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超极化激活阳离子电流的电生理特性及其在DRG神经元中的分布
运用全细胞膜片电压钳和电流钳技术研究超极化激活阳离子电流(hyperpolarization-activatedcurrent,Ih)的电生理学特性及其在背根神经节(dorsal root ganglion,DRG)细胞上的分布,结果发现:①当膜电位超极化时可以记录到一种内向的电压依赖性电流--Ih,电流的反转电位为-32.34±2.56 mV(n=4),半激活电位(potential at half activation,V1/2)为-100.6(n=8);Ih可特异地被胞外Cs2+(2 mM)阻断,而不受胞外Ba2+(1.0 mM)的影响;cAMP是Ih的特效激动剂,胞内施加100μM的cAMP可使Ih激活曲线向左平移9.5 mV(-91.4 mV,n=5);Ih为Na+、K+混合阳离子流,Na+、K+通透比为0.25,改变胞外K+浓度能有效地改变Ih大小,但不影响其Na+、K+选择通透比.
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大鼠骨髓间充质干细胞L-型钙通道的表达及电流检测
目的 探讨L-型钙通道基因和蛋白在骨髓间充质干细胞(MSCs)中的表达及离子电流,以进一步研究其在MSCs增殖和分化中的作用.方法 分离、培养和纯化大鼠骨髓间充质干细胞,细胞免疫荧光化学方法检测表面分子CD14、CD29、CD34,CD44、CD45、CD106的阳性率和L-型钙通道蛋白的表达;采用RT-PCR技术观察MSCs细胞中钙离子通道不同亚基α1C、α1D、α1G、α1H、α1S mRNA的表达;全细胞膜片钳技术记录单个细胞离子电流.结果细胞免疫荧光化学方法检测CD29、CD44、CD106阳性率在93%左右,CD14、CD34、CD45表达阴性.RT-PCR结果显示,可见L-型钙通道α1C亚基的mRNA高表达;但未见L-型钙通道α1D、α1S亚基和T-型钙通道的α1G、α1H亚基mRNA的表达.L-型钙通道蛋白(α1C)呈阳性表达.在36例细胞中16例细胞记录到电压依赖性内向电流,此电流激活电位-30 mV,大激活电位为0～10 mV,可被nifedipine(10 μmol/L)阻断,细胞外液中以10 mmol/L Ba2+作为负载离子,记录的电流强度明显大于2 mmol/L Ca2+时,证实为L-型钙电流.结论 MSCs不仅有L-型钙通道的基因和蛋白的表达,并且具有功能电流.
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β淀粉样蛋白25～35急性给药和慢性孵育对神经元Ca2+非依赖性的K+电流作用的比较
目的 探讨β-淀粉样蛋白25～35(Aβ25-35)急性给药和慢性孵育对神经元Ca2+非依赖性的K+电流作用的区别. 方法 急性分离大鼠海马及培养皮层神经元; Aβ25-35急性给药(3min)或慢性孵育(24h);利用全细胞膜片钳技术记录Ca2+非依赖性的K+电流以及Calcein-AM法检测神经元活力. 结果 Aβ25-35急性给药使急性分离的海马神经元Ca2+非依赖性的K+电流幅度明显降低(n=11),而慢性孵育则使培养的皮层神经元该电流幅度明显升高(n=11).前者是Aβ25-35通过对K+通道直接的效应发挥其抑制作用,而后者可能主要是通过Aβ25-35上调通道蛋白,改变通道数量而发挥作用. 结论 不同的给药方式通过不同的机制对海马和皮层神经元的Ca2+非依赖性的K+电流产生不同的作用.
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犬Marshall韧带心肌细胞电生理特性的研究
目的研究Marshall韧带(ligament of Marshall, LOM)内心肌细胞的电生理特性.方法组织块酶解法分离犬LOM内单个心肌细胞,在倒置显微镜下直接比较细胞形态;采用全细胞膜片钳技术记录心肌细胞动作电位的时程(APD90,APD50)和振幅(APA),测量ICa,L、Ito、IK1、IK、INa等离子电流密度.结果 LOM内有两种不同形态的心肌细胞:一种为短矩形,另一种为长杆形,两者的长宽比分别为2.99±0.95和12.05±2.41,P<0.01.两种形态细胞均表现为快反应动作电位,短矩形细胞的APA(mV) 、APD50(ms) 和APD90(ms)均小于长杆形细胞,分别为80.02±3.68比91.72±7.56、69.62±6.33比83.14±3.66和107.55±4.25比144.00±5.15,P<0.05.两种细胞的INa、ICa,L、Ito、IK1等离子的电流密度差异有统计学意义.结论 Marshall韧带中肌细胞呈现两种形态,并且在动作电位及许多离子电流密度上存在差异,两者的细胞电生理呈不均一性.
