膜片钳

膜形啊袁那片钳又称单通道电流记录技术，用特制的玻璃微吸管吸来自附于细胞表面，使之形成10~100的密封(giga-seal)，又称巨阻封接，被孤立的小膜片面积为μm量级，内中仅有少数离子通套搞英怀道。然后对该膜片实行电压钳位，可测量单个离子通道开放产生的pA(10的负12次呢春精坚讲除地京方安培)量级的电流，这种通道开放是一种随机过程。通过观测单个通道开放和关闭的电流变化，可直接得到各种离子通道开放的电流幅值分布、开放几率、开放寿命分布等功能参量，并分析它们与膜电位、离子浓度等之间的关系。还可把吸管吸附的膜片从细胞膜上分离出来，以膜的外侧向外或膜的内侧向外等方式进行实验研究。这种技术对小细胞的电压钳位、改变膜内外溶液成分以及施加药物都很方便。

1976年德国马普生物物理化学研究所Neher和Sakmann首次在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电位的同时，记录到ACh激活的单通道离子电流，从而产生了呀头斗烧膜片钳技术。

• 中文名称 膜片钳
• 类型 生物技术
• 产生时间 1976年
• 发现者 Neher和Sakmann

发展历史

　　1980年Sigworth等在记录电极内施加5-50 cmH2O的负压吸引，得到10-100GΩ的高阻封接(Giga-seal)，大大降低了记录时的噪声实现了单根电极既钳制膜片电位又记录尔克老和单通道电流的突破。

　　1981来自年Hamill和Neher等对该技术进行了改进，引进了膜片游离技术和全细胞记录技术，从而使客班副团语利吸区该技术更趋完善，具有1pA非阶斯输映自玉国室已的电流灵敏度、1μm的空间分辨率和10μ360百科s的时间分辨率。

　　1983年10月，《Single-Channel Recording》一书问世，奠定了膜片钳技术的里程碑。Sakm握龙客安诉ann 和Nehe教么r也因其杰出的工作和突出贡献，荣获1991年诺贝尔医学和生理学奖。

主要用途

　　金属离子作用于细胞膜行为的研究

　　细胞膜离子通道的性质鉴定及其动

　　力学研究

　画特史按直钱新　细胞分泌的研究

　　信号转术及起基字级副导的研究

　　分子生物学研究

应用举例

　　(1). 膜片钳技确门品术在通道研究中的重要作用

　　境培够哥班解速乐应用膜片钳技术可以直接观察和分辨单离子通道电流及其开闭时程、区分离子通道的离子选择性、同时可发现新的离子通道及亚型，并能在记录单细胞电流和全细胞电流的基础上进一步计算出主身印呼先棉距料细胞膜上的通道数和开放概率，还可以用以研究某些胞内或胞外物质对离子通道开闭及通道电流的影响等。同时用于研究细胞信号的跨膜转导和细胞分泌机制。结合分子克隆和定点突变技术，膜片钳技术可用于离子通道分子结构与生物学功能关系的研究。

　　利用膜片联背钳技术还可以用于药物在其靶受体上作用位点的分析。如神经元烟碱受体为配体门控性离子通道，膜片钳全细胞记录技术通过记录烟碱诱发电流，可直观地反映出神经元烟碱受体活动的全过程，包括受体与其激动剂和拮抗剂的亲和力，离子通道开放、关闭的动力学特征及受体的失敏等活动。使用膜片钳全细胞记录技术观察拮抗剂对烟碱受体激动剂量效曲南线的影响，来确定其作用的动秋质管针多湖力学特征。然后根据分析拮抗剂对受体失敏的影响，拮抗剂的作用是否有电压依赖性、使用依赖性等特点，可从功能上区分来自拮抗剂在烟碱受体上的不同作用位点，即判断拮抗剂是作用在受体的激动剂鲜均答答奏似步显解般识别位点，离子通道抑或是其它的变构位点上。

　　(2).与药360百科物作用有关的心肌离子通道

　百部汽镇真虽香　心肌细胞通过各种离子通道对膜电位和动作电位稳态名代负将己些的维持而保持正常的功能。国外学者在人类心肌细胞离子通道特攻父厂入动法式性的研究中取得了许多进宣王印居们展，使得心肌药理学实验由动物细胞模型向人心肌细胞成为可能。

　　(3)钱求笑西亮矿依顺色轴异.对离子通道生理与病理情况下作用机制的研究

　　通过对各种生理或病理情况下细胞膜某种离子通道特性的研究，了解该离子哥责明诗曾棉三的生理意义及其在疾病过程中的作用机制。如对钙离子在脑缺血神经细胞损害中作士误集数报失顾备席用机制的研究表明，缺血性脑损害过程中，Ca2+ 介导现象起非常重要的作用，缺血缺氧使Ca2+通道开放，过多的Ca2+进入细胞内就出现Ca2+超胶用载，导致神经元及细胞膜损害，膜转运功能障碍，严重的可使神经元坏死

　　(4).对单细胞形态与功能关系的研究

　　将膜片钳技术与单细胞逆转录多聚酶吃乐沉弦部降保皇链是反应技术结合，在全细胞膜片钳记录下，将单细个火样胞内容物或整个细胞(包括细胞膜)吸入电极中，将细胞内存在的各种mRNA全部快速逆转录成cDNA，永城料织侵于的再经常规PCR扩增及待检的特异mRNA的检测，借此可对形态相似而电活动不同的结果做出分子水平的解释或为单细胞逆转录多聚酶链式反应提供标本，为同一结构中形态非常相似但功能不同的事实提供分子水平的解释。国际上掌握此技术的实验室较少，我国北京大学神经科学研究所于1994年在国内率先开展。

　　(5).对药物作用机制的研究

　　在通道电流记录中，可分别于不同时间、不同部位(膜内或膜外)施加各种浓度的药物，研究它们对通道功能的可能影响，了解那些选择性作用于通道的药物影响人和动物生理功能的分子机理。这是目前膜片钳技术应用最广泛的领域，既有对西药药物机制的探讨，也广泛用在重要药理的研究上。如开丽等报道细胞贴附式膜片钳单通道记录法观测到人参二醇组皂苷可抑制正常和"缺血"诱导的大鼠大脑皮层神经元L-型钙通道的开放，从而减少钙内流，对缺血细胞可能有保护作用。陈龙等报道采用细胞贴附式单通道记录法发现乌头碱对培养的Wistar大鼠心室肌细胞L-型钙通道有阻滞作用。

　　(6). 在心血管药理研究中的应用

　　随着膜片钳技术在心血管方面的广泛应用，对血管疾病和药物作用的认识不仅得到了不断更新，而且在其病因学与药理学方面还形成了许多新的观点。正如诺贝尔基金会在颁奖时所说:"Neher和Sadmann的贡献有利于了解不同疾病机理，为研制新的更为特效的药物开辟了道路"。

　　(7). 创新药物研究与高通量筛选

　　在离子通道高通量筛选中主要是进行样品量大、筛选速度占优势、信息量要求不太高的初级筛选。最近几年，分别形成了以膜片钳和荧光探针为基础的两大主流技术市场。将电生理研究信息量大、灵敏度高等特点与自动化、微量化技术相结合，产生了自动化膜片钳等一些新技术。

　　(8). 与非损伤微测技术(NMT)的结合应用