用β-escin穿孔膜片技术研究粉防己碱对豚鼠心室肌钙电流的作用

目的 用β escin穿孔膜片 (PPR)技术研究粉防己碱 (tetrandrine ,Tet)对ICa ,L 和ICa ,T的作用。方法 用PPR和全细胞记录 (WCR)模式记录心室肌细胞ICa ,L和ICa,T。结果 2 5 μmol·L- 1 β escin可在心室肌细胞形成稳定的PPR模式 ,用此模式记录的ICa ,L衰减明显减慢。在PPR模式下 1～ 30 0 μmol·L- 1 Tet浓度依赖性地减小ICa ,L幅值。 3,30和30 0 μmol·L- 1 Tet对ICa ,T的抑制率分别为 (16± 5 ) % ,(40± 7) %和 (75± 11) %。结论 用 2 5 μmol·L- 1 β escin在豚鼠心室肌细胞能得到较稳定的PPR模式 ,在此模式下Tet浓度依赖性地抑制ICa ,L和ICa ,T。

穿孔膜片钳技术在离子通道电流研究中的应用

目的:传统的全细胞膜片钳技术在离子通道电流的记录中存在机械稳定性差,对细胞的损伤大,以及胞内液的被渗析影响与细胞内信号转导和离子通道调控有关的第二信使物质的正常运行。而穿孔全细胞膜片钳技术应用二性霉素B或制霉菌素在细胞膜上形成特定的孔道,选择性地允许一些离子和大分子物质,从而使细胞内环境保持相对稳定,在一定程度上弥补了上述缺陷,实验成功率也相应提高。本文就穿孔膜片钳技术在全细胞离子通道电流记录中的应用进行探讨。

Amphotericin B在全细胞穿孔膜片钳技术中的应用研究

目的:为研究海德氏突触的电生理特性,建立用amphotericin B穿孔的膜片钳技术。方法:本文应用两性霉素B(amphotericin B)在小鼠脑干的calyx细胞上进行穿孔膜片钳技术的研究。结果:应用amphotericin B进行穿孔后,通道电流衰减现象显著变慢。Amphotericin B的最适浓度为400μg/ml。结论:本研究摸索出了一种稳定的穿孔膜片钳全细胞记录技术,可以更有效,更真实的反应神经元通道电流的电生理特性。为穿孔膜片钳技术在听觉信息传导和调控研究中的应用提供了基础资料。

二性霉素B与β-escin混合穿孔电极液在人心房肌细胞SK2电流记录中的应用

目的:为研究钙离子对人心房肌细胞小电导钙激活钾通道电流(ISK2)的调节作用,建立用二性霉素B(amphotericin B)与β-escin穿孔的膜片钳(PPR)技术。方法:体外循环术中取得右心耳,应用急性酶分离获得单个人体心房肌细胞,用二性霉素B和/或β-escin作为穿孔电极液,进行穿孔膜片钳实验,在此模式下测试钙离子对人心房肌细胞SK2电流的调控作用,并用胞内钙测试系统验证穿孔前后胞内钙变化。结果:混合使用穿孔电极液6.88μg/mlβ-escin和150μg/ml二性霉素B与单独用150μg/ml二性霉素B或6.88μg/mlβ-escin相比,前一种方法细胞容易封接,能形成稳定的穿孔膜片钳记录模式,可观察到SK2电流有激活,且胞内钙测试系统检测时可观察到穿孔后电极液至细胞内的游离钙离子浓度的增加,F340/380增强。结论:适当浓度的二性霉素B与β-escin混合使用进行穿孔膜片钳实验是一种稳定的全细胞膜片的记录技术,可以用于胞内游离钙离子对SK2电流调控的研究。

缝隙连接对双细胞动作电位的影响

为探讨双细胞水平缝隙连接(GJ)对动作电位时程(APD)的影响,本实验用酶解法分离得到兔左室内膜心肌细胞,分为单细胞组及双细胞组,分别进行两个实验:①先用正常台氏液,续用含索他洛尔的正常台氏液灌流;②先用含索他洛尔,续用含索他洛尔+甘珀酸钠(GJ失耦联剂)的正常台氏液灌流。用β-escin穿孔膜片技术记录APD。结果:①正常状态下,单细胞组的APD大于双细胞组(688±89msvs666±77ms,P>0.05);索他洛尔灌流后,两组细胞APD均延长,单细胞组APD延长的程度明显大于双细胞组(305±66msvs168±51ms,P<0.01);②先予索他洛尔预灌流,再用索他洛尔加GJ失耦联剂———甘珀酸钠灌流,两组APD均延长,双细胞组APD延长的程度明显大于单细胞组(181±64msvs28±13ms,P<0.01)。结论:GJ可以对抗病理情况下APD的延长。

