神经电生理技术在运动生理学领域的应用

神经电生理技术发展到今天已经有近百年的历史，从亚细胞水平（如膜片钳记录技术）到行为学研究，如事件相关电位（event related potential，ERP）；从非创伤性记录如脑电图技术（eleetroeneephalography，EEG）到离体记录，如在脑片上开展的胞内记录技术，该技术在生物、医学领域中得到广泛应用。神经电生理技术在运动生理学研究领域的应用始于上世纪三、四十年代，迄今为止，已为揭示运动控制、运动技能学习及运动性中枢疲劳等关键运动生理学问题的神经机制提供了强大的技术支持。

氧自由基对血管内皮细胞钙电流的影响及山莨菪碱的干预作用

目的观察山莨菪碱(anisodamine,Ani)在氧自由基(oxygen free radical,OFR)作用体外培养人脐静脉血管内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)后对其钙池操纵的Ca2+通道电流(store-operated Ca2+currents,Isoc)的影响。方法利用全细胞膜片钳记录技术,应用快速加药灌流装置将0.5、1.0、1.5 mmol/L三种不同浓度的Ani对OFR作用HUVECs后ISOC的影响。结果OFR能增强HUVECs的ISOC,而Ani对OFR作用HUVECs后所引起ISOC的增大作用具有抑制效应。当膜电位钳制于-100 mV时,1.5 mmol/L Ani可使ISOC的峰值电流从(-388.59±58.66)pA下降至(-287.37±23.03)pA,抑制率为(25.013±9.49)%;OFR作用后,1.5 mmol/LAni可使ISOC的峰值电流从(-577.04±93.69)pA下降至(-302.38±35.13)pA,抑制率为(47.24±3.82)%。各组间及与对照组相比均有显著的统计学差异(P<0.01,n=6)。结论Ani具有明显抑制HUVECs细胞ISOC的作用,对OFR所致的血管内皮损伤确有保护作用。

石英对大鼠背根神经元高电压激活钙电流影响的探讨

[目的]通过分析石英作用后大鼠背根神经元(DRG)高电压激活(HVA)钙电流的变化,探讨石英对钙离子通道结构和功能的影响。[方法]原代培养DRG,分0、5、15、45、135μg/mL5个石英浓度组进行体外染尘,运用全细胞膜片钳记录技术记录不同染尘时间DRGHVA钙电流,每组记录约6个DRG。[结果]135μg/mL剂量组石英作用于DRG后HVA钙电流密度峰值为(-95.9±38.8)pA/pF,大于对照组和低剂量组,差异有统计学意义(P<0.05),HVA钙电流从30%升至70%的速率明显快于对照组和其他染尘组,差异有统计学意义(P<0.01),但达峰时间差异无统计学意义(P>0.05);135μg/mL剂量组钙电流平均失活速率明显快于对照组和其他染尘组,差异有统计学意义(P=0.000),电流从峰值到记录结束时的下降率高于对照组和其他染尘组,差异有统计学意义(P<0.05)。45、135μg/mL组的DRG膜电导值分别为(1420.0±655.6)pS/μm2和(2257.4±454.2)pS/μm2,均高于对照组和低剂量染尘组,差异有统计学意义(P<0.05)。石英可使DRGHVA钙电流稳态激活曲线V1/2向正值方向移动约6.0～6.5mV,大于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),移动的幅度与染尘浓度关系不明显(P>0.05);斜率k变化不明显(P>0.05)。石英作用后DRGHVA电流-电压(I-V)曲线形状改变不明显,对DRGHVA钙电流时间依赖性也没有明显影响。[结论]石英作用后DRGHVA钙通道结构和功能发生变化,使钙电流显著增大,呈激活快、失活也快的特征;另外,石英可使HVA钙通道在高刺激电压状况下(-10mV左右)更容易被激活。

Cx43基因敲除小鼠心室肌细胞动作电位及钾离子通道电流的变化

目的研究缝隙连接蛋白43(Cx43)基因敲除对心室肌细胞钾离子通道电流的影响。方法选用2～3月大的Cx43基因敲除杂合子小鼠和相匹配的野生小鼠作对照,应用膜片钳全细胞记录技术记录小鼠心室肌细胞动作电位和钾离子流;电流钳状态下,记录心室肌细胞静息电位和动作电位;电压钳状态下,用钾离子通道外液灌流5min,依次记录内向整流性钾电流(IK1)和4-氨基吡啶不敏感的外向钾电流(ISS)。结果Cx43基因敲除小鼠心室心肌细胞动作电位复极到50%和90%的时间缩短,IK1离子流没有变化,而ISS离子流增加。结论Cx43基因敲除导致心室肌细胞动作电位时程缩短,ISS离子流增加。

