电生理在昆虫学研究上的应用

1791年Galvani发现了动物的肌肉电位,1849年Dubois-Reymond改进了刺激技术和记录技术,发现生物电的两种基本形式——静息电位和动作电位,使电生理学逐渐成为一门独立的学科。随着近代电子技术和分子生物学的发展和应用,电生理学已经成为研究昆虫生理功能的一项专门技术和方法。例如,以电生理学方法去了解昆虫的求偶,对寄主的选择和趋避,了解昆虫的趋光特性,信息激素和     

兔肠系膜下神经节细胞的两种非胆碱能性慢突触后电位

以常规细胞内记录技术对兔肠系膜下神经节细胞的跨膜电位进行了观察。对节前神经的短串脉冲刺激,可诱发出一串快兴奋性突触后电位(f-EPSP)或顺向动作电位;在此之后,大多数细胞还出现一个持续约2min 的缓慢去极化电位。该电位具有抗箭毒和阿托品性质,受低钙高镁溶液的可逆性阻抑,因而可称为非胆碱能性兴奋性突触后电位,或者也可归入迟慢兴奋性突触后电位(ls-EPSP)。多数细胞的 ls-EPSP 伴有膜电阻增大,电位的幅度随细胞静息电位的超极化而变小;提示在这些细胞上,钾电导的失活很可能参与了电位的发生。以P物质溶液灌流神经节未见该电位有显著改变。另外,在箭毒化加阿托品化的神经节中,还发现少数细胞对节前神经的串刺激发生一个持续约一分钟的超极化电位。它也具有抗胆碱能受体阻断剂的性质,受低钙高镁溶液可逆性阻抑,为此我们命之为“极慢抑制性突触后电位”(vs-IPSP),以区别于“慢抑制性突触后电位”(s-IPSP),后者是通常用以表示一种胆碱能性的慢电位。本文所述的这两种非胆碱能性的突触电位有关递质,尚待探索。     

KATP通道活性对豚鼠结肠带平滑肌细胞电和收缩活动的作用

本文应用平滑肌电活动测量和张力测量技术,利用已知的ＫＡＴＰ通道特异性开放剂（ｃｒｏｍａｋａｌｉｍ）和阻断剂（ｇｌｙｂｅｎｃｌａｍｉｄｅ）,研究ＫＡＴＰ通道对豚鼠结肠带平滑肌细胞电和收缩活动的影响。结果表明：１．ｃｒｏｍａｋａｌｉｍ通过使膜静息电位超极化抑制平滑肌细胞电和收缩活动。２．ｇｌｙｂｅｎｃｌａｍｉｄｅ可以拮抗ｃｒｏｍａｋａｌｉｍ的作用。３．降低灌流液中葡萄糖浓度使平滑肌细胞电和收缩活动下降,ｇｌｙｂｅｎｃｌｍｉｄｅ对此有恢复作用。实验证明：豚鼠结肠带平滑肌细胞膜上存在ＫＡＴＰ通道,ＫＡＴＰ通道通过对膜去极化过程的影响对细胞电和收缩活动起重要作用。     

关于自动去极化电位时相定位归属的己见

任何一个可兴奋细胞兴奋的全过程都依次为：由静息电位去极化在达到阈电位之前的局部电位一锋电位（动作电位）-膜电位复极化恢复到兴奋以前的静息水平这样三个大致时相。其中阈电位之前的局部电位（local potential）是整个兴奋过程的最初阶段,是触发细胞产生真正意义兴奋（动作电位）的启动电位。虽然在不同的可兴奋细胞这个启动电位的名称不完全一样,譬如在骨骼肌细胞称之为终板电位（end—platepotential）,在感受器称之为感受器电位（或发生器电位,generator potential）,在神经称之为局部电位,但是其电位的本质意义都一样,即它们都是由外界刺激而发生、当去极化达到细胞本身的阈电位水平时,     

GABA能神经功能有了新发现

美国耶鲁大学S.A.Tomiko等最近以电生理实验表明,GABA通过荷包牡丹碱(bicuculline,BC)-阻滞性受体,直接作用分离出的大鼠促黑激素(MSH)细胞,结果Cl~-电导增加,膜电位朝Cl~-平衡电位的方向发展,引起静息部位去极化或使高K~ 诱发的去极化难以进行。作者发现GABA首先刺激MSH释放,尔后抑制之,同时抑制K~ 诱发的MSH分泌。作者提供的药理学证据提示,上述分泌和电生理活动所涉及的受体相同。GABA能神经直接作用MSH细胞,改变其释放量,并受GABA产生的电生理特性的变化而影响其功能,这是GABA能神经功能的新发现。多采用大鼠为实验对象,先分离垂体后叶中间部细胞,体外短期培养,并置于柱形器皿内,持续灌流并测定MSH释放量。     

