膜片鉗技術的應用進展（三）

4  膜片鉗技術的主要用途

    膜片鉗技術廣泛用于研究細胞離子通道，已經成為研究細胞水平生理功能的常用技術。歸納其主要用途包括^［4］ ：1）可分辨單通道電流，直接觀察通道開啟和關 閉的全過程。通過測得的單通道特征參數可鑒別通道類型，同時可驗證和研究通道的開關動力學模型。2）單通道記錄可以解釋某些藥物的作用機制，以研究特定藥 物對電壓和遞質依賴通道的影響。3）膜片鉗的空間分辨率高，在中樞神經系統中可分離細胞體與軸突和樹突的電流；在周圍神經系統中可深入了解受體的分布區域，繪制細胞表面的特定離子通道的分布圖。4）“內面向外”和“外面向內”膜片記錄允許任意改變膜片內外溶液成分，分別研究單一組分對通道特征的影響，避免了其他成分的干擾。而全膜片記錄可用來研究常規電壓鉗無法研究的小型細胞，在控制細胞內一定離子濃度的同時監測整個細胞膜的電活動。這種方法已被用于采 用重組DNA技術表達的通道研究。5）膜片鉗技術還可用于研究第二信使的作用。

5  膜片鉗技術的擴展應用與展望

    膜片鉗技術與其它技術相結合，使其應用不斷擴展。1991年Eberwine和Yeh 等首先將膜片鉗技術與PCR 技術結合起來運用，其具體方法是：用全細胞膜片鉗記錄培養細胞或制備腦片的生物物理學和藥理學特征，然后將細胞胞漿內容物收集入膜片微吸管尖內，再把胞漿 RAN反轉錄成cDNA，然后用PCR直接擴增，PCR的產物通過凝膠電泳和DNA序列進行分析。這兩項技術的結合可對形態相似、而電活動不同的細胞做出分子水平的解釋^［5］ 。這樣在觀察電生理功能的同時，分析有關基因表達改變的情況，成功地實現了在單個細胞內同時研究功能與分子的變化。

    通過克隆通道基因轉染靶細胞的方法，已能進行通道分類并將與人類有關的通道基因克隆表達，如對KATP異源同構的研究；并用膜片鉗記錄通道的動力學特性， 增加了對通道結構與功能的認識，例如發現病理和非病理狀態下，因通道基因表達的不同而有不同的電生理學特性。分子生物學的發現認為通道的基因表達處于變化之中，不同狀態（如發育，疾病）會帶來相應的電變化或電重塑^［6］ 。

    膜片鉗技術結合Indo1、Fluro2和Fluro3等熒光探針法測定胞內鈣濃度，可研究鈣內流和胞內鈣釋放的情況。用放射配體氚即3H結合技術 與膜片鉗技術結合，可以檢測異丙酚與通道的結合位點^［7］ 。另外，Nygren等^［8］ 和Priebe等^［9］ 用膜片鉗實驗結合數學模型的方法描述人心房 和心室肌細胞通道特性，并可對特殊狀態下心肌的通道變化做出預測。

    總之膜片鉗技術以其實用、快速、靈敏、準確及重復性好等技術優勢已經在大量的研究中得到證實。膜片鉗技術為從分子水平了解生物膜離子通道的門控動力學特征及通透性、選擇性等膜信息，提供了最直接的手段，使人們對細胞膜通道功能的認識進入了一個嶄新的階段。膜片鉗技術與其它技術結合必將繼續為生命科學的發展 做出巨大貢獻。

【參考文獻】

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