氧化苦参碱对豚鼠心室肌细胞膜L-型钙通道的影响

研究氧化苦参碱 (Oxy)对豚鼠心室肌细胞膜L 型钙通道的影响 ,探讨Oxy在离子通道水平的药理作用机制。用急性酶解法分离豚鼠心室肌细胞 ,应用膜片钳全细胞记录技术 ,观察不同浓度的Oxy对L 型钙通道的影响。结果 :用 0 .0 1 ,0 .1 ,1 ,1 0 μmol/L可浓度依赖性地增加L 型钙电流 (ICa L)。在 0 .1 μmol/L时 ,给药后电流密度增加约 31 %(P <0 .0 1 ) ,可使心肌细胞钙电流 电压曲线下移 ,但激活电位、峰电位及反转电位无改变 ;Oxy使激活曲线向负电位方向变化 ,半数激活电压增加 ;对失活曲线无明显影响 ,未改变ICa L失活特性。结论 :Oxy可浓度依赖性和电压依赖性地增加心肌细胞膜L

血管紧张素-(1-7)拮抗血管紧张素Ⅱ对钾通道的作用

应用膜片钳全细胞记录技术研究血管紧张素 (1 7) [Ang (1 7) ]和血管紧张素 Ⅱ (AngⅡ )对豚鼠心室肌细胞钾离子通道作用的异同 ,并探讨Ang (1 7)发挥作用的机制。结果 :2 μmol/LAng (1 7)可使延迟整流性钾离子流 (Ik)从 13.5 3± 0 .92 pA/ pF增至 17.5 8± 2 .73pA/ pF(P <0 .0 5 ) ,应用选择性AT1受体拮抗剂缬沙坦 (Val)后 ,Ang (1 7)增加IK 的作用依然存在 ,而应用非选择性血管紧张素 (AT)受体拮抗剂Sarthran (Sar)后 ,Ang (1 7)对IK 的作用被消除。同样浓度的Ang (1 7)对内向整流性钾离子流 (IK1)无影响 (P >0 .0 5 )。 2 μmol/LAngⅡ可使Ik从13.94± 1.4 9pA/pF降至 8.98± 2 .4 6 pA/ pF(P <0 .0 1)、IK1的内向电流从 38.6 7± 8.2 4 pA/pF增至 5 3.4 7±7.4 8pA/pF(P <0 .0 1)。应用Val和Sar后 ,AngⅡ抑制IK 的作用被消除 ,而只有Sar可以消除AngⅡ增加IK1的作用。结论 :Ang (1 7)通过非AT1受体增加IK,对IK1无影响 ;AngⅡ通过AT1受体抑制IK,通过非AT1受体增加IK1,二者对钾离子流的作用不同。

哇巴因对乳鼠心室肌起搏电流的影响

目的研究哇巴因对乳鼠心室肌起搏电流电生理特性的作用。方法体外培养乳鼠心室肌细胞。一周之内,应用常规全细胞膜片钳技术检测1,20,40,80μmol/L哇巴因对培养心室肌细胞起搏电流的电流密度、起搏阈值等的作用。结果1μmol/L的哇巴因即可明显增加起搏电流的电流密度(4.76±0.48pA/pFvs4.0±0.41pA/pF,P<0.01)。随着哇巴因浓度进一步增加,起搏电流的电流密度逐渐增大,HCN通道的半最大激活电位逐渐向去极化方向改变,电导曲线明显右移,活化速度也明显加快,尾电流被增强,但反转电位不受影响。结论哇巴因对心室肌HCN通道可能有剂量依赖性的激活作用。

乳大鼠心室肌培养细胞代替急性酶分离细胞用于起搏电流电生理研究的可行性探索

目的探讨体外培养细胞代替急性酶分离细胞用于心室肌电生理研究的可行性。方法采用膜片钳全细胞记录技术,对比分析心室肌细胞培养的不同时间与急性酶分离的心室肌细胞起搏电流间的电生理学差异。结果短期的培养就会使细胞膜电容下降,各期培养细胞的膜电容小于急性酶分离细胞的膜电容〔(56±7)pF,P<0.05〕。4d后膜电容随着培养时间的延长有逐渐增大的趋势,但各期之间的膜电容差异无统计学意义(P>0.05)。各个培养时间段细胞的反转电位、电流密度、活化阈值、半最大激活膜电压(V0.5)等主要电生理指标之间差异无统计学意义(P>0.05)。结论至少短期培养的乳大鼠心室肌细胞的起搏电流与急性酶分离细胞的起搏电流的主要电生理指标之间无明显差异,可以代替急性分离细胞应用于起搏电流的电生理研究。

