穿孔膜片钳技术在离子通道电流研究中的应用

目的:传统的全细胞膜片钳技术在离子通道电流的记录中存在机械稳定性差,对细胞的损伤大,以及胞内液的被渗析影响与细胞内信号转导和离子通道调控有关的第二信使物质的正常运行。而穿孔全细胞膜片钳技术应用二性霉素B或制霉菌素在细胞膜上形成特定的孔道,选择性地允许一些离子和大分子物质,从而使细胞内环境保持相对稳定,在一定程度上弥补了上述缺陷,实验成功率也相应提高。本文就穿孔膜片钳技术在全细胞离子通道电流记录中的应用进行探讨。     

兔左室跨壁心肌细胞快钠电流和瞬间外向钾电流的异质性

目的进一步了解心室跨壁电生理异质性的细胞学机制。方法以酶解法分离兔左心室心外膜(Epi)、中层(M)和心内膜层(Endo)心肌细胞,应用膜片钳技术研究左心室钠电流(INa)和瞬间外向钾电流(Ito)的跨壁异质性。结果①三层细胞的INa均呈电压依赖性,当电压相同时M细胞的电流密度较大;M细胞的INa失活最快,与Epi、Endo相比P<0.05;三层细胞的INa灭活后再恢复曲线无明显差异。②三层细胞的Ito均呈电压依赖性激活过程,当电压相同时Epi细胞的电流密度较大;Epi的失活较快,M细胞的Ito灭活后再恢复未见明显变化。结论兔左室游离壁三层心肌细胞INa和Ito的分布及动力学特性存在异质性,这可能是动作电位形态差异及折返性心律失常发生的离子基础。     

牵张刺激对乳大鼠心房肌细胞瞬时外向钾电流和内向整流钾电流的影响

 目的：探究牵张刺激对乳鼠心房肌细胞瞬时外向钾电流（Ito）、内向整流钾电流（IK1）和动作电位时程（APD）的影响。方法：取1日龄SD乳大鼠心脏,分离、消化获得心房肌细胞。于细胞牵引装置培养24 h分组：对照组不予牵张刺激;牵张组予增加12%硅胶膜面积牵张刺激24 h。膜片钳全细胞记录方法记录细胞膜Ito、IK1和APD的变化。结果：在+60 mV刺激电压水平,牵张组Ito密度与对照组相比明显降低［(16±04）pA/pF vs (121±29) pA/pF,P<001］。在-120 mV刺激电压下,牵张组IK1密度较对照组增大［（-108± 08） pA/pF vs (-88±09)pA/pF,P<001］。牵张组动作电位复极50%（APD50）和复极90％（APD90）均较对照组明显缩短［(105±14）ms vs (155±24) ms,(300± 28) ms vs (563±36) ms,P<001］。结论：牵张刺激可降低乳大鼠心房肌细胞Ito密度,增大IK1密度,缩短APD,这可能是压力负荷增大致心房电重构的基础之一。     

采用细胞核记录技术记录TMCO1单通道电流性质

目的 TMCO1是一种新型的钙离子通道,与多种疾病有关.因其功能和性质尚不清楚,限制了对它的应用.研究TMCO1的性质,以利于疾病的治疗及药物的研究.方法 应用TMCO1质粒转染HeLa细胞,培养30 h,分离内质网(ER)细胞膜,再用电生理Patch单通道的方法 在不同细胞内外液中记录TMCO1的膜通道电流,最后采用...     