关键词： Marshall韧带 心肌细胞 动作电位 离子电流 -
眼晶体细胞的膜片钳研究进展
应用膜片钳技术对晶体细胞的研究始于90年代初.结果表明,晶体细胞膜上存在着不同类型的离子通道,它们对于调节细胞水合状态具有重要意义,从而影响晶体透明性.在晶体电生理特性研究中,多种模式的膜片钳技术得到了广泛应用.不仅记录了晶体细胞膜上多种通道活动,还测量了不同种属晶体上皮细胞的静息膜电位和膜电容,以及位于晶体内不同深度的晶体纤维细胞间的缝隙连接电阻.
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膜片钳技术在心血管及药理学研究中的应用
膜片钳技术[1]是一种以记录通过细胞膜上的各种离子通道的离子电流来反映细胞膜上单一的或多个的离子通道活动的技术.通过微电极与细胞膜之间形成紧密接触,采用电压钳或电流钳技术对生物膜上离子通道的电活动进行记录.
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蛋白激酶A抑制剂H-89的致心律失常效应及机制
目的 观察蛋白激酶A(PKA)抑制剂H-89对大鼠心律和心肌细胞膜内向整流钾电流(IK1)、钠钙交换体电流(INa/Ca)的影响,从而评估其药理学应用价值.方法 成年SD大鼠麻醉后开胸取出心脏行Langendorff主动脉逆行灌流,记录心电图,观察H-89给药20 min内对离体心脏节律的影响.应用全细胞膜片钳技术观察H-89对胶原酶分解的大鼠心室肌细胞膜IK1和INa/Ca的影响.结果 1～10 μmol/L H-89可在大鼠离体心脏诱发明显的心律失常,室性期前收缩(PVB)数目,室速(VT)、室颤(VF)持续时间和发生率呈浓度依赖性增高(P＜0.05).膜片钳记录结果显示,H-89可浓度依赖性抑制IK1(P＜0.05),在5 μmol/L时即可完全阻断IK1,类似于0.5 mmol/L氯化钡(BaCl2)的效应.但H-89(1～10 μmol/L)对INa/Ca无明显作用(P＞0.05).结论 H-89对心肌细胞膜电流的异常扰动是其致心律失常风险的主要电生理学机制,可由PKA依赖性或非PKA依赖性药理学作用共同介导.
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由心磁图信号的ST段偏移计算的总电流矢量检查心肌异常的方法
[英]/Kandori A…//Med Biol Eng Comp.-2001,39(1).-21～28.虽然心电图(ECG)和体表电位图(BSPM)已广泛用于心脏功能的检查,但因检查中使用的接触体表的电极的分布会引起信号的改变而影响测量的间分辨率.心磁图(MCG)是记录由心肌离子电流所产生的磁场变化,由MCG得到的电流箭头分布图(current-arrow map)或称矢量箭头分布图(vectorarrow map)已被用于测定心肌离子电流.许多研究表明MCG信号含有大量关于心脏疾患的有用信息.本文作者开发了一种检查心肌细胞缺血或纤维变性程度的简单方法.该方法中采用64道心磁图信号的ST波计算来自MCG法向成分的电流箭头map的三个参数.心磁图测量系统包括一个有64个共轴梯度计的超导量子干涉仪(SQUID).传感器阵列为8×8矩阵排列,间距为25mm,装在悬于受试者上方的低温恒温器中.各通道的磁场灵敏度在20fT Hz-1/2以下.受试者躺在可三维移动的床上.测量在磁屏蔽室中进行.电流箭头map由磁场的法向成分求导数而得到,分别在R波峰处、ST段中和T波峰处计算得到.三个参数之一是总电流矢量,它由所有电流箭头的求和得到;另一参数是变化电流矢量,它由不同时刻的两个总电流矢量的差分矢量计算;第三个参数是总电流矢量与变化矢量间的平直度系数.以上三个参数不依赖于心脏与梯度计间的距离.在该系统的试验中,有29个健康人、20个有冠状动脉疾患的患者(其中10人有先天性心肌梗塞、10人有心绞痛)、8个患心肌病的患者接受了心磁图测量.应用本文方法检查的结果是,健康人未出现心肌异常阳性,
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兔左室壁三层心肌细胞的分离及动作电位、钙和钾电流分布的异质性
探讨兔左室壁三层心肌单个细胞的分离方法以及电生理特征.实验以胶原酶按二步消化法分离兔心肌细胞, 其中用剃须刀分离左室游离壁内、中、外三层心肌.采用全细胞膜片钳记录AP和离子电流.结果显示: (1) 中层细胞上的动作电位时程明显长于内膜下心肌和外膜下心肌, 且存在显著的1相切迹和2相驼峰; (2) 中层细胞的ICa, L和 Ito较内、外膜下的大, IK,s相反.可见三层心肌细胞上多种电流存在显著差异.