心房肌胞内钙浓度变化对心房颤动患者小电导钙激活钾通道电流的影响

目的:SK通道存在于心肌细胞上,其中SK2亚型主要表达在心房。SK2通道对胞内游离钙离子高度敏感,可快速将钙离子浓度的变化转换成细胞膜电位变化。本实验应用穿孔膜片钳技术记录人心肌细胞SK2电流,观察心房肌细胞SK2电流在窦性患者和心房颤动患者之间的差别,以及电极液中不同的钙浓度对两组细胞SK2电流的影响。方法:将接受体外循环手术的患者分为两组:心房颤动组和窦性心律组。以心房肌细胞为研究对象,用穿孔膜片钳技术记录人心肌细胞电流,观察窦性组与房颤组SK2通道电流的差异以及两组细胞SK2电流对电极液中钙敏感性的不同。结果:在全细胞穿孔膜片钳模式下,电极液中游离钙离子浓度为5×10-7mol/L时,记录到房颤组SK2通道电流明显大于窦性组,尤其是在超极化水平。膜电位在-130 mV时,窦性组与房颤组的SK2通道电流密度分别为(-2.92±0.35)pA/pF(n=6),(-6.83±0.19)pA/pF(n=3,P<0.05)。在电极液游离钙离子浓度分别为0 mol/L、5×10-7mol/L、10-6mol/L,膜电位为-130 mV时,窦性组SK2通道电流密度分别为(-1.43±0.33)pA/pF(n=7),(-2.92±0.35)pA/pF(n=6),(-10.11±2.15)pA/pF(n=8,P<0.05);房颤组SK2通道电流密度分别为(-2.17±0.40)pA/pF(n=4)(-6.83±0.19)pA/pF(n=3)(-14.47±2.89)pA/pF(n=4)(P<0.05)。结论:人心房肌细胞SK2通道具有电压不敏感、内向整流、apamin敏感的特性。电极液中钙浓度相同的情况下,房颤组的SK2电流密度明显大于窦性组,SK2通道电流对钙离子的敏感性高于窦性组,提示SK2通道钙敏感性增加可能与心房颤动的发生发展密切相关。

RyR与PKC在UTP对猪冠状动脉平滑肌上STOCs调控中的作用

目的探讨三磷酸尿苷(UTP)对STOCs作用的胞内信号转导机制及RyR、PKC对其过程的干预作用。方法应用全细胞穿孔膜片钳记录技术,观察三磷酸尿苷(UTP)对猪冠状动脉平滑肌细胞膜上大电导钙激活钾通道(BKCa)介导的自发性瞬时外向钾电流(STOCs)的作用,及兰诺定受体(RyR)和蛋白激酶C(PKC)的特异性阻断剂ryanodine、BisI预处理细胞后UTP对猪冠状动脉平滑肌细胞STOCs的作用。结果①50μmol/L的UTP可使STOCs的幅度与频率明显增加(23.53±2.55)pA,(0.2167±0.0217)Hzvs(40.76±5.75)pA,(0.3695±0.0358)Hz,n=7,P<0.01。②50μmol/L ryanodine处理细胞后,50μmol/L UTP不能再激活STOCs。③5μmol/L的U-73122处理细胞后,50μmol/L UTP也不能激活STOCs(22.76±6.43)pA,(0.2227±0.0977)Hzvs(23.28±8.43)pA,(0.1953±0.061)Hz;n=7,P>0.05。④1μmol/L的BisI处理细胞后,50μmol/L UTP仍可激活STOCs(46.32±6.17)pA,(0.407±0.061)Hzvs(65.53±8.34)pA,(0.6937±0.0597)Hz;n=10,P1<0.05,P2<0.01,且BisI存在时UTP对STOCs的激活作用明显大于UTP单独存在时的激活作用(n=10/7,P1<0.05,P2<0.01)。结论 PLC、RyR和PKC均参与了UTP激活猪冠状动脉平滑肌上STOCs的过程。

P_2嘌呤受体激动剂对血管平滑肌BK_(Ca)通道作用机制的研究

目的探讨P2嘌呤受体激动剂对血管平滑肌大电导钙激活钾通道(BKCa)作用机制。方法应用全细胞穿孔膜片钳记录技术,观察UTP对猪冠状动脉平滑肌细胞膜上BKCa介导的自发性瞬时外向钾电流(STOCs)的作用,并比较ATP与UTP对STOCs作用的强弱;以及磷脂酶C(PLC)的特异性阻断剂U-73122预处理细胞后,UTP和ATP对STOCs的作用。结果①5～100μmol/L的UTP可浓度依赖性的增加STOCs的幅度与频率,比较50μmol/L的UTP和ATP对STOCs作用,二者无明显差异;②5μmol/L的U-73122处理细胞后50μmol/LUTP和ATP无法激活STOCs,〔(22.76±6.43)pA,(0.2227±0.0977)Hzvs(23.28±8.43)pA,(0.1953±0.061)Hz,n=7,P>0.05;(23.21±7.87)pA,(0.243±0.0876)Hzvs(24.38±9.21)pA,(0.2162±0.075)Hz,n=6,P>0.05〕。结论 ATP和UTP可通过PLC途径激活猪冠状动脉平滑肌上的STOCs,UTP对其激活作用具有浓度依赖性,二者的激活效应无明显差异。