自动管电流调制技术在头颈部CTA中的应用

目的探讨头颈部CT血管成像(CTA)扫描中Z轴自动管电流调制技术(ATCM)对图像质量、辐射剂量的影响。方法86例头颈部CT增强血管成像的病例,采用常规扫描成像(固定管电流)和Z轴ATCM成像各43例。常规成像组中男性27例,女性16例;年龄39～70岁,平均年龄50岁。ATCM组中男性24例,女性19例;年龄41～72岁,平均年龄53岁。由2位有经验的影像专业人员分别评价图像质量,比较单次扫描的CT剂量加权指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)。结果在扫描范围、扫描参数(kV、mAs、p、TH等)、造影剂注射速率、注射部位完全相同的情况下,两种扫描方法的成像质量比较差异无统计学意义(P>0.05);采用Z轴ATCM的DLP是常规扫描成像法的0.74倍。结论采用Z轴ATCM能明显降低总曝光量和累计DLP,有效降低患者的辐射剂量。     

穿孔膜片钳记录猪冠状动脉平滑肌细胞K+电流技术初探

常规全细胞膜片钳模式形成的同时,细胞内液与电极液交换造成细胞内物质丢失,此现象对小细胞的影响更为明显。穿孔膜片钳技术使电极与细胞胞质之间保持电学连续性,它使细胞内环境保持稳定,利于研究胞内信息传导机制．并可改善常规全细胞膜片钳时破膜所造成的封接稳定性的破坏,有望提高实验的成功率。本研究报道应用此技术在猪冠状动脉平滑肌细胞上记录的全细胞K^ 电流和由大电导钙激活钾通道BKCa所介导的自发瞬时外向电流ISTOCs。     

心肌肽素抑制大鼠心室肌细胞瞬时外向钾电流

目的研究新药心肌肽素对大鼠心室肌细胞瞬时外向钾电流(Ito)的影响及其在离子通道水平的作用机制。方法用急性酶解法分离大鼠心室肌细胞,用标准的全细胞膜片钳技术,观察不同浓度的心肌肽素对Ito的影响。结果心肌肽素呈浓度依赖性抑制大鼠心室肌细胞Ito,心肌肽素浓度(mg/L)为10、50、100、250和500时分别使Ito降低(%)4、13、22、32和38。心肌肽素50 mg/L使Ito电流密度-电压曲线下移,但不改变曲线的形状,也不改变Ito稳态激活曲线。结论心肌肽素抑制大鼠心室肌细胞Ito,可能是其抗心律失常作用的机制之一。     

他莫昔芬抑制胶质瘤细胞系SHG-44增殖及钠通道电流

目的 研究他莫昔芬对SHG-44胶质瘤细胞的增殖及其细胞膜上钠通道电流的作用.方法 用四唑盐比色试验分析细胞活性,通过流式细胞仪检测细胞增殖和凋亡.以全细胞膜片钳法记录SHG-44细胞的钠通道电流.结果 加入他莫昔芬后,SHG-44细胞变老、脱落,细胞总数减少.他莫昔芬组G2/M期细胞较对照组增多,凋亡细胞比例增加.钠通道电流特性为内向电流、快速激活失活.他莫昔芬可剂量依赖性及电压依赖性阻断该电流.在0 mV时,8 μmol/L他莫昔芬对钠通道电流抑制率为69%.半数抑制浓度(IC50)为5.54 μmol/L.结论 他莫昔芬可明显阻断SHG-44胶质瘤细胞上的钠通道,这可能是其抑制胶质瘤细胞增殖的机制之一.     

Zn2+增强非洲爪蟾卵母细胞ATP-激活电流

目的研究Zn2 对非洲爪蟾卵母细胞ATP激活电流(IATP)的调制作用。方法用双电极电压钳技术记录不同浓度Zn2 对IATP的影响。结果Zn2 对IATP(尤其是D1部分)的影响有明显的浓度依赖性。3×10-5mol/L(30μmol/L)Zn2 可使IATP幅值增加(117.6±8.21)%,显著高于对照值(P<0.01);并使IATP量-效曲线左上移,但并不改变反应的最大幅值。结论Zn2 对ATP-激活电流调制效应可能是通过改变配体和受体的亲和力而实现的变构调制。     