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胺碘酮及槐果碱抗心律失常机制的比较研究
目的 比较槐果碱与胺碘酮对心肌细胞动作电位(AP)及离子电流的电生理效应异同.方法 采用常规微电极、电压钳技术和穿孔膜片技术记录槐果碱与胺碘酮对豚鼠乳头状肌或兔窦房结细胞中快反应AP及慢反应AP的效应,并进行比较.结果 无论是槐果碱还是胺碘酮均能够延长快反应及慢反应动作电位的时程及有效不应期,降低快反应及慢反应动作电位幅度和大去极化速率.结论 槐果碱与胺碘酮具有类似的电生理效应,对快反应动作电位及慢反应动作电位均有一定的抑制效应.
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钠-钙交换体单克隆抗体NCX-3F10对大鼠心室肌主要离子电流的影响及对缺血/再灌注诱发心律失常的抑制作用
目的 观察NCX-3F10抗体对大鼠心室肌细胞主要离子电流的影响及其对缺血/再灌注(ischemia/reperfusion , I/R)诱发心律失常的作用.方法 ① 利用全细胞膜片钳技术记录大鼠心室肌细胞Na+/Ca2+交换电流(INa/Ca)及其他主要离子电流;② 结扎左冠状动脉建立大鼠在体及离体心脏缺血/再灌注心律失常模型,观察抗体对心律失常的影响;③ 利用IonOptix离子影像分析系统观察抗体对单个心室肌细胞钙瞬变的影响.结果 ① 5~40 mg·L-1的NCX-3F10抗体对INa/Ca呈剂量依赖性抑制作用,其抑制外向和内向电流的IC50分别为11.15和11.69 mg·L-1,大抑制率分别达到61%、62%;该抗体对钙电流(ICa-L)也有一定的抑制作用,对内向整流钾电流(IK1)、瞬时外向钾电流(Ito)、钠电流(INa)均无影响;② 在离体大鼠心脏I/R组,100%大鼠发生室速,88.89%大鼠出现室颤;再灌注前5 min给予NCX-3F10抗体(10 mg·L-1)干预后,大鼠的室速发生率下降至44.43%,室速、室颤持续时间明显减少(P<0.05);③ 麻醉大鼠再灌注前5 min给予NCX-3F10抗体(50 μg·kg-1)预处理后,大鼠室早个数、室速发生率及持续时间、室颤的发生率及持续时间均明显降低(P<0.05);④ 5~40 mg·L-1的NCX-3F10抗体对心肌细胞钙瞬变幅度呈剂量依赖性抑制作用.结论 NCX-3F10抗体对大鼠离体和在体心脏缺血/再灌注诱发的心律失常有明显抑制作用,其抗心律失常效应与抑制钠-钙交换电流和L-型钙电流、减轻细胞内钙超载有关.
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H-89对大鼠心肌细胞膜电流的影响
目的 评估蛋白激酶A(PKA)抑制剂H-89对大鼠心室肌细胞膜主要离子通道和转运体的影响.方法 应用全细胞膜片钳技术观察H-89对胶原酶分解的成年SD大鼠心室肌细胞膜离子电流L-型钙电流(I_(Ca-L))、电压门控钠电流(I_(Na))、内向整流钾电流(I_(K1))、瞬时外向钾电流(I_(to))和钠钙交换体电流(I_(Na/Ca))的影响.结果 1～10 μmol·L~(-1) H-89可浓度依赖性抑制I_(Ca-L)、I_(Na)、I_(to)(P<0.05);对I_(K1)有更强的抑制作用,在较低浓度(5μmol·L~(-1))时即可完全抑制I_(K1)(P<0.05),与0.5 mmol·L~(-1)氯化钡的作用类似.但在1～10 μmol·L~(-1)浓度范围内H-89对I_(Na/Ca)无明显作用(P>0.05).结论 H-89对心肌细胞膜电流的影响可能是其对通道的直接作用或间接通过抑制PKA所致.
