一、記錄設(shè)備首先,盡可能完善膜片鉗記錄設(shè)備是實(shí)驗(yàn)前的重要步驟,如用模型細(xì)胞測定電子設(shè)備、安裝并測試應(yīng)用軟件、調(diào)節(jié)光學(xué)顯微鏡、檢驗(yàn)防震工作臺等。二、微電極的制備膜片鉗電極是用外徑為1-2mm的毛細(xì)玻璃管拉制成的。標(biāo)準(zhǔn)的毛細(xì)玻璃管(外經(jīng)1.5mm,管壁厚0.3mm)適合于制作單通道記錄的微電極,而全細(xì)胞記錄則應(yīng)選管壁較?。?.16mm)的毛細(xì)玻璃管,這樣可以使電極阻抗較低。三、封接(Sealing)技術(shù)封接(seal)是膜片鉗記錄的關(guān)鍵步驟之一。封接不好噪聲太大必然影響細(xì)胞膜電信號的記錄,一般要求封接阻抗至少20GΩ才可進(jìn)行常規(guī)記錄。為了形成良好封接必須保持清潔的溶液、良好的視野以及適當(dāng)?shù)碾姌O鍍膜。為了獲得較好的"千兆歐封接",細(xì)胞表面必須裸露以便微電極前列能接觸細(xì)胞,細(xì)胞的大小也是成功記錄的個因素,一般選擇10-20um的細(xì)胞比較理想。通過研究離子通道的離子流, 從而了解離子運(yùn)輸、信號傳遞等信息。日本細(xì)胞膜片鉗電生理技術(shù)
膜片鉗技術(shù)的建立1.拋光及填充好玻璃管微電極,并將它固定在電極夾持器中。2.通過一個與電極夾持器連接的導(dǎo)管給微電極內(nèi)一個壓力,一直到電極浸入記錄槽溶液中。3.當(dāng)電極浸沒在溶液中時給電極一個測定脈沖(命令電壓,如5-10ms,10mV)讀出電流,按照歐姆定律計算電阻。4.通過膜片鉗放大器的控制鍵將微電極前列的連接電位(junctionpotentials)調(diào)至零位,這種電位差是由于電極內(nèi)填充溶液與浸浴液不同離子成分的遷移造成的。5.用微操縱器將微電極前列在直視下靠近要記錄的細(xì)胞表面,并觀察電流的變化,直至阻抗達(dá)到1GΩ以上形成"干兆封接"6.調(diào)整靜息膜電位到期望的鉗位電壓的水平,使放大器從"搜尋"轉(zhuǎn)到"電壓鉗"時細(xì)胞不至于鉗位到零。美國膜片鉗實(shí)驗(yàn)操作探索離子通道的舞動,膜片鉗是您的科學(xué)利器!
全細(xì)胞記錄構(gòu)型(whole-cellrecording)高阻封接形成后,繼續(xù)以負(fù)壓抽吸使電極管內(nèi)細(xì)胞膜破裂,電極胞內(nèi)液直接相通,而與浴槽液絕緣,這種形式稱為“全細(xì)胞”記錄。它既可記錄膜電位又可記錄膜電流。其中膜電位可在電流鉗情況下記錄,或?qū)⒉9苓B到標(biāo)準(zhǔn)高阻微電極放大器上記錄。在電壓鉗條件下記錄到的大細(xì)胞全細(xì)胞電流可達(dá)nA級,全細(xì)胞鉗的串聯(lián)電阻(玻管和細(xì)胞內(nèi)部之間的電阻)應(yīng)當(dāng)補(bǔ)償。任何流經(jīng)膜的電流均流經(jīng)這一電阻,所引起的電壓降將使玻管電壓不同于細(xì)胞內(nèi)的真正電位。電流愈大,愈需對串聯(lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償。全細(xì)胞鉗應(yīng)注意細(xì)胞必需合理的小到其電流能被放大器測到的范圍(25~50nA)。減少串聯(lián)電阻的方法是玻管尖要比單通道記錄大。
