德國(guó)膜片鉗細(xì)胞功能特性

膜片鉗技術(shù)的發(fā)展∶全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)（Automated patch clamp technique）的出現(xiàn)標(biāo)志著膜片鉗技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)嶄新階段，從這個(gè)意義上說(shuō)，前面所講的膜片鉗技術(shù)我們稱(chēng)之為傳統(tǒng)膜片鉗技術(shù)（ Traditional patch clamp technique），傳統(tǒng)膜片鉗技術(shù)每次只能記錄一個(gè)細(xì)胞（或一對(duì)細(xì)胞），對(duì)實(shí)驗(yàn)人員來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)耗時(shí)耗力的工作，不適合在藥物開(kāi)發(fā)初期和中期進(jìn)行大量化合物的篩選，也不適合需要記錄火量細(xì)胞的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究。全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)的出現(xiàn)在很大程度上解決了這些問(wèn)題，它不僅通量高，一次能記錄幾個(gè)甚至幾十個(gè)細(xì)胞，而且從找細(xì)胞、形成封接、破膜等整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，免除了這些操作的復(fù)雜與困難。這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得膜片鉗技術(shù)的工作效率提高了!全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)采用的標(biāo)本必須是懸浮細(xì)胞，像腦片這類(lèi)標(biāo)本無(wú)法采用。此外，全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)只能進(jìn)行全細(xì)胞記錄模式、穿孔膜片鉗記錄模式以及細(xì)胞貼附式單通道記錄模式，而不能進(jìn)行其他模式的記錄。Neher將膜片鉗技術(shù)與Fura 2 熒光測(cè)鈣技術(shù)結(jié)合。德國(guó)膜片鉗細(xì)胞功能特性

這一設(shè)計(jì)模式似乎幾十年都沒(méi)有改變過(guò)，作為一個(gè)有著近20年膜片鉗經(jīng)驗(yàn)的科研工作者，記得自己進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室次看到的放大器就差不多是這樣，也不覺(jué)得還會(huì)有什么變化。直到筆者在19年訪問(wèn)歐洲的一個(gè)同樣做電生理的實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了這樣一款獨(dú)特的放大器，讓筆者眼前一亮，這款放大器從前置放大器出來(lái)的線(xiàn)竟然就直接連接在了電腦上，當(dāng)筆者問(wèn)他們放大器和數(shù)模呢？他們說(shuō)，你看到的就是全部了，所以的部件都包含在了這個(gè)前置放大器中。多通道膜片鉗蛋白質(zhì)分子水平封接是膜片鉗記錄的關(guān)鍵步驟之一。

電壓鉗的缺點(diǎn)∶電壓鉗技術(shù)目前主要用于巨火細(xì)胞的全細(xì)胞電流研究，特別在分子克隆的卵母細(xì)胞表達(dá)電流的鑒定中發(fā)揮其它技術(shù)不能替代的作用。但也有其致命的弱點(diǎn)1、微電極需刺破細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，以致造成細(xì)胞漿流失，破壞了細(xì)胞生理功能的完整性;2、不能測(cè)定單一通道電流。因?yàn)殡妷恒Q制的膜面積很大，包含著大量隨機(jī)開(kāi)放和關(guān)閉著的通道，而且背景噪音大，往往掩蓋了單一通道的電流。3、對(duì)體積小的細(xì)胞（如哺乳類(lèi)***元，直徑在10-30μm之間）進(jìn)行電壓鉗實(shí)驗(yàn)，技術(shù)上有更大的困難。由于電極需插入細(xì)胞，不得不將微電極的前列做得很細(xì)，如此細(xì)的前列致使電極阻抗很大，常常是60～-8OMΩ或120～150MΩ（取決于不同的充灌液）。這樣大的電極阻抗不利于作細(xì)胞內(nèi)電流鉗或電壓鉗記錄時(shí)在短時(shí)間（0.1μs）內(nèi)向細(xì)胞內(nèi)注入電流，達(dá)到鉗制膜電壓或膜電流之目的。再者，在小細(xì)胞上插入的兩根電極可產(chǎn)生電容而降低測(cè)量電壓電極的反應(yīng)能力。