丹皮酚对家兔心室肌细胞瞬时外向钾电流的抑制作用

目的 探讨丹皮酚(Paeonol,Pae)对家兔心室肌细胞瞬时外向钾电流(transient outward potassium current,Ito)及其动力学的影响.方法 用酶解法分离单个兔心室肌细胞.全细胞膜片钳技术记录Pae对兔心室肌细胞Ito的影响前后变化.结果 Pae 100 μg/ml作用心肌细胞5 min,可使Ito明显减小.指令电位为+50 mV时,可使Ito从(41.45±5.89)pA/pF减少到(8.97±2.78)pA/pF,两者之间有显著性差异(n=6,P＜0.01).冲洗15 min后,Ito部分恢复至(39.74±0.82)pA/pF(n=6,P＜0.01,与给药后比较),接近给药前的峰值,表明该药对Ito的抑制作用是可逆的.在50～400 μg/ml范围内,Pae对Ito的抑制作用表现为浓度依赖性,IC50的平均值为101.55 μg/ml.Pae 100 μg/ml使各膜电位水平下Ito减小,I-V曲线下移.Pae不改变Ito稳态激活动力学曲线.但使失活动力学曲线显著左移,即向超极化方向移动,50% Ito失活曲线点分别为(-45.3±3.5)mV和(-81.19±2.9)mV(n=8,P＜0.01),与对照组相比,差异有显著性.同时可使Ito失活后恢复时间延长,用药前后50% Ito恢复时间分别为(20.1±2.5)ms和(45.1±2.2)ms(n=8,P＜0.01),与对照组相比,有显著性差异.结论 Pae对家兔心室肌细胞Ito具有显著的抑制作用,这可能是Pae发挥抗心律失常作用的另一电生理基础.     

大鼠背根神经节神经元H~+-门控电流及其特征

目的:探讨大鼠背根神经节(DRG)神经元H+-门控电流(也称ASICs电流)及其特征;比较在SD大鼠DRG和三叉神经节(TG)神经元电流分布的异同。方法:在急性分离的大鼠DRG神经元上,采用全细胞膜片钳技术记录电流。结果:依据在pH5.0条件下记录的ASICs电流动力学特征,将急性分离的DRG神经元上的ASICs电流分为四类:T-型、S-型、B-型和O-型;并推断此四种电流类型在周围感觉神经元上分布的一般规律。结论:在SD大鼠DRG和TG神经元ASICs电流都是以"S"型电流为主。4种电流的激活动力学τon(0～63%上升时间)和细胞直径无明显相关性。     

丹皮酚对家兔心室肌细胞时外向钾电流的抑制作用

目的 探讨丹皮酚(Paeonol,Pae)对家兔心室肌细胞瞬时外向钾电流(transient outward potassium current,Ito)及其动力学的影响.方法 用酶解法分离单个兔心室肌细胞.全细胞膜片钳技术记录Pae对兔心室肌细胞Ito的影响前后变化.结果 Pae 100 μg/ml作用心肌细胞5 min,可使Ito明显减小.指令电位为+50 mV时,可使Ito从(41.45±5.89)pA/pF减少到(8.97±2.78)pA/pF,两者之间有显著性差异(n=6,P＜0.01).冲洗15 min后,Ito部分恢复至(39.74±0.82)pA/pF(n=6,P＜0.01,与给药后比较),接近给药前的峰值,表明该药对Ito的抑制作用是可逆的.在50～400 μg/ml范围内,Pae对Ito的抑制作用表现为浓度依赖性,IC50的平均值为101.55 μg/ml.Pae 100 μg/ml使各膜电位水平下Ito减小,I-V曲线下移.Pae不改变Ito稳态激活动力学曲线.但使失活动力学曲线显著左移,即向超极化方向移动,50% Ito失活曲线点分别为(-45.3±3.5)mV和(-81.19±2.9)mV(n=8,P＜0.01),与对照组相比,差异有显著性.同时可使Ito失活后恢复时间延长,用药前后50% Ito恢复时间分别为(20.1±2.5)ms和(45.1±2.2)ms(n=8,P＜0.01),与对照组相比,有显著性差异.结论 Pae对家兔心室肌细胞Ito具有显著的抑制作用,这可能是Pae发挥抗心律失常作用的另一电生理基础.     

