电磁脉冲辐射致大鼠垂体细胞膜穿孔的原子力显微镜观察

目的应用原子力显微镜(AFM)对电磁脉冲(EMP)辐射前、后培养的垂体细胞膜进行观察,以探讨EMP对其细胞膜影响的直接证据. 方法对Wistar大鼠垂体细胞在6孔板中进行原代培养,在培养第4天时,用高场强EMP模拟源(场强为6×104 V/m,脉冲上升时间为20 ns,脉宽为30 ms),以2.5次/min,照射2 min.并于照射后即刻固定细胞,应用日本岛津(SHIMADZU)公司的SPM-9500J3型原子力显微镜对细胞表面进行接触式连续扫描. 结果 EMP辐射后即刻就可引垂体细胞膜表面大小不一、类圆形和不规则形的穿孔,穿孔最大口径和深度可达291 nm×372 nm×11.72 nm. 结论 EMP辐射后可直接导致垂体细胞膜的穿孔,提示垂体细胞膜可能是EMP生物效应的靶部位之一.

细胞膜电穿孔及其肿瘤治疗的研究

电穿孔是在脉冲电场作用下细胞膜暂时出现微孔的物理过程 ,其结果是细胞内外分子交换显著增加 ,有利于细胞吸收各种药物、基因物质、蛋白质和其它大分子等。电场取消后微孔关闭而不会对细胞造成任何影响。电穿孔对于研究脉冲电场作用下细胞的结构和功能有重大意义 ,这种瞬时可逆的膜渗透性增强大大促进了化疗药物的跨膜运送 ,有效地提高了其杀伤力 。

高功率脉冲微波和电磁脉冲辐照对心肌细胞膜电穿孔效应及机理的研究

电磁辐射可造成人体多器官系统的损伤。对其损伤的病理机制至今尚未完全阐明。心脏是电磁辐射损伤的敏感器官之一。本实验拟通过研究HPPM和EMP对心肌细胞的影响,探讨电磁辐射致伤的关键机制,解释脉冲电磁场致心肌细胞损伤的发展规律。本实验采用HPPM和EMP辐照原代培养心肌细胞的方法,用原子力显微镜、激光扫描共聚焦显微镜、流式细胞仪和全自动生化检测仪等多种实验手段,检测辐照对细胞膜形态、结构和功能的影响。结果发现HPPM和EMP辐照后,心肌细胞搏动减慢,形态异常,活力下降,凋亡和坏死率明显增加。细胞膜出现数量不等、大小不一的电穿孔,细胞膜通透性丧失,结构破坏,细胞培养液中Na+、K+、Ca2+、Cl-、Mg2+、Ca2+和无机磷离子浓度显著升高(P<0.01),细胞内Ca2+浓度显著降低(P<0.01)。结果提示心肌细胞是电磁辐射损伤的敏感细胞,脉冲电磁场可致心肌细胞膜电穿孔,细胞形态、结构和功能均受到严重损伤。电穿孔效应是解释电磁辐射非热效应的关键机制之一。电穿孔导致的细胞膜通透性和膜结构改变存在一定发展规律。

强脉冲电场致细胞膜电穿孔的实验研究

采用肝癌细胞HePG2作为靶细胞,罗丹明偶联葡聚糖为荧光探针,荧光分光光度计作为检测设备,试验研究细胞膜电穿孔与电脉冲参数之间的关系.试验中发现随着电场强度或脉冲宽度的增加,样品荧光强度增加,细胞膜穿孔率相应增强;

应用穿孔全细胞膜片钳记录技术研究培养大鼠耳蜗螺旋神经节神经元的基本电生理特性

为了深入了解耳蜗螺旋神经节(SG)神经元的基本电生理特点,本研究首先成功培养了急性分离的大鼠SG神经元,然后采用穿孔全细胞膜片钳记录技术观察了培养SG神经元的基本电生理特性。结果表明,可从培养的SG神经元记录到动作电位,且不同的SG神经元具有异质性的放电特征。上述结果提示穿孔全细胞膜片钳记录技术可用于体外培养耳蜗SG神经元的电生理特征研究,为开展听觉信息传导和调控的功能研究开辟了新途径。

