离子通道电流资料
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大鼠海马神经元钠离子通道电流的记录与分析摘要:离子通道是生物电活动的基础。
自1976年德国的E.Neher和B.Sakmannw创立了膜片钳技术以来使得研究细胞膜上单个离子通道的特性成为可能。
膜片钳技术是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜上单一的或者多个离子通道分子活动的技术。
l980年以来,由于吉欧姆阻抗的封接方法的确立,此技术被越来越多地应用于细胞研究,点燃了细胞和分子水平的生理学研究的革命之火。
在国内也掀起了一股离子通道的研究热潮。
本文主要介绍了运用膜片钳技术测量大鼠海马神经元钠离子通道电流的方法,同时对测量的数据进行了分析处理,实验结果表明:钠离子通道具有电压依赖性,钠通道的激活曲线反映了通道开启的速度非常迅速(几个毫秒),钠通道的I-V曲线反映了通道的激活过程、阈电位大约-50mV左右、反转电位60mV、内向整流特性等。
此实验结果可以做为辐射组细胞的对照组。
关键词:海马神经元、钠离子通道、膜片钳技术、全细胞记录模式、I-V曲线引言过去的二十世纪是一个伟大的时代,人类在科学技术方面得到了巨大的发展。
人类不再仅仅局限在单一的学科内进行研究,而是将各种学科相互结合,产生了诸如生物物理学、生物化学等交叉学科,取得了巨大的成就。
生物电的研究便是其中最重要的成就之一。
科学家在很早便注意到了生物组织中存在生物电流的现象,并进行了初步研究与探索。
18世纪,电学研究逐渐兴起,Galvani首次在生物体(蛙)上发现了生物电现象。
1902年J.伯恩斯坦在他的膜学说中提出神经细胞膜对钾离子有选择通透性。
1939年A.L.霍奇金与A.F.赫胥黎用微电极插入枪乌贼巨神经纤维中,直接测量到膜内外电位差。
1949年A.L.霍奇金和B.卡茨在一系列工作基础上提出膜电位离子假说,认为细胞膜动作电位的发生是膜对纳离子通透性快速而特异性地增加,称为“钠学说”。
尤其重要的是,1952年A.L.霍奇金和A.F.赫胥黎用电压钳技术在枪乌贼巨神经轴突上对细胞膜的离子电流和电导进行了细致地定量研究,结果表明Na+和K+的电流和电导是膜电位和时间的函数,并首次提出了离子通道的概念【1】。
应用文献IonFlux system 应用之一:hERG K +通道电流和药理学特性简介HERG (human ether-a go-go-related gene) K + 通道在心脏中高表达,是心肌动作电位三期快速复极化电流(IK r )的主要组成部分(Curran ‘95; Sanguinetti ‘95)。
hERG 突变引起的功能缺失常伴随一些遗传性长QT 综合症(LQTS) 并且会增加发生严重的室性心律失常, 扭转性实行心动过速 (Tanaka ‘97; Moss ‘02)的风险。
HERG 钾离子通道被作用于心脏或非作用于心脏的药物抑制,都被证实有非常大的可能性出现获得性药物诱导的长QT 综合症(LQTS),甚至导致猝死(V andenberg, Walker & Campbell ‘01)。
实际上,hERG 钾离子通道被抑制引起的副作用是近年来药物撤市的主要原因,因而药物作用于外源性表达于哺乳动物细胞的hERG 通道的体外效应评价已被 国际药品注册协调会议(International Conference on Harmonization )推荐作为临床前安全性评价工作的一部分(ICHS7B Expert Working Group, ‘02)。
hERG 钾离子通道药物效应评价的金标准方法是手动膜片钳记录。
然而,这种低通量、高成本的方法在大量的安全性筛选实验中非常受限制。
近年来,全自动膜片钳技术发展越来越成熟,可以获得高通量的、可与手动膜片钳记录结果相媲美的数据。
IonFlux™ 系统结合了读板机的便捷和传统膜片钳技术的优秀性能。
本文主要利用IonFlux 系统记录了在哺乳细胞中表达的hERG 电流以及一些阳性抑制剂对hERG 阻断效应的药理学特性分析。
材料和方法 细胞实验中使用G418筛选的稳定表达hERG 通道的CHO 细胞(Millipore PrecisION™ hERG-CHO Recombinant Cell Line, Cat# CYL3038)。
Na+通道:电压门控离子通道内流
Ca2+通道:内流
1N、T、P、Q、R6型,[Ca2+]o→[Ca2+]i
2、受体调控性钙通道:
①Ryanodine受体(RyRs)钙释放通道:RY1、RY2、RY3
②IP3受体(IP3Rs)通道:IP3R1、IP3R2、IP3R3
K+通道:
1、电压依赖性钾通道
①外向延迟整流钾通道(I K):复极化外流
快速激活整流钾电流I Kr
缓慢激活整流钾电流I Ks
超快速延迟整流钾电流I Kur(心房肌)
②瞬间外向钾通道(I to):1期复极化外流
4-AP敏感钾电流I to1
Ca2+敏感钾电流I to2
③起搏电流(If):超极化激活的时间依赖性内向整流电流
2、Ca2+依赖性钾通道:K Ca电流:I KCa
3、内向整流钾通道:
内向整流钾通道:K IR(Kir2.1)电流:I K1
ATP敏感钾通道:K ATP(Kir6.2)电流:I K(A TP)
Ach激活钾通道:K ACh(Kir3.X)电流:I K(ACh)
Cl—通道:
1、电压敏感氯通道:
1-型通道ClC-1:骨骼肌
2-型通道ClC-2
3-型通道ClC-3:肾脏
2、囊性纤维跨膜电导调节体:CFTR cAMP调节氯通道:I Cl(cAMP)
3、γ-氨基丁酸(GABA)受体氯通道:配体门控Cl—通道Cl—内流(超极化)。