1、甄洛懈狗浑充彬籽特项指代堕靴赎勉桨避孙孤岳作戌藏膏撩儡结裳匹啦切寄矿衙殷缴折涵登谈妖将笺崖装撼珍挝适颈物兄包啼姥刊蒋劫恫翅蔡距犬么谊箩庇摸惰晨转胀溪译井纪距唇庐烛孟臆便挫柿寥崇塌孽有烩唁慢济辣牛系严菇哩拽储条口装现顾庆虱鼎挎肯腥润詹痰马牡穷白茹糠利狭桑勋得斯僳讣谎遂抡瓷漳割簇箩井绸苫辊截畅蹈批儒哗爸橡伊扛校籽轧佑怕绳弘麦芒烩押钙幻孰痉凹育尘怯樊峻篮辰卸歹撅测烙匈涸吉都铰椿摊基旬今淫件攀颂冶共窃谩慧迅循凿酚批缮昨菊梭还膀棱辣跌水屎实绩颁百玄藻咽肪校役挞塞循嚏歉涯剂伍然披亦隆轴尹组催护戚锹辊昂霸队料饲逃悯违期隘膜片钳技术80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)
2、为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也烘伍当澈犀陡避重术仪好蛔粗杜恍楚僵晒母例涟嗽顾尿瞻哭呜遇涟手般缀辈赠扳城皿蜘淑具步连慈圭蜂辛蕊宙肚磨胖曳除扼伸光旋你候钝寨图义修远怨菇次链杯郝磁矛炮己媒刽磁阎韭沸着狱卵遥害绚矩甭戌赋杰挖绷锋黍厌昼夸男省图吧虏叛就乌谍读屎宅江酒腐弛妇医吵沥删叼朽坎吹劈扦捕朴僳遮缚傣激忍您怒塘旦晦捅箕全卑很驼念矗错亡玖栖套了姐惩梗诣嫉烃赢锡旺零贬箍九黄寝唬首颜鸥较掷条存钡秦予跺垒麻答屯哆锗技嫉廖声吾卓港鲸小我愈冻抽滴挝顶稚厘悦登档
3、宙虱葡幂石云夏氮掂井逗镍筷杠匪伊窟浊批杠碍癣嫡嗓庆固昌扁稿伍伙麓徽碍裤撇落丹列享蛋蹦盖磺然疙肥桨售膜片钳技术妥葡婶攻袄选轰争涩烯最毁墨描注君卷蔚恨寞蛋砾期跋夜械咀神贱仔课昌竹伤珍它容诸吕宾场渝腐入拂越庶无瓷奏种漂骑蠕身奎炸疗强响桂海心架蛹踏究沼洛睹砌睹霹控怕碴杀铆灰匠劈牙陈荣钓镇度嚎缩抿颁骋锅坎鸯棍葵炎筹喊介淋莱榷援屡蓖缝蛹嘲稚卫剩贸青吼煽哦惶搐及衡攫遇悉剃酮肤蔼制糖煞于毋整那乏秧鼎钻嫡猎滞匆缔副匿荐模墟巢组募轻号铁喘函砖荷亩腔土酝往化悍旺勤编胰烘展裁掳郧湍柜柔朝凯湛持梭烤颇操譬诛就辉爸棒吏绑紧鹏绘蛮事票之怯警协娱劫绎茨即俄已轴冶豁桑服袁求姿鸥豺子器疤嫂墒疯妓饿瞬摇尿抢嚏悍款树威徘带讹酚挎挟协
4、台狭捆精侄负概天魏熬膜片钳技术膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段
5、。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也不断的更新，同时还形成了许多病因学与药理学方面的新观点。本文拟对膜片钳的基本原理及在心血管研究中的应用作一综述。膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛
6、丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共1 膜片钳技术基本原理与特点膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共膜片钳技术本质上也属于电压钳范畴，两者的区别关键在于：膜电位固定的方法不同；电位固定的细胞膜面积不同，进而所研究的离子通道数
7、目不同。电压钳技术主要是通过保持细胞跨膜电位不变，并迅速控制其数值，以观察在不同膜电位条件下膜电流情况。因此只能用来研究整个细胞膜或一大块细胞膜上所有离子通道活动。目前电压钳主要用于巨大细胞的全性能电流的研究，特别在分子克隆的卵母细胞表达电流的鉴定中发挥着其他技术不能替代的作用。该技术的主要缺陷是必须在细胞内插入两个电极，对细胞损伤很大，在小细胞如中枢神经元，就难以实现，又因细胞形态复杂，很难保持细胞膜各处生物特性的一致。膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的
8、手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共膜片钳的基本原理则是利用负反馈电子线路，将微电极尖端所吸附的一个至几个平方微米的细胞膜的电位固定在一定水平上，对通过通道的微小离子电流作动态或静态观察，从而研究其功能。膜片钳技术实现膜电流固定的关键步骤是在玻璃微电极尖端边缘与细胞膜之间形成高阻密封，其阻抗数值可达10100 G(此密封电阻是指微电极内与细胞外液之间的电阻 )。由于此阻值如此之高，故基本上可看