一种有效记录人肠系膜动脉平滑肌细胞大电导钙激活钾通道电流的穿孔全细胞膜片钳方法

目的:探讨一种有效记录人肠系膜动脉平滑肌细胞大电导钙激活钾通道电流的穿孔全细胞膜片钳方法,使细胞内环境保持稳定,改善常规全细胞膜片钳破膜所造成的封接不稳定。方法:以人肠系膜动脉平滑肌细胞为研究对象,采用穿孔全细胞膜片钳技术,记录人肠系膜动脉平滑肌细胞上大电导钙激活钾通道(big-conductance Ca2+-activated potassium channels,BKCa)宏观电流以及自发性瞬时外向电流(spontaneous transient outward currents,STOCs)。结果:采用这种穿孔全细胞膜片钳技术,能有效记录到人肠系膜动脉平滑肌细胞上BKCa和STOCs。结论:穿孔膜片钳技术是一种简便而有效的记录全细胞电流的实验方法,该方法的建立为今后更深入的研究提供实验基础。

一种有效记录成骨细胞L型钙通道电流的穿孔全细胞膜片钳方法

目的:探讨一种有效记录成骨细胞L型钙通道电流的穿孔全细胞膜片钳方法。此方法使玻璃电极与细胞内液保持电化学连续性,使细胞内环境保持稳定,改善常规全细胞膜片钳破膜造成的破膜难和封接不稳,以及常规全细胞膜片钳破膜后造成的封接不稳。方法:以成骨细胞为研究对象,采用β-七叶素穿孔全细胞膜片钳技术,记录骨细胞L型钙通道电流。结果:采用这种穿孔全细胞膜片钳技术,能有效记录到成骨细胞上L型钙通道电流。结论:穿孔膜片钳技术是一种简便而有效的记录全细胞电流的实验方法,该方法的建立为今后更深入的研究疾病中成骨细胞的病理生理机制提供实验基础。

太赫兹单极性皮秒脉冲串作用下细胞膜亲水孔输运生命离子流的研究

近年来研究发现太赫兹单极性皮秒脉冲串作用能够在细胞膜上生成亲水孔,然而,细胞膜亲水孔对生命离子跨膜输运的作用尚不清楚。本文在前期提出的细胞层面生理离子与太赫兹电磁辐照相互作用理论的基础上,利用Neu与Krass-owska电穿孔模型和广义修正的Poisson-Nernst-Planck模型,在整个细胞层面对太赫兹单极性皮秒脉冲串持续作用下细胞膜亲水孔跨膜输运的总离子流和跨膜输运钠、钾、氯三种细胞生理电信号变化相关的生命离子形成的离子流进行数值仿真研究,在离子流的数值研究中考虑了每种生命离子在溶液中的有效尺寸大小。数值结果揭示出,在太赫兹单极性皮秒脉冲串持续作用期间,细胞膜上生成的亲水孔输运的离子流主要由钠、钾和氯三种生命离子的离子流组成,同时,在亲水孔输运的每一种离子流中,细胞膜两侧电场引起的离子流分量远大于浓度差引起的离子流分量,但是对细胞内离子浓度变化的影响,膜两侧浓度差引起的离子流分量作用则大于电场引起的离子流分量作用。数值结果还显示,太赫兹单极性皮秒脉冲串持续作用10ns期间,细胞膜亲水孔输运的离子流没有引起细胞内这三种生命离子的浓度大幅度改变,说明细胞膜亲水孔没有引起钠、钾和氯三种生命离子生理浓度的失衡。整个作用期间细胞保持有良好的电生理状态和生理浓度的稳定性,亲水孔也没有产生细胞生理电信号变化。研究结果为太赫兹作用下细胞膜生物效应的应用奠定了基础。

穿孔膜片钳记录肠系膜动脉平滑肌细胞大电导钙激活钾通道方法初探

目的利用穿孔全细胞膜片钳技术以提高记录到稳定的大鼠肠系膜动脉平滑肌细胞大电导钙激活钾通道(large conductance Ca2+-activated K+channels,BKCa)电流的成功率。方法在两性霉素B穿孔全细胞膜片钳下记录大鼠肠系膜动脉平滑肌细胞BKCa宏观电流和自发性瞬时外向电流(spontaneous transient outward currents,STOCs)。结果采用两性霉素B穿孔全细胞膜片钳技术,记录到BKCa和STOCs概率明显增加,且可以维持3小时。结论通过穿孔全细胞膜片钳可以记录到稳定的且维持时间长的大鼠肠系膜动脉平滑肌细胞BKCa电流。

