膜片鉗系統(tǒng)系統(tǒng)配置

19英寸適配機架

膜片鉗放大器

模擬細(xì)胞

Q系列電極夾持部件

ADInstruments還提供用于細(xì)胞外記錄、細(xì)胞內(nèi)記錄、雙電極電壓鉗、尤斯室電壓/電流鉗和刺激器等電生理設(shè)備

膜片鉗放大器可以配 5101-01G(1 GΩ)探頭等三種探頭，適用于電流為±10 nA范圍內(nèi)的單通道測定和整體細(xì)胞研究，特點有:具有獨立的電壓和電流電路，4級低通Bessel濾波器。具有Zap功能和內(nèi)部檢測信號，三種電流鉗響應(yīng)速度增加了大型膜片鉗的穩(wěn)定性。

這個系統(tǒng)包含的PowerLab數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)可以實時記錄各種神經(jīng)信號，單通道最高采樣速率可達(dá)200k/s。

(1). 膜片鉗技術(shù)在通道研究中的重要作用

應(yīng)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)胞分泌機制。結(jié)合分子克隆和定點突變技術(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，可從功能上區(qū)分拮抗劑在煙堿受體上的不同作用位點，即判斷拮抗劑是作用在受體的激動劑識別位點，離子通道抑或是其它的變構(gòu)位點上。

(2).與藥物作用有關(guān)的心肌離子通道

心肌細(xì)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。國外學(xué)者在人類心肌細(xì)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(xué)實驗由動物細(xì)胞模型向人心肌細(xì)胞成為可能。

(3).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(xì)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(xì)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(dǎo)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(xì)胞內(nèi)就出現(xiàn)Ca2+超載，導(dǎo)致神經(jīng)元及細(xì)胞膜損害，膜轉(zhuǎn)運功能障礙，嚴(yán)重的可使神經(jīng)元壞死

(4).對單細(xì)胞形態(tài)與功能關(guān)系的研究

將膜片鉗技術(shù)與單細(xì)胞逆轉(zhuǎn)錄多聚酶鏈?zhǔn)欠磻?yīng)技術(shù)結(jié)合，在全細(xì)胞膜片鉗記錄下，將單細(xì)胞內(nèi)容物或整個細(xì)胞(包括細(xì)胞膜)吸入電極中，將細(xì)胞內(nèi)存在的各種mRNA全部快速逆轉(zhuǎn)錄成cDNA，再經(jīng)常規(guī)PCR擴增及待檢的特異mRNA的檢測，借此可對形態(tài)相似而電活動不同的結(jié)果做出分子水平的解釋或為單細(xì)胞逆轉(zhuǎn)錄多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)提供標(biāo)本，為同一結(jié)構(gòu)中形態(tài)非常相似但功能不同的事實提供分子水平的解釋。國際上掌握此技術(shù)的實驗室較少，我國北京大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究所于1994年在國內(nèi)率先開展。

(5).對藥物作用機制的研究

在通道電流記錄中，可分別于不同時間、不同部位(膜內(nèi)或膜外)施加各種濃度的藥物，研究它們對通道功能的可能影響，了解那些選擇性作用于通道的藥物影響人和動物生理功能的分子機理。這是目前膜片鉗技術(shù)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，既有對西藥藥物機制的探討，也廣泛用在重要藥理的研究上。如開麗等報道細(xì)胞貼附式膜片鉗單通道記錄法觀測到人參二醇組皂苷可抑制正常和"缺血"誘導(dǎo)的大鼠大腦皮層神經(jīng)元L-型鈣通道的開放，從而減少鈣內(nèi)流，對缺血細(xì)胞可能有保護作用。陳龍等報道采用細(xì)胞貼附式單通道記錄法發(fā)現(xiàn)烏頭堿對培養(yǎng)的Wistar大鼠心室肌細(xì)胞L-型鈣通道有阻滯作用。

(6). 在心血管藥理研究中的應(yīng)用

隨著膜片鉗技術(shù)在心血管方面的廣泛應(yīng)用，對血管疾病和藥物作用的認(rèn)識不僅得到了不斷更新，而且在其病因?qū)W與藥理學(xué)方面還形成了許多新的觀點。正如諾貝爾基金會在頒獎時所說:"Neher和Sadmann的貢獻有利于了解不同疾病機理，為研制新的更為特效的藥物開辟了道路"。

(7). 創(chuàng)新藥物研究與高通量篩選

在離子通道高通量篩選中主要是進行樣品量大、篩選速度占優(yōu)勢、信息量要求不太高的初級篩選。最近幾年，分別形成了以膜片鉗和熒光探針為基礎(chǔ)的兩大主流技術(shù)市場。將電生理研究信息量大、靈敏度高等特點與自動化、微量化技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了自動化膜片鉗等一些新技術(shù)。

(8). 與非損傷微測技術(shù)(NMT)的結(jié)合應(yīng)用