ePatch的設(shè)計(jì)的一些亮點(diǎn)還包括：可以在軟件中伴隨數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄，你不用再專(zhuān)門(mén)拿一個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄本了，也不用再擔(dān)心本本上記錄的內(nèi)容找不到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)了，系統(tǒng)會(huì)把他們一一對(duì)應(yīng)起來(lái)。電壓電流刺激模式的編輯更為傻瓜，眾多的模塊，直接拖拽就可以，還伴隨著示例圖，讓你對(duì)你編輯的程序一目了然。實(shí)時(shí)的全細(xì)胞參數(shù)估算，包括封接電阻，膜電容，膜電阻等重要參數(shù)強(qiáng)大的在線(xiàn)分析功能，包括電壓鉗模式下的I/V graph，event detection，F(xiàn)FT，以及電流鉗模式下的AP threshold detection，AP frequency，AP slope等數(shù)據(jù)可保存成多種格式，你要是個(gè)程序達(dá)人，可以支持使用Matlab進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如果沒(méi)有這樣的經(jīng)驗(yàn)也沒(méi)有問(wèn)題，數(shù)據(jù)可以保存成.abf用的Clampfit直接分析。由此形成了一門(mén)細(xì)胞學(xué)科—電生理學(xué)，即是用電生理的方法來(lái)記錄和分析細(xì)胞產(chǎn)生電的大小和規(guī)律的科學(xué)。

1937年，Hodgkin和Huxley在烏賊巨大神經(jīng)軸突細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)電記錄，獲1963年Nobel獎(jiǎng)1946年，凌寧和Gerard創(chuàng)造拉制出前列直徑小于1μm的玻璃微電極，并記錄了骨骼肌的電活動(dòng)。玻璃微電極的應(yīng)用使的電生理研究進(jìn)行了重命性的變化。Voltageclamp（電壓鉗技術(shù)）由Cole和Marmont發(fā)明，并很快由Hodgkin和Huxley完善，真正開(kāi)始了定量研究，建立了H一H模型（膜離子學(xué)說(shuō)），是近代興奮學(xué)說(shuō)的基石。1948年，Katz利用細(xì)胞內(nèi)微電極技術(shù)記錄到了終板電位;1969年，又證實(shí)N—M接觸后的Ach以"量子式"釋放，獲1976年Nobel獎(jiǎng)。1976年，德國(guó)的Neher和Sakmann發(fā)明PatchClamp（膜片鉗）。并在蛙橫紋肌終板部位記錄到乙酰膽堿引起的通道電流?，F(xiàn)代膜片鉗技術(shù)是在電壓鉗技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。芬蘭多通道膜片鉗技術(shù)

不同的全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)所采用的原理也不完全相同。德國(guó)膜片鉗細(xì)胞功能特性

與藥物作用有關(guān)的心肌離子通道，心肌細(xì)胞通過(guò)各種離子通道對(duì)膜電位和動(dòng)作電位穩(wěn)態(tài)的維持而保持正常的功能。近年來(lái)，國(guó)外學(xué)者在人類(lèi)心肌細(xì)胞離子通道特性的研究中取得了許多進(jìn)展，使得心肌藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)由動(dòng)物細(xì)胞模型向人心肌細(xì)胞成為可能。對(duì)離子通道生理與病理情況下作用機(jī)制的研究，通過(guò)對(duì)各種生理或病理情況下細(xì)胞膜某種離子通道特性的研究，了解該離子的生理意義及其在疾病過(guò)程中的作用機(jī)制。如對(duì)鈣離子在腦缺血神經(jīng)細(xì)胞損害中作用機(jī)制的研究表明，缺血性腦損害過(guò)程中，Ca2+介導(dǎo)現(xiàn)象起非常重要的作用，缺血缺氧使Ca2+通道開(kāi)放，過(guò)多的Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)就出現(xiàn)Ca2+超載，導(dǎo)致神經(jīng)元及細(xì)胞膜損害，膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能障礙，嚴(yán)重的可使神經(jīng)元壞死。德國(guó)膜片鉗細(xì)胞功能特性

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