不同浓度葡萄糖对大鼠胰岛β细胞L-型钙通道的影响

采用全细胞膜片钳技术观察不同浓度葡萄糖对新生Wister大鼠胰岛β细胞膜上电压依赖性L-型钙离子通道门控特性的影响,即分别用2.8、5.5、16.7和22.2 mmol/L的葡萄糖刺激单个贴壁胰岛β细胞,以Ba²⁺作为载流子,分析比较葡萄糖对L-型钙通道电流的影响。结果显示：在低糖（2.8 mmol/L）情况下,大鼠胰岛β细胞电压依赖性L-型钙离子通道电流静息膜电位约为－70 mV,钙离子内流不明显,且无明显的时间依赖性关系。在葡萄糖浓度为5.5 mmol/L的条件下,大鼠胰岛β细胞电压依赖性L-型钙离子通道电流在－40 mV激活, +20 mV左右达峰值;高糖（16.7 mmol/L）作用胰岛β细胞后,电压依赖性L-型钙离子通道电流约－40 mV激活,＋10 mV左右达峰值,即峰值电位向负方向移动约10 mV;葡萄糖浓度达22.2 mmol/L时,电活动呈持续性去极化,峰值电位增加不明显,提示葡萄糖降低胰岛β细胞电压依赖性L-型钙通道电流的激活电位阈值,促进其开放,钙电流峰值电位增加,随着高糖作用时间的延长,胰岛β细胞容积变大,细胞膜破坏。提示高浓度葡萄糖在一定范围内可以刺激胰岛素的分泌,但浓度过高则可抑制胰岛素的分泌,通过观察葡萄糖刺激的胰岛β细胞胰岛素第一时相分泌的变化,在一定程度上对高糖毒性作用的可能提供了证据。     

蛙离体单根有髓鞘神经纤维静息电位与动作电位细胞内记录方法

本文介绍一种记录蛙离体单根有髓鞘神经纤维的静息和动作电位的细胞内记录方法,包括神经干标本的制作和固定、微电极和刺激电极的制备、简易防震和静息与动作电位的记录.该方法记录的静息电位和动作电位幅值,在30min 内可保持相对稳定。     

耳蜗电生理的进展

Weber和Bray发现了耳蜗微音器电位,耳蜗电生理才得到发展。本世纪50年代,Bekesy对耳蜗基底膜及其邻近结构的运动进行了解析,提出了众所周知的行波学说。他还证明耳蜗内存在两种静息电位。这些,都对耳蜗电生理研究奠定了很好的基础。60年代,Davis研究了几种耳蜗电现象的相互关系,提     

新生大鼠海马培养神经元电生理参数测定及神经递质的作用观察

采用微电极技术对分散培养的新生大鼠海马神经元进行细胞内记录,对其被动膜电性质、Ⅰ－Ｖ关系曲线、动作电位等进行了观察。测得静息电位为－６４±１１ｍＶ（ｎ＝９６）,膜阻抗为８０±２０ＭΩ,时间常数５．６±１．４ｍｓ,动作电位幅度６９±７ｍＶ（ｎ＝１５）,阈电位－４８±８ｍＶ,超射值７±３ｍＶ。利用压力脉冲微量给药技术将乙酰胆碱或谷氨酸钠施加于所观察的细胞表面,发现二者均引起神经元去极化,并伴有强烈的放电反应。证明新生大鼠海马培养神经元细胞内记录是一种稳定可靠的电生理学研究方法。     

钠钾泵是怎样发现的

钠钾泵是人类发现的第1个离子泵,具有里程碑的意义。回顾了人类对钠钾泵的认识过程;从科学家发现细胞内、外液之间Na^＋、K^＋浓度的差异、静息电位和动作电位,提出有关学说和发现钠钾泵作了追踪溯源的介绍。主要从静息电位及“膜学说”、动作电位及“离子学说”、“钠泵”假设与钠钾泵的发现3个方面作了论述。     

ATP 调控大鼠胰腺β细胞胰岛素分泌的双重作用

实验以大鼠胰腺β细胞为研究对象,采用荧光测钙和全细胞膜片钳膜电容测量技术,研究 ATP 对胞内钙离子信号和细胞分泌的影响,并初步探讨了其作用机制 . 实验表明：胞外 ATP 刺激通过动员细胞内 thapsigargin 敏感的钙库 Ca2+ 释放,使大鼠胰腺β细胞内的游离钙离子浓度显著升高,细胞外的 ATP 信号对β细胞胰岛素分泌有双向调节作用,其一,主要通过降低去极化引起的钙电流而对β细胞胰岛素分泌产生较弱的抑制作用,其二,细胞在静息状态下, ATP 通过动员胞内钙库的 Ca2+ 释放使胞浆中的钙离子浓度显著增加,触发β细胞强烈分泌胰岛素 . ATP 的这种双向调节可能对胰岛素分泌的精确调控具有重要的生理意义 .     