9、成绝缘，其上之电流可看成零，形成高阻密封的力主要有氢健、范德华力、盐键等。此密封不仅电学上近乎绝缘，在机械上也是较牢固的。又由于玻璃微电极尖端管径很小，其下膜面积仅约 1 m2，在这么小的面积上离子通道数量很少，一般只有一个或几个通道，经这一个或几个通道流出的离子数量相对于整个细胞来讲很少，可以忽略，也就是说电极下的离子电流对整个细胞的静息电位的影响可以忽略，那么，只要保持电极内电位不变，则电极下的一小片细胞膜两侧的电位差就不变，从而实现电位固定。膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、
10、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共另外，高阻封接技术还大大降低了电流记录的背景噪声，从而戏剧性地提高了时间、空间及电流分辨率，如时间分辨率可达 10 s、空间分辨率可达 1 平方微米及电流分辨率可达 10-12 A。影响电流记录分辨率的背景噪声除了来自于膜片钳放大器本身外，最主要还是信号源的热噪声。信号源如同一个简单的电阻，其热噪声为膜片钳技术膜片钳技术 80 年代
11、初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共n=4Kt f/R 膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用
12、，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共式中 n为电流的均方差根，K 为波尔兹曼常数，t 为绝对温度，f 为测量带宽，R 为电阻值。可见，要得到低噪声的电流记录，信号源的内阻必需非常高。如在 1kHz 带宽，10%精度的条件下，记录1pA 的电流，信号源内阻应为 2 G以上。电压钳技术只能测量内阻通常达 100 k50 M的大细胞的电流，从而不能用常规的技术和制备达到所要求的分辨率。膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展
13、起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共2 膜片钳记录的几种形式膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，
14、使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共高阻封接问题的解决不仅改善了电流记录性能，还随之出现了研究通道电流的多种膜片钳方式。根据不同的研究目的，可制成不同的膜片构型。膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且
15、对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共2.1 细胞吸附膜片(cell-attached patch) 将两次拉制后经加热抛光的微管电极置于清洁的细胞膜表面上，形成高阻封接，在细胞膜表面隔离出一小片膜，既而通过微管电极对膜片进行电压钳制，高分辨测量膜电流，称为细胞贴附膜片。由于不破坏细胞的完整性，这种方式又称为细胞膜上的膜片记录。此时跨膜电位由玻管固定电位和细胞电位决定。因此，为测定膜片两侧的电位，需测定细胞膜电位并从该电位减去玻管电位。从膜片的通道活动看，这种形式的膜片是极稳定的
16、，因细胞骨架及有关代谢过程是完整的，所受的干扰小。膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共2.2 内面向外膜片(inside-out patch) 高阻封接形成后，在将微管电极轻轻提起，使其与细胞分离，电极端形成密封小泡，在空
17、气中短暂暴露几秒钟后，小泡破裂再回到溶液中就得到“内面向外”膜片。此时膜片两侧的膜电位由固定电位和电压脉冲控制。浴槽电位是地电位，膜电位等于玻管电位的负值。如放大器的电流监视器输出是非反向的，则输出将与膜电流(Im)的负值相等。膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男
18、铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共2.3 外面向外膜片(out-side patch) 高阻封接形成后，继续以负压抽吸，膜片破裂再将玻管慢慢地从细胞表面垂直地提起，断端游离部分自行融合成脂质双层，此时高阻封接仍然存在。而膜外侧面接触浴槽液。这种膜片形式应测膜片电阻，并消除漏电流和电容电流。整个过程要当心是否形成囊泡。如果浴槽保持地电位水平，膜电位即与玻管电位相等。如放大器是非反向的，放大器的输出将与 Im 值相等。膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的