过氧化氢对大鼠海马CA1区神经元钠电流的影响

目的与方法 :采用全细胞膜片钳技术研究过氧化氢 (H2 O2 )对急性分离的大鼠海马CA1区神经元钠电流的影响。结果 :①过氧化氢可剂量依赖地增大钠电流 ,剂量为 10 μmol/L和 10 0 μmol/L时 ,钠电流分别增大 4 8 0 %± 4 2 %和 88 2 %± 5 1% (n =10 )。② 10 μmol/L的H2 O2 不影响钠电流的激活过程 ,却非常显著地影响其失活过程 ,作用前后的半数失活电压分别为(- 6 4 5 8± 1 2 2 )mV和 (- 5 3 5 5± 0 94 )mV(n =10 ,P <0 0 1) ,但不改变失活曲线的斜率因子。结论 :H2 O2 作为体内氧化代谢产物可能与一些神经系统疾病的发生有关…     

点电流源激励下头颅球模型的电位分布解析算法研究

建立了头颅的球型仿真数学模型.用头皮、颅骨、脑脊髓和脑组织四层同心球结构仿真人体头颅.从拉普拉斯方程出发,用解析解的分离变量法求解头颅球模型在最外层(头皮层)表面施加点电流激励的情况下,各层的电位分布函数.根据电位分布的表达式,绘制出颅内的电位等位线图以及电流线图.分析了电流注入角度对电位分布和电流流向的影响.结果表明颅骨的低电导率对颅内的电位分布有很大的影响.研究结果可用于分析头部电阻抗成像等问题.     

心肌细胞的膜电流

心室肌动作电位的典型图形是有一很快的上冲,较长的平台和缓慢的复极化,这对心脏的功能作为一个血泵来说是十分重要的,它的形状可以通过许多因素,如神经——体液调节而发生变化,而且动作电位和心肌收缩有密切的关系,所以不少电生理学工作者对探讨心肌细胞在动作电位过程中的离子运动很感兴趣。近20年来进行了大量的心肌细胞电生理实验和理论研究,目的在于阐明心肌细胞兴奋时详细的离子运动机理。     

大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞的神经型烟碱受体电流(英文)

本实验采用膜片箝技术观察了神经生长因子分化 5～ 10 d的大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤 (PC12 )细胞上烟碱受体离子通道电流。在全细胞膜片箝条件下 ,当箝制电压为 -80 m V时 ,灌流乙酰胆碱 (ACh,3 0μmol/ L )诱发一内向电流 ,快速始发并衰减。此乙酰胆碱诱发电流 (IAch)随膜去极化和超级化而分别减小和增大 ,且被筒箭毒所阻断 ,可见此电流是由烟碱受体引起的。全细胞IACh呈较强的内向整流。其衰减相可被一双指数函数拟合 ,时间常数 (τ)分别在秒和分级。τf 对浓度的依赖性较τs强。 PC12细胞表面含有与交感神经元相似的烟碱受体 ,因此提供了一个交感神经元样的同源细胞株。它是研究神经烟碱受体调节的一个很好的模型系统     

大鼠骨髓间充质干细胞L-型钙通道的表达及电流检测

目的 探讨L-型钙通道基因和蛋白在骨髓间充质干细胞(MSCs)中的表达及离子电流,以进一步研究其在MSCs增殖和分化中的作用.方法 分离、培养和纯化大鼠骨髓间充质干细胞,细胞免疫荧光化学方法检测表面分子CD14、CD29、CD34,CD44、CD45、CD106的阳性率和L-型钙通道蛋白的表达;采用RT-PCR技术观察MSCs细胞中钙离子通道不同亚基α1C、α1D、α1G、α1H、α1S mRNA的表达;全细胞膜片钳技术记录单个细胞离子电流.结果细胞免疫荧光化学方法检测CD29、CD44、CD106阳性率在93%左右,CD14、CD34、CD45表达阴性.RT-PCR结果显示,可见L-型钙通道α1C亚基的mRNA高表达;但未见L-型钙通道α1D、α1S亚基和T-型钙通道的α1G、α1H亚基mRNA的表达.L-型钙通道蛋白(α1C)呈阳性表达.在36例细胞中16例细胞记录到电压依赖性内向电流,此电流激活电位-30 mV,最大激活电位为0～10 mV,可被nifedipine(10 μmol/L)阻断,细胞外液中以10 mmol/L Ba2 作为负载离子,记录的电流强度明显大于2 mmol/L Ca2 时,证实为L-型钙电流.结论 MSCs不仅有L-型钙通道的基因和蛋白的表达,并且具有功能电流.     