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Leptin对大鼠肥厚心肌细胞L-型钙离子通道的影响
Leptin主要是由白色脂肪细胞分泌的蛋白质类激素,除促进脂肪代谢外,还对多种心血管疾病有保护作用,如可加速心肌重塑等[1].心肌细胞L-型钙离子通道是重要的离子电流之一,在心肌动作电位形成和机械收缩活动中起作用[2].因此,本研究通过给予肥厚心肌细胞不同浓度Leptin处理,观察其对L-型钙离子通道的影响.
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膜片钳记录技术
膜片钳记录(patch clamp recording)是利用玻璃微电极吸引封接面积仅为几个μm2的细胞膜片,在10-12A水平,记录单个或几个通道的离子电流,已达到当今电子测量的极限.
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甘松提取物对单个兔心室肌细胞钠、钙通道的影响
目的研究甘松提取物对兔单个心室肌细胞钠离子电流(INa)和L-型钙电流(LCa-L)的影响.
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β1-肾上腺素受体激活对正常心肌细胞钠/钙交换电流的调节作用
钠/钙交换电流(INCX)是诱发心律失常的重要离子电流之一.已有研究显示β-肾上腺素受体(AR)激活增加心肌细胞INCX,但是,β1-AR对心肌细胞INCX的调节作用目前尚未清楚,本研究应用全细胞膜片钳技术,研究β1-AR激活对正常大鼠心室肌细胞INCX的作用及其信号调节途径,探讨β1-AR激活在心律失常发生中的作用和细胞离子机制.
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细胞兴奋:从起搏电流到超极化激活的环核苷酸门控通道
心脏传导组织特定心肌细胞的起搏点功能就在于这些细胞可以产生舒张期自动去极化.在动作电位(AP)结束时,起搏点去极化可使膜电位逐渐增高接近新AP启动的阈值,因而产生周而复始的电活动.起搏点去极化的离子机制是一种超极化激活的电流If.这种电流首次在兔窦房结(SAN)上描述时曾被称做"特种电流(funny current, If; 或queer current, IQ)",现在也称做超极化激活的阳离子电流(hyperpolarization-activated cation current, Ih),原因是它有几种不同寻常的特点,包括超极化激活、钾钠离子通透、胞内cAMP调节及微弱的单通道电导等[1,2].在心脏和神经原细胞,该通道控制自主活动和兴奋性.近超极化激活的环核苷酸门控(hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated,HCN)亚单位的克隆为理解If 通道特性提供了分子基础.笔者将就该领域的新进展做一综述.
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心肌细胞膜电流及通道动力学的计算机模拟研究
通过建立心肌细胞膜离子通道电流及动力学数学模型,探讨了离子通道动力学机制,为通道动力学和临床研究提供了理论基础,提示计算机模拟心脏电生理是心脏电生理研究的重要手段之一.
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心肌细胞膜通道电流及其动力学研究
建立了心肌细胞膜离子通道钠电流、钾电流和钙电流的动力学数学模型,探讨了离子通道动力学机制,为进一步整合各离子电流数学模型用以研究动作电位全过程和为动物实验以及临床研究提供理论基础.
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海马锥体神经元细胞外动作电位的仿真
为了从大脑神经元细胞外动作电位(EAP)记录信号中提取更多的神经元信息,本文通过建立大脑海马CA1区不同种类锥体神经元的仿真模型,研究了树突电流、细胞形态以及几种离子机制对于EAP波形的影响.结果表明:树突电流对于远离胞体处的EAP有较大的影响,对于靠近胞体的EAP作用不大;神经元形态的不同会导致EAP幅值的较大变化,但它们对于EAP波形的形状却无明显作用；钙离子电流等机制对于EAP波形的影响不明显.这些研究结果为EAP的实验记录、数据分析,以及开发利用EAP提取更多神经元信息的新方法提供了重要的依据.
