德國單通道膜片鉗細胞功能特性

與藥物作用有關的心肌離子通道，心肌細胞通過各種離子通道對膜電位和動作電位穩(wěn)態(tài)的維持而保持正常的功能。近年來，國外學者在人類心肌細胞離子通道特性的研究中取得了許多進展，使得心肌藥理學實驗由動物細胞模型向人心肌細胞成為可能。對離子通道生理與病理情況下作用機制的研究，通過對各種生理或病理情況下細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程中的作用機制。如對鈣離子在腦缺血神經(jīng)細胞損害中作用機制的研究表明，缺血性腦損害過程中，Ca2+介導現(xiàn)象起非常重要的作用，缺血缺氧使Ca2+通道開放，過多的Ca2+進入細胞內(nèi)就出現(xiàn)Ca2+超載，導致神經(jīng)元及細胞膜損害，膜轉(zhuǎn)運功能障礙，嚴重的可使神經(jīng)元壞死。通過膜片鉗放大器的控制鍵將微電極的連接電位（junction potentials）調(diào)至零位。德國單通道膜片鉗細胞功能特性

電壓鉗的缺點∶電壓鉗技術目前主要用于巨火細胞的全細胞電流研究，特別在分子克隆的卵母細胞表達電流的鑒定中發(fā)揮其它技術不能替代的作用。但也有其致命的弱點1、微電極需刺破細胞膜進入細胞，以致造成細胞漿流失，破壞了細胞生理功能的完整性;2、不能測定單一通道電流。因為電壓鉗制的膜面積很大，包含著大量隨機開放和關閉著的通道，而且背景噪音大，往往掩蓋了單一通道的電流。3、對體積小的細胞（如哺乳類***元，直徑在10-30μm之間）進行電壓鉗實驗，技術上有更大的困難。由于電極需插入細胞，不得不將微電極的前列做得很細，如此細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胞內(nèi)電流鉗或電壓鉗記錄時在短時間（0.1μs）內(nèi)向細胞內(nèi)注入電流，達到鉗制膜電壓或膜電流之目的。再者，在小細胞上插入的兩根電極可產(chǎn)生電容而降低測量電壓電極的反應能力。德國單通道膜片鉗細胞功能特性離子通道是一種特殊的膜蛋白，它橫跨整個膜結(jié)構(gòu)，是細胞內(nèi)部與部外聯(lián)系的橋梁和細胞內(nèi)外物質(zhì)交換的孔道。

80年代初發(fā)展起來的膜片鉗技術(patchclamptechnique)為了解生物膜離子單通道的門控動力學特征及通透性、選擇性膜信息提供了直接的手段。該技術的興起與應用，使人們不僅對生物體的電現(xiàn)象和其他生命現(xiàn)象更進一步的了解，而且對于疾病和藥物作用的認識也不斷的更新，同時還形成了許多病因?qū)W與藥理學方面的新觀點。膜片鉗技術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。它和基因克隆技術（genecloning）并架齊驅(qū)，給生命科學研究帶來了巨大的前進動力。

細胞是動物和人體的基本組成單元，細胞與細胞內(nèi)的通信,是依靠其膜上的離子通道進行的，離子和離子通道是細胞興奮的基礎，亦即產(chǎn)生生物電信號的基礎，生物電信號通常用電學或電子學方法進行測量。由此形成了一門細胞學科———電生理學（electrophysiology），即是用電生理的方法來記錄和分析細胞產(chǎn)生電的大小和規(guī)律的科學。早期的研究多使用雙電極電壓鉗技術作細胞內(nèi)電活動的記錄。現(xiàn)代膜片鉗技術是在電壓鉗技術的基礎上發(fā)展起來的。封接是膜片鉗記錄的關鍵步驟之一。

1976年德國馬普生物物理化學研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細胞上記錄記錄到AChjihuo的單通道離子電流1980年Sigworth等用負壓吸引，得到10-100GΩ的高阻封接（Giga-sea1），降低了記錄時的噪聲1981年Hamill和Neher等引進了膜片游離技術和全細胞記錄技術1983年10月，《Single-ChannelRecording》一書問世，奠定了膜片鉗技術的里程碑。膜片鉗技術原理膜片鉗技術是用玻璃微電極接觸細胞，形成吉歐姆（GΩ）阻抗，使得與電極前列開口處相接的細胞膜的膜片與周圍在電學上絕緣，在此基礎上固定電位，對此膜片上的離子通道的離子電流（pA級）進行監(jiān)測記錄的方法。這一技術的發(fā)現(xiàn)和基因克隆技術并架齊驅(qū)，給生命科學研究帶來了巨大的前進動力。進口膜片鉗腦片

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。德國單通道膜片鉗細胞功能特性

不同的全自動膜片鉗技術所采用的原理如PopulationPatchClamp技術∶同SealChip技術一樣，完全摒齊了玻璃電極，而是采用PatchPlate平面電極芯片。該芯片含有多個小室，每個小室中含有很多1-2μm的封接孔。在記錄時，每個小室中封接成功的細胞|數(shù)目較多，獲得的記錄是這些細胞通道電流的平均值。因此，不同小室其通道電流的一致性非常好，變異系數(shù)很小。美國Axon（MDS）公司采用這一技術研發(fā)出了全自動高通量的lonWorksQuattro系統(tǒng)，成為藥物初期篩選的金標準德國單通道膜片鉗細胞功能特性