膜片鉗技術(shù)是一種細(xì)胞內(nèi)記錄技術(shù),是研究離子通道活動的蕞佳工具,也是應(yīng)用蕞很廣的電生理技術(shù)之一。該技術(shù)通過施加負(fù)壓將微玻管電極(膜片電極或膜片吸管)的前列與細(xì)胞膜緊密接觸,形成GΩ以上的阻抗,使電極開口處的細(xì)胞膜與其周圍膜在電學(xué)上絕緣。被孤立的小膜片面積為μm量級,內(nèi)中只有少數(shù)離子通道。玻璃微電極中含有一根浸入電解溶液中的導(dǎo)線,用于傳導(dǎo)離子。在此基礎(chǔ)上對該膜片施行電壓鉗位(即保持跨膜電壓恒定),如果單個離子通道被包含在膜片內(nèi),則可對此膜片上的離子通道的電流進(jìn)行監(jiān)測記錄。通過觀測單個通道開放和關(guān)閉的電流變化,可直接得到各種離子通道開放的電流幅值分布、開放幾率、開放壽命分布等功能參量,并分析它們與膜電位、離子濃度等之間的關(guān)系。還可把吸管吸附的膜片從細(xì)胞膜上分離出來,以膜的外側(cè)向外或膜的內(nèi)側(cè)向外等方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。這種技術(shù)對小細(xì)胞的電壓鉗位、改變膜內(nèi)外溶液成分以及施加藥物都很方便。由于電極前列與細(xì)胞膜的高阻封接,在電極前列籠罩下的那片膜事實(shí)上與膜的其他部分從電學(xué)上隔離。
膜片鉗在通道研究中的重要作用用膜片鉗技術(shù)可以直接觀察和分辨單離子通道電流及其開閉時程、區(qū)分離子通道的離子選擇性、同時可發(fā)現(xiàn)新的離子通道及亞型,并能在記錄單細(xì)胞電流和全細(xì)胞電流的基礎(chǔ)上進(jìn)一步計算出細(xì)胞膜上的通道數(shù)和開放概率,還可以用以研究某些胞內(nèi)或胞外物質(zhì)對離子通道開閉及通道電流的影響等。同時用于研究細(xì)胞信號的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞分泌機(jī)制。結(jié)合分子克隆和定點(diǎn)突變技術(shù),膜片鉗技術(shù)可用于離子通道分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能關(guān)系的研究。利用膜片鉗技術(shù)還可以用于藥物在其靶受體上作用位點(diǎn)的分析。如神經(jīng)元煙堿受體為配體門控性離子通道,膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)通過記錄煙堿誘發(fā)電流,可直觀地反映出神經(jīng)元煙堿受體活動的全過程,包括受體與其激動劑和拮抗劑的親和力,離子通道開放、關(guān)閉的動力學(xué)特征及受體的失敏等活動。使用膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)觀察拮抗劑對煙堿受體激動劑量效曲線的影響,來確定其作用的動力學(xué)特征。然后根據(jù)分析拮抗劑對受體失敏的影響,拮抗劑的作用是否有電壓依賴性、使用依賴性等特點(diǎn),可從功能上區(qū)分拮抗劑在煙堿受體上的不同作用位點(diǎn),即判斷拮抗劑是作用在受體的激動劑識別位點(diǎn),離子通道抑或是其它的變構(gòu)位點(diǎn)上。用膜片鉗,輕松掌握細(xì)胞膜離子通道的電生理特性!日本細(xì)胞膜片鉗電生理技術(shù)
膜片鉗通常由兩個平行的、彎曲的鉗臂組成,鉗臂的末端有一對夾持墊,可以夾住薄片材料。日本細(xì)胞膜片鉗電生理技術(shù)
這一設(shè)計模式似乎幾十年都沒有改變過,作為一個有著近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,也不覺得還會有什么變化。直到筆者在19年訪問歐洲的一個同樣做電生理的實(shí)驗(yàn)室的時候,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的線竟然就直接連接在了電腦上,當(dāng)筆者問他們放大器和數(shù)模呢?他們說,你看到的就是全部了,所以的部件都包含在了這個前置放大器中。日本細(xì)胞膜片鉗電生理技術(shù)