1) mV和(-25±5) mV,K分别为15±1和16±3。20 μmol/L异丙酚均未使I _Ca(LVA)的激活曲线及稳态失活曲线发生明显移动。结论：异丙酚对I _Ca(LVA)通道有抑制作用,异丙酚对中枢神经系统的麻醉作用可能与I _Ca(LVA)抑制有关。     

1-磷酸鞘氨醇对豚鼠心室肌细胞单通道延迟整流钾电流的影响

目的： 观察1-磷酸鞘氨醇（S1P）对豚鼠心室肌细胞单通道延迟整流钾电流的影响,探讨S1P在室性心律失常中的作用。方法： Langendorff离体心脏逆向灌流法分离豚鼠心室肌细胞,随机选取心室肌细胞分为正常对照组、S1P(2.2 μmol·L^-1)组及S1P(2.2 μmol·L^-1)+Suramin（200 μmol·L^-1）组。应用细胞贴附式记录方式记录心室肌细胞延迟整流钾电流（I_K）。结果：细胞贴附式记录及通道动力学分析 ,S1P组心室肌细胞通道开放时间及开放概率明显低于正常对照组(P<0.05),关闭时间明显高于正常对照组（P<0.05）;S1P+Suramin组通道开放时间、开放概率以及关闭时间与正常对照组比较差异无显著性（P>0.05）。结论： S1P抑制心室肌细胞延迟整流钾电流外流,该作用通过缩短开放时间、延长关闭时间、降低开放概率实现,且通过膜受体介导。     

Up-regulation of the transient A-type K+ current (IA) in the differentiation of neural stem cells of the early postnatal rat hippocampus

Background Neural stem cells （NSCs） not only are essential to cell replacement therapy and transplantation in clinical settings, but also provide a unique model for the research into neurogenesis and epigenesis. However, little attention has been paid to the electrophysiological characterization of NSC development. This work aimed to identify whether the morphological neuronal differentiation process in NSCs included changes in the electrophysiological properties of transient A-type K^＋ currents （IA）. Methods NSCs were isolated from early postnatal rat hippocampus and were multiplied in basic serum-free medium containing basic fibroblast growth factor. Potassium currents were investigated and compared using whole-cell patch-clamp techniques and one-way analysis of variance （ANOVA）, respectively. Results Compared with NSC-derived neurons, cloned NSCs （cNSCs） had a more positive resting membrane potential, a higher input resistance, and a lower membrane capacitance. Part of cNSCs and NSC-derived neurons possessed both delayed-rectifier K^＋ currents （IDR） and IA, steady-state activation of IA in cNSCs （half-maximal activation at （21.34=L-4.37） mV） occurred at a more positive voltage than in NSC-derived neurons at 1-6 days in vitro （half-maximal activation at （12.85=L-4.19） mV）. Conclusions Our research revealed a developmental up-regulation of the IA component during differentiation of postnatal NSCs. Together with the marked developmental up-regulation of IDR in vitro neuronal differentiation we have previously found, the voltage-gated potassium channels may participate in neuronal maturation process.