钙调蛋白激酶Ⅱ抑制剂对肥厚心肌细胞的影响

目的 观察钙调蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）抑制剂KN-93对肥厚心肌细胞L型钙电流（ICa,L）及细胞内钙离子浓度（[Ca2＋]i）的影响.方法 选取雌性新西兰大白兔48只,随机（随机数字法）分为4组：假手术组（sham组）、心肌肥厚组（LVH组）、心肌肥厚＋KN-93组（KN-93组）、心肌肥厚＋KN-92组（KN-92组）,每组12只,通过缩窄腹主动脉制备兔心肌肥厚模型,Sham组仅游离腹主动脉未进行缩窄.8周后,采用胶原酶消化法分离单个心肌细胞,应用穿孔膜片钳技术记录L型钙电流（ICa,L）；应用钙荧光指示剂Fura-2/AM结合图像分析技术测定各组心肌细胞内[Ca2＋]i.结果 8周后,心肌肥厚模型建立成功.在0 mV时LVH组、Sham组的峰值ICa.L分另为（1.38±0.3）nA、（0.87±0.1）nA（P＜0.01,n=12）,电流密度分别为（6.7±1.0）pA/pF、（6.3 ±0.7）pA/pF（P＞0.05,n=12）.当KN-92及KN-93在浓度为0.5μmol/L时,可分别使肥厚心肌细胞0 mV时的峰值ICa,L降低（9.4±2.8）％、（10.5±3）％（P＞0.05,n=12）；当浓度增至1 μmol/L时,其峰值ICa,L降低程度分别为（13.4±3.7）％、（40±4.9）％（P＜0.01,n=12）.Sham组、LVH组、KN-92组及KN-93组中心肌细胞[Ca2＋]i分别为（98.0±12.3）nmol/L、（154.0±26.2）nmol/L、（147.0±29.6）nmol/L和（108.0±21.2）nmol/L.结论 CaMKⅡ特异性抑制剂KN-93可有效抑制肥厚心肌细胞ICa.L,减轻细胞内钙超载,这可能是其抗肥厚心肌室性心律失常发生的主要细胞电生理机制.

细胞内钙动员对猪冠状动脉平滑肌细胞自发性瞬时外向电流的调节

为研究急性酶分离的猪冠状动脉平滑肌细胞自发性瞬时外向电流(spontaneous transient outward currents,STOCs)的基本特性及其调节,采用全细胞穿孔膜片钳技术记录STOCs的变化.结果发现,STOCs具有明显的电压依赖性,随机地叠加在全细胞大电导钙激活钾通道(large Ca2+-activated-K+channels,BKCa)电流上,BKCa通道的特异性阻断剂卡律蝎毒素(charybdotoxin,ChTX)200nmol/L可完全抑制STOCs的活性.逐步降低细胞外Ca2+浓度可明显抑制STOCs活性直至完全消失,而钙离子载体A23187(10μmol/L)可明显增强STOCs的活性.L型电压依赖性钙通道(L-type voltage-dependent calcium channels,L-VDCCs)阻断剂维拉帕米(20μmol/L)和氯化镉(200μmol/L)对STOCs的活性却没有明显影响.兰诺定受体(ryanodine receptors,RyRs)的特异性激动剂咖啡因(5mmol/L)能够明显激活STOCs,而其阻断剂兰诺定(ryanodine,50μmol/L)却可以使其不可逆性完全抑制;随后再应用咖啡因(5mmol/L)不能再次激活STOCs.三磷酸肌醇受体(inositol1,4,5-trisphosphate receptors,IP3Rs)阻断剂2APB(40μmol/L)也可明显抑制STOCs的活性,继而使用咖啡因(5mmol/L)仍可激活STOCs.结果表明:猪冠状动脉平滑肌细胞的STOCs是由BKCa通道介导的,细胞外Ca2+对于STOCs的产生是必需的,而L-VDCCs介导的Ca2+内流不影响STOCs的活性,RyRs是STOCs产生的最终通路,IP3Rs也可能参与了STOCs的调控.