微秒级脉冲电场下剩余污泥中微生物细胞的破解特性

为破解城市剩余污泥中的微生物细胞膜,提高污泥的厌氧消化效能。采用μs级脉冲电场对污泥试样进行处理,通过光学显微镜观察微生物细胞经脉冲电场处理后的性状变化,基于分光度法测量污泥试样的溶解性化学需氧量,分析脉冲电场参数和环境温度等因素对微生物细胞内有机成分释放程度的影响。结果表明:当脉冲电场幅值从0.588 MV/m增大至1.470 MV/m时,微生物细胞内有机成分渗出指数K提高约40倍;当温度从20℃升高至60℃时,K提高约60倍;而当脉冲电场重复频率从1 Hz增大至100 Hz时,K降低38.5%。其主要原因为,脉冲电场作用下微生物细胞膜的电穿孔现象引发了细胞内有机成分的释放,脉冲电场参数和环境温度的改变导致细胞膜电穿孔的微观物理过程发生变化,从而影响了有机成分的渗出程度。

弱酸性家蝇蛆抗菌肽MD_(7095)的分离纯化及性质研究

家蝇抗菌肽多是碱性蛋白,目前尚无弱酸性家蝇抗菌肽的报道。通过稀醋酸低温浸提,海藻酸吸附,稀盐酸低温洗脱、盐析、Sephadex G25凝胶过滤和CMC23弱阳离子交换柱层析等方法,利用灵敏的杀菌活性检测手段,从家蝇蛆(Musca domesticalarvae)中分离纯化出一组弱酸性抗菌肽,对苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)等革兰氏阳性菌和几种革兰氏阴性菌有强烈的杀灭作用,有极强的耐热、耐冻融的特性。通过电洗脱方法进一步纯化出抗菌肽MD7095,质谱测定其分子量7095Da,IEF电泳测得其等电点5.59,经肽质量指纹谱(PMF)鉴定为一新肽。扫描电镜超微结构观察表明,弱酸性家蝇蛆抗菌肽对苏云金芽孢杆菌的杀菌机制主要是使细胞膜穿孔,内容物外泄,最终使细菌完全解体死亡。

在体研究前扣带回皮层对伤害性热刺激的反应

目的采用在体穿孔全细胞膜片钳技术,记录麻醉大鼠的前扣带回皮层(ACC)神经元对热刺激的反应,以证实ACC参与热感觉信息的处理。方法成年雄性SD大鼠10只,腹腔注射乌拉坦麻醉后,将大鼠头部固定于立体定位仪上进行在体穿孔膜片钳记录,分别给予大鼠后爪37、60℃的热刺激,记录ACC神经元对两种热刺激的反应。结果麻醉状态下,给予大鼠后爪伤害性热刺激(60℃)后,ACC神经元膜电位活动由低频转变为高频,分布由双峰转变为单峰,平均膜电位上升至(-53.62±6.38)mV,明显高于无刺激时和非伤害性刺激(37℃)时(P<0.01),且平均膜电位绝对值增加(5.43±2.87)mV。非伤害性热刺激(37℃)不能引起ACC电活动变化。结论 ACC参与伤害性热感觉信息的处理。

V型羊毛硫肽雷可肽的抑菌机制

【背景】雷可肽(Lexapeptide)为首例V型羊毛硫肽家族化合物,具有较好的抗革兰氏阳性菌活性,对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus,MRSA)和表皮葡萄球菌(Methicillin-Resistant Staphylococcus epidermidis,MRSE)的抑制作用强于广泛应用的食品防腐剂乳酸链球菌素,其对pH和高温的稳定性也优于乳酸链球菌素,具有较好的应用前景。由于抑菌机制不明确,限制了雷可肽的开发应用。【目的】探究雷可肽抑菌作用特征以及作用机制,为雷可肽开发应用奠定基础。【方法】通过菌落计数法与Mg^(2+)试验表征雷可肽抑菌动力学曲线;采用流式细胞仪和透射电子显微镜研究雷可肽在靶细胞表面的成孔性;利用高效液相色谱与基质辅助激光解吸电离的时间飞行质谱分析雷可肽处理对革兰氏阳性菌肽聚糖前体积累的影响。【结果】雷可肽在抑菌动力学上与乳酸链球菌素没有显著差别,但在更宽的Mg^(2+)浓度范围内仍可保持抑菌活性。雷可肽处理后的细胞具有透过荧光染料的能力,生物型透射电镜观察到细胞发生破损。此外,在雷可肽作用后的细胞中检测到肽聚糖合成的前体尿嘧啶核苷二磷酸-N-乙酰胞壁酸五肽。【结论】雷可肽能够通过抑制细胞壁肽聚糖生物合成并造成细胞损伤进而获得通透性,以此来抑制革兰氏阳性菌生长。