神经干细胞向神经元前体细胞分化过程中NMDA受体介导的电流变化

背景：NMDA受体是脑内主要的兴奋性氨基酸谷氨酸的特异性受体,参与中枢神经系统许多重要的生理和病理过程。 目的：观察体外培养的SD大鼠海马区的神经干细胞及神经前体细胞在发育过程中NMDA受体介导的全细胞电流的变化情况。 方法：应用细胞免疫化学方法观察神经干细胞的nestin以及分化1,3,7 d 神经前体细胞的βⅢ-tubulin表达情况。应用全细胞膜片钳技术在-60 mV钳制电压下记录神经干细胞和神经前体细胞电流。将神经干细胞和神经前体细胞和分为对照组和实验组,对照组加入无Mg2+的细胞外液;实验组加入10,20,50,100 μmol/L NMDA。 结果与结论：神经干细胞的NMDA受体未检测到介导电流产生;分化1,2 d的神经元前体细胞未检测到电流;分化3,7 d的神经元前体细胞能够检测到电流,随着NMDA剂量的增加电流也在增大;分化7 d的神经元前体细胞在相同剂量的NMDA诱导产生的电流较分化3 d的产生的电流大。提示：①实验中未检测到神经干细胞的NMDA介导电流产生。②神经前体细胞第3天时检测到NMDA介导电流。 ③随着神经前体细胞分化的进展,NMDA介导电流在增大。     

Baclofen对机械分离的大鼠海马锥体细胞GABA-激活电流的抑制作用

在机械分离的海马锥体细胞上,应用全细胞膜片钳技术。证明大多数细胞(88.5％,46／52)对GABA敏感。10-5-10-3mol／L的GABA引起一剂量依赖性、有明显去敏感作用的内向电流。预加3×10-5mol／L baclofen(GABAB受体的特异性激动剂)30 s后再加GABA,84.8％(39／46)的细胞GABA-激活电流被抑制,其中仅有一个细胞(2.2％,1／46)GABA-激活电流幅值增强,13％(6／46)的细胞GABA-激活电流幅值无变化。预加baclofen后,GABA-激活电流量-效曲线明显下移。预加baclofen前后IGABA量效曲线的Kd值非常接近(1.0×10-4 vsl.4×10-4 mol／L)。经saclofen预处理可消除baclofen对GABA-激活电流的抑制。这与我室以往在外周神经元上的研究结果一致。本文结果不仅证明了GABAA和GABAB受体在海马锥体细胞上的共存,而且也证明了GABAB受体激活后对GABAA受体功能抑制这一现象无论在外周或中枢神经系统均具有普遍性。     

锌对异丙肾上腺素致损豚鼠心室肌细胞钙通道电流的影响

本实验应用全细胞膜片钳技术从离子通道水平研究锌对心肌细胞保护作用机理。结果显示 (1)异丙肾上腺素 (ISO) 10 - 8mol L可使正常豚鼠心室肌细胞钙电流 (Ica)从 1383± 2 6 5pA增至 16 10± 2 70pA(P <0 0 5 ,n =6 )。 (2 )锌0 2mmol L可使正常豚鼠心室肌细胞Ica从 1383± 2 6 5pA减小到 70 7± 10 8pA(P <0 0 5 ,n =6 )。 (3)先加锌 0 2mmol L再加ISO 10 - 8mol L ,Ica幅值增加到 10 30± 2 5 0pA ,与ISO组相比差异显著 (P <0 0 5 ,n =6 )。提示微量元素锌可抑制因ISO引起的豚鼠心室肌Ica的增加。