生长抑素对人脐静脉内皮细胞Ca^(2+)及其膜通道的调控研究

目的:观察生长抑素(SOM)对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)膜上Ca2+通道及胞浆内游离Ca2+浓度([Ca2+]i)的调控作用。方法:应用共聚焦激光扫描显微术(CLSM)和膜片钳单通道记录技术对体培养HUVEC胞浆内[Ca2+]i、膜上Ca2+通道开放情况进行观察。结果:SOM促使HUVEC胞浆内[Ca2+]i明显升高。胞膜上Ca2+通道的开放出现1～2 min的潜伏期后也开放但其开放概率明显降低。结论:SOM对HUVEC胞浆内[Ca2+]i的调节可能首先通过细胞内储存的Ca2+释放及稍后的细胞膜上Ca2+通道开放,从而达到其调节效应。

模拟缺血后心外膜心室肌细胞钠通道变化的研究

目的 探讨钠通道在缺血性心律失常发生中的作用及其机制。方法 以酶解法分离兔心外膜心室肌细胞 ,并采用膜片钳全细胞记录技术 ,观察灌流正常细胞外液后以及模拟缺血液后 10、2 0及 3 0min的快钠电流 (INa)的大小及动力学变化。结果 心外膜细胞缺血后INa的I V曲线上移 ,模拟缺血前及缺血后 10、2 0及 3 0min的峰电流密度在外层细胞 (n =2 0个细胞 )依次为 ( 12 60± 2 2 6)、( 7 46± 3 45 )、( 5 5 7± 2 3 2 )、( 4 87± 2 70 )pA/pF ,缺血前后比较有显著差异 (P <0 0 5 )。缺血后失活曲线左移 ,失活半电压在缺血前及缺血后 10、2 0、3 0min于外层细胞 (n =18个细胞 )依次为 ( -97 3 8± 5 42 )、( -115 83± 6 16)、( -12 2 0 0± 5 82 )、( -12 8 83± 3 13 )mV ,缺血前后比较有显著差异 (P <0 0 5 )。缺血后INa灭活后的恢复减慢 ,但无显著性差异 (P >0 0 5 )。结论 缺血时钠通道活性的变化可影响心肌兴奋性和传导性 ,可能为心律失常发生的机制之一。

异丙酚对大鼠海马CAl区锥体神经元GABAA受体的作用

目的：研究异丙酚（propofol,Pro）对急性分离大鼠海马CAl区锥体神经元γ-氨基丁酸A型（GABAA）受体的作用。方法：采用膜片钳全细胞记录技术。结果：（1-300）μmol/L Pro可以直接激发内向电流（Ipro），Ipro可被GABAA受体拮抗剂荷包牡丹碱（BIC）阻断；（0.01-30)μmol/L Pro能增强GABA诱发的内向电流（IGABA），洗脱后，电流恢复。结论：Pro既能直接激活GABAA受体，又能通过增强GABA的作用变构调控受体；海马区GABAA受体可能是Pro的重要药靶。

安律胶囊对豚鼠心室肌细胞钠离子通道的影响

目的:通过观察安律胶囊对豚鼠心室肌细胞钠电流(INa)的影响,以探讨其抗早搏的作用机制。方法:采用膜片钳全细胞记录技术记录了安律胶囊对单个豚鼠心室肌细胞钠电流的影响。结果:安律胶囊可剂量依赖性的阻滞钠电流且具有一定的使用依赖性和时间依赖性。结论:安律胶囊对钠电流的阻滞作用是其抗早搏的作用机制之一。

下丘脑神经元NMDA受体通道特性研究

目的通过对正常和缺氧条件下N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体通道特性进行研究,探讨下丘脑神经元缺氧损伤的机理,为临床防治脑缺血/缺氧损伤提供实验依据。方法取材于新生SD大鼠下丘脑视前区/下丘脑前区(PO/AH)神经元,应用膜片钳单通道记录技术对缺氧和非缺氧两种状态下NMDA受体特性进行研究,观察其在缺氧和非缺氧条件下的翻转电位、电流幅度、电导特性的变化。结果神经元缺氧后其通道内向电流幅值由平均(4.501±0.980) pA(n=20,40 mV)上升为(6.000±1.750) pA(n=16,40 mV),优势电导由非缺氧组的(45.693±1.850) pS (n=16)上升为(60.206±1.750) pS(n=10),而翻电位极为接近。结论缺氧是使NMDA受体通道过度激活和Ca2+大量内流的一外因条件。神经元缺氧时,同一钳制电压下其内向电流幅度明显高于对照组,优势电导也有明显上升,可以解释为缺氧引起了神经元Ca2+超载,从而介导了细胞的损伤和死亡。