日本細胞膜片鉗電生理技術

離子通道是一種特殊的膜蛋白，它橫跨整個膜結構，是細胞內部與部外聯系的橋梁和細胞內外物質交換的孔道，當通道開放時。細胞內外的一些無機離子如Na，kCa等帶電離子可經通道順濃度梯度或電位梯度進行跨膜擴散，從而形成這些帶電離子在膜內外的不同分布態(tài)勢，這種態(tài)勢和在不同狀態(tài)下的動態(tài)變化是可興奮細胞靜息電位和動作電的基礎。這些無機離子通過離子通道的進圍所產生的電活動是生命活動的基礎，只有在此基礎上才可能有腺體分泌、肌肉收縮、基因表達、新陳代謝等生命活動。離子通道結構和功能障礙決定了許多疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此，了解離子通道的結構、功能以及結構與功能的關系對于從分子水平深入探討某些疾病的病理生理機制、發(fā)現特異藥物或措施等均具有十分重要的理論和實際意義。離子通道的近代觀念源于Hodgkin、Huxley、Katz等人在20世紀30—50年代的開創(chuàng)性研究。日本細胞膜片鉗電生理技術

膜片鉗技術發(fā)展至今，已經成為現代細胞電生理的常規(guī)方法，它不僅可以作為基礎生物醫(yī)學研究的工具，而且直接或間接為臨床醫(yī)學研究服務。目前膜片鉗技術廣泛應用于神經（腦）科學、心血管科學、藥理學、細胞生物學、病理生理學、中醫(yī)藥學、植物細胞生理學、運動生理等多學科領域研究。隨著全自動膜片鉗技術（Automaticpatchclamptechnology）的出現，膜片鉗技術因其具有的自動化、高通量特性，在藥物研發(fā)、藥物篩選中顯示了強勁的生命力。德國雙分子層膜片鉗參數膜片鉗技術已成為研究離子通道的"金標準"。

對藥物作用機制的研究，在通道電流記錄中，可分別于不同時間、不同部位（膜內或膜外）施加各種濃度的藥物，研究它們對通道功能的可能影響，了解那些選擇性作用于通道的藥物影響人和動物生理功能的分子機理。這是目前膜片鉗技術應用普遍的領域，既有對西藥藥物機制的探討，也普遍用在重要藥理的研究上。如開麗等報道細胞貼附式膜片鉗單通道記錄法觀測到人參二醇組皂苷可控制正常和“缺血”誘導的大鼠大腦皮層神經元L-型鈣通道的開放，從而減少鈣內流，對缺血細胞可能有保護作用。陳龍等報道采用細胞貼附式單通道記錄法發(fā)現烏頭堿對培養(yǎng)的Wistar大鼠心室肌細胞L-型鈣通道有阻滯作用。

膜片鉗技術是1976年由諾貝爾獎得主Neher和Sakmann發(fā)展起來的一種記錄胞膜離子通道電生理活動的技術。該技術的應用將細胞水平和分子水平的生理學研究聯系在一起，已成為現代細胞電生理研究的常規(guī)方法，廣泛應用于生物、生理、病理、藥理、神經科學、植物和微生物等領域并取得了豐碩的研究成果。膜片鉗技術點燃了細胞和分子水平的生理學研究的**之火,與基因克隆技術(genecloning)并駕齊驅,給生命科學研究帶來了巨大的前進動力。鈣成像技術被廣泛應用于實時監(jiān)測神經元、心肌以及多種細胞胞內鈣離子的變化，從而檢測神經元、心肌的活動情況。這些技術是人們觀測神經以及多種細胞活動為直接的手段，現已發(fā)展為生命科學研究的熱點，也是國家自然科學基金等鼓勵申報的重要領域。膜片鉗技術實現了小片膜的孤立和高阻封接的形成。

膜片鉗技術與其它技術相結合Neher等**將膜片鉗技術與Fura2熒光測鈣技術結合，同時進行如細胞內熒光強度、細胞膜離子通道電流及細胞膜電容等多指標變化的快速交替測定，這樣便可得出同一事件過程中，多種因素各自的變化情況，進而可分析這些變化間的相互關系。Neher將可光解出鈣離子的鈣螯合物引入膜片鉗技術，進而可以定量研究鈣離子濃度與分泌率的關系及比較大分泌率等指標。他又創(chuàng)膜片鉗的膜電容檢測與碳纖電極電化學檢測聯合運用的技術。之后又將光電聯合檢測技術與碳纖電極電化學檢測技術首先結合起來。這種結合既能研究分泌機制，又能鑒別分泌物質，還能互相彌補各單種方法的不足。Eberwine等于1991年首先將膜片鉗技術與RT-PCR技術結合起來運用，可對形態(tài)相似而電活動不同的結果作出分子水平的解釋，從此開始了膜片鉗與分子生物學技術相結合的時代∶基因重組技術，膜通道蛋白重建技術。全細胞膜片鉗記錄是應用較早，也是普遍的鉗位技術。日本細胞膜片鉗電生理技術

脂質層電導很低，由于雙分子層的結構特點，形成了細胞的膜電容，通道蛋白開閉狀況主要決定了膜電導的數值。日本細胞膜片鉗電生理技術

膜片鉗技術原理：膜片鉗技術是用玻璃微電極吸管把只含1-3個離子通道、面積為幾個平方微米的細胞膜通過負壓吸引封接起來（見右圖），由于電極前列與細胞膜的高阻封接，在電極前列籠罩下的那片膜事實上與膜的其他部分從電學上隔離，因此，此片膜內開放所產生的電流流進玻璃吸管，用一個極為敏感的電流監(jiān)視器（膜片鉗放大器）測量此電流強度，就單一離子通道電流膜片鉗技術的建立，對生物學科學特別是神經科學是一資有重大意義的變革。這是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細胞膜單一的（或多個的離子通道分子活動的技術。些技術的出現自然將細胞水平和分子水平的生理學研究聯系在一起，同時又將神經科學的不同分野必然地融匯在一起，改變了既往各個分野互不聯系、互不滲透，阻礙人們較全認識能力的弊端。這一技術的發(fā)現和基因克隆技術并架齊驅，給生命科學研究帶來了巨大的前進動力。日本細胞膜片鉗電生理技術

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