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膜片钳技术在通道研究中的重要作用:1.与药物作用有关的心肌离子通道:心肌细胞通过各种离子通道对膜电位和动作电位稳态的维持而保持正常的功能。近年来,国外学者在人类心肌细胞离子通道特性的研究中取得了许多进展,使得心肌药理学实验由动物细胞模型向人心肌细胞成为可能。2.对离子通道生理与病理情况下作用机制的研究:通过对各种生理或病理情况下细胞膜某种离子通道特性的研究,了解该离子的生理意义及其在疾病过程中的作用机制。膜片钳技术本质上也属于电压钳范畴。苏州药理学离子通道网站

全细胞膜片钳模式下有电压钳记录和电流钳记录两种。电压钳记录的原理与电压钳技术相似,但有所不同:首先,全细胞电压钳记录只使用单根电极,但在电学效果上同时实现了电压钳制和电流记录。其次,电压钳记录的电极不细胞,对细胞造成的损伤较小,因而能用于小细胞如神经元的研究。电流钳记录则是通过钳制电极电流来测量膜电位。电流钳在本质上也是电压钳位,它将差分放大器的输出电流与指令电流相比较,然后将这个差动输出施加到放大器前级的倒相端,通过高速反馈使得同相端的电压与其相等,无论电极电流是否为零,都能从输出电压得到膜电位的准确数值。苏州药理学离子通道网站膜片钳系统有如下应用局限性:光能应用于悬浮细胞的纪录。

膜片钳记录的几种形式:细胞吸附膜片(cell-attached patch) 将两次拉制后经加热抛光的微管电极置于清洁的细胞膜表面上,形成高阻封接,在细胞膜表面隔离出一小片膜,既而通过微管电极对膜片进行电压钳制,高分辨测量膜电流,称为细胞贴附膜片。由于不破坏细胞的完整性,这种方式又称为细胞膜上的膜片记录。此时跨膜电位由玻管固定电位和细胞电位决定。因此,为测定膜片两侧的电位,需测定细胞膜电位并从该电位减去玻管电位。从膜片的通道活动看,这种形式的膜片是极稳定的,因细胞骨架及有关代谢过程是完整的,所受的干扰小。
膜片钳的数据如何处理:全细胞式膜片方式使细胞内与浴槽之间的漏流极少。电极本身阻抗(1~10mω)与细胞封接后的阻抗相比较低,这种低接触阻抗使单管电压钳容易实现。电极管内与细胞之间弥散交换与平衡快,因而容易控制细胞内液的成分。细胞钳记录的是许多通道的平均电流,有利于综合分析。如果有目的地将膜电位钳制在某一程度,可做到选择性抑制某些通道的活性而只记录某种通道电流的总和,并可在同一细胞上观察几种不同通道的情况。通过改变内部介质,如改变电极液成分,或在电极液中加入所需药物,通过渗透很快改变胞浆成分并达到平衡,该手段在全细胞记录中广泛应用。膜片钳放大器是整个实验系统中的中心,它可用来作单通道或全细胞记录。

膜片钳技术基本原理与特点:又由于玻璃微电极管径很小,其下膜面积光约1 μm2,在这么小的面积上离子通道数量很少,一般只有一个或几个通道,经这一个或几个通道流出的离子数量相对于整个细胞来讲很少,可以忽略,也就是说电极下的离子电流对整个细胞的静息电位的影响可以忽略,那么,只要保持电极内电位不变,则电极下的一小片细胞膜两侧的电位差就不变,从而实现电位固定另外,高阻封接技术还很大降低了电流记录的背景噪声,从而戏剧性地提高了时间、空间及电流分辨率,如时间分辨率可达10 μs、空间分辨率可达1平方微米及电流分辨率可达10-12 A。膜片钳使用操作流程及注意事项:实验结束后必须关闭实验室的水电。莆田细胞生物学膜片钳全细胞记录技术
膜片钳的数据如何处理:电极管内与细胞之间弥散交换与平衡快,因而容易控制细胞内液的成分。苏州药理学离子通道网站
膜片钳技术在通道研究中的重要作用:应用膜片钳技术可以直接观察和分辨单离子通道电流及其开闭时程、区分离子通道的离子选择性、同时可发现新的离子通道及亚型,并能在记录单细胞电流和全细胞电流的基础上进一步计算出细胞膜上的通道数和开放概率,还可以用以研究某些胞内或胞外物质对离子通道开闭及通道电流的影响等。同时用于研究细胞信号的跨膜转导和细胞分泌机制。结合分子克隆和定点突变技术,膜片钳技术可用于离子通道分子结构与生物学功能关系的研究。苏州药理学离子通道网站
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