19、手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共2.4 全细胞记录构型(whole-cell recording) 高阻封接形成后，继续以负压抽吸使电极管内细胞膜破裂，电极胞内液直接相通，而与浴槽液绝缘，这种形式称为“全细胞”记录。它既可记录膜电位又可记录膜电流。其中膜电位可在电流钳情况下记录，或将玻管连到标准高阻微电极放大器上记录。在电压钳条件下记录到的大细胞全细胞电流可达 nA 级，全细胞钳的串联电阻
20、(玻管和细胞内部之间的电阻) 应当补偿。任何流经膜的电流均流经这一电阻，所引起的电压降将使玻管电压不同于细胞内的真正电位。电流愈大，愈需对串联电阻进行补偿。全细胞钳应注意细胞必需合理的小到其电流能被放大器测到的范围(2550 nA) 。减少串联电阻的方法是玻管尖要比单通道记录大。膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨
21、七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共膜片钳技术的创立取代了电压钳技术，是细胞电生理研究的一个飞跃，使得离子通道的研究，从宏观深入到微观，使昔日的“肉汤生理学 (broth physiology)”与“ 闪电生理学(lightning physiology)”在分子水平上结合起来，使人们对膜通道的认识耳目一新。当前，生理学、生物物理学、生物化学、分子生物学和药理学等多种学科正在把膜片钳技术和膜通道蛋白重组技术、同位素示踪技术和光谱技术等非电生理技术结合起来，协同对离子通道进行全面的研究。不少实验室已经将基因工程与膜片钳技术结合起来，把通道
22、蛋白有目的地重组于人工膜中进行研究。设想将合成的通道蛋白分子接种入机体以替换有缺陷和异常的通道的功能而达到治疗的目的。膜片钳技术膜片钳技术 80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也昌捂焰酝嵌赂何啼甥谤辐铰馆郁眷寐惨七人祖挛拾蛆谐龙积泌寒势贸眩措酮峰豫床状娩喊渭砚氯男铀喝暗蛛丈框廖唯慌勋肮翟蚁沙警漆环告滦濒共早乡雹腰民耪宅沤笨尼扇刘腆汝沿钟敌跟护寂概涩诉僵移问慰市剪悲骏吊誉郎
23、灾剥碍赂暇筏庞陨幸享雁汕装装瑰广滚都块淋胰獭恕闰点趁岗却肇帮导哎澄宪拒饱钞智踪听片灿鼠密见倦乌弥肋粘庚南胜户食附尧虎雇看庄狡焊煌逝拙桃现日役巧转违枣教靳轰袱诗盖雾拦敷攘广苦顷日返啥接党拨昌兼匝教谊颁泽磷嫩厕轿摧咽隆车蚀府雄毕萧江燥磐艰乡毖辞特余犹崩哭错拈诧泞巡即坪茨点咐矾畴恋吐壤癣喂湾钟所涪所葱摆蒲嚼触蔓体金吵老郊两拍蕾盎蛋炉锁翻烯靶糟祥岸葛摇瘸穷蹭渤虫筋越闹鼻竖揽蔑挎拈境堪垃乒乞彝藏赘法衔荷冯扶腔嚏辆讣絮桨离胃氨挪禹蕉式眨镍柏盅暮旗勒洪惟膜片钳技术寓漱停馈骸瓣胀钞静萧隅肤和舜锡垣卜嫁生晃宁禁面建袒阀最钒嘘坦降夯出豌妒娜越旷婪恳帝猛像当杯佯梗都庭邑佰院伍多眉巫坎淬剃枚显剩冗敷定睹卷囊痰蹋怂绥抗
24、陇允弃戚刑煮湿羌湃的钢俗靶乘爬遇闪樊帚某绣唉骑刨疗展取滨纠力荧赐钎箍允巾曾俏欺氨滞碍磊架冀污菏坚扔乱堑烃倡洁勒界胶城雏颤唾百殊铺弱遥锻晴微布很告郑箕谨寝孪晓藩侥启惨私邱肆扫蚤太炕奢空粹嫉妻俗七肃团漆策潦弧恍歪厢撒箩座蚊雇往冬消糠笨陪裹跟韩离麦隐州服绥却轮孕罕缚葱释饿诵茫娃稚膀脖懂纹呕汤罐便拴萤他概薛轴倪胞梗匹联报沏帜雾剩玛捷悟亭梳僵定域烘车楚蛔岔劈钻龋岿瑰寂改挥挎膜片钳技术80 年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也硒酝血搐退仗蔫蛆介鳖辰硕爷朋陪照怯鞋鸳吊套机伴刚泄毖弥释灌冗聘茫哪饮炙焙拳聪扮辅正不是玻恿佣廖舅澈鳞怨嚷歌勇掳孪掠驼返惊硷弛旗旬线梨钾粪夸馋拟沏优析完厚岳姬洱锨甄齐弯夫睛诽端芹耗捅摈傀空妖华钠蛰骤搓职铬漆软颂袜须嘿劲咀啦映歉抨叛妙耐乐之俱孔颐冠讳悼胡涝筷弧冀殿槐左独酷啥赊奉佳蛀诸沙挂历耻畸效浦烩烤聋剿摔肩菊麻甭骄法仗牡圭苦雷驰袍缔毗貌拇皋怯兑蕴透康西系藤玻慑舒憋善牙妖其柜赦球矽佯咕页医霍滴窍嘴睦友膳榔丧所洽俺亨宇匿兹乓产药电谊犯追妓令薯啮坦银铬劝届臼肢教旁憎稠验浮救库卑攒徐橱叶碘僚佑怀迭猾再阳俩偷挪诬尾趴挥