蛙皮抗菌肽促胰岛素分泌功能研究进展

随着对蛙皮抗菌肽功能研究的不断深入,陆续发现部分肽具有促胰岛素分泌活性,该活性对于2型糖尿病治疗具有较好的应用前景。蛙皮抗菌肽即可以通过克服注射胰岛素产生的低血糖反应,又能改善2型糖尿病胰岛素抵抗的问题,这使其有希望成为安全、高效治疗2型糖尿病药物的新药物。本文综述了具有促胰岛素分泌功能的蛙皮抗菌肽的序列特征和工作机制的研究进展,为进一步开展相关研究提供参考。     

猫体感皮质内脏伤害感受神经元的膜电生理特性

应用细胞内电位记录技术,研究猫ＳＩ中内脏大神经皮质代表区的８５１个神经元膜电生理特性,用胞内注入极化电流的方法,测量和计算出神经元的膜电学参数,并进行内脏痛伤害感受及非相关神经元的电学特性比较,发现二者在膜电阻、时间常数、膜电容、静息电位、细胞活跃程度及神经元深度分布等方面存在差别。注电流引发的频率－电流、动作电位幅值－电流、及Ｉ－Ｖ曲线也有差异,结果提示ＳＩ区内脏伤害感受及非相关神经元在形态及膜结构上可能有不同之处,为痛觉特异学说提供资料。部分神经元用神经生物素进行细胞内电泳标记以显示功能细胞所在层次及形态,从单一皮层感受神经元的反应及形态特点探讨了内脏痛的感受特性。     

细胞-场效应管传感器及其应用

细胞膜电位是由细胞膜内外两侧离子浓度差所产生的电位差,包含静息电位和动作电位.电压钳和膜片钳是细胞膜电位检测和记录的主要技术,电压钳的电极和膜片钳的玻璃管对细胞膜有刺激,并且不能对细胞进行在线监测和记录.细胞-场效应管传感器是一种用细胞膜电位通过场效应管栅极控制漏源电流,从而感受细胞膜电位的新型器件,具有对细胞膜无刺激、在线、长时程、实时等特点,是细胞膜电位检测和记录的新技术,可广泛应用于科学研究、药物开发、医疗器械、检验检疫、环境保护、公共安全等领域.本文主要介绍这种传感器的结构、转移特性、等效电路、制备工艺以及动作电位记录、细胞生长实时监测、细胞外分泌监测、肿瘤标志物检测等方面的应用.     

关于细胞静息电位的产生原因

细胞的静息电位是指存在于安静的、未进入兴奋状态的细胞内部和周围环境之间的一种微弱的和在时间上变化比较缓慢的电位差。实验确凿证明,大多数活细胞,不论它是多细胞有机体的一部分或者是其本身就是一个完整的独立有机体,在其内部和周围环境之间存在着50—100毫伏的电位差。在绝大多数情况下,细胞的内部对于周围环境来讲,是带负电。细胞的这种电位差同生命现象有着密切的联系,它随着生命的产生而出现,并随着生命的死亡而消失。由此可见,细胞产生静息电位的能力是一切生物机体都具备的一种普遍特性。除此,细胞静息电位的产生作为生命活动基本过程的一个方面,反映着生物组织和细胞的新陈代谢水平和变化,同生命活动中不断进行的许多重要的物理、物理化     

尖吻蝮蛇毒对蟾蜍交感神经节细胞电活动的影响

用细胞内电位记录技术,以离体蟾蜍交感链为标本,观察了尖吻蝮蛇毒(AAV)的神经毒性作用。结果表明,该蛇毒(10-200μg/ml)对交感神经元的静息电位、膜电阻和膜电容没有显著的作用,对动作电位形状也无可测出的影响,但能使阈电位轻皮升高,即使神经元兴奋性稍降低。AAV(>25μg/ml)对胆碱能性的快兴奋性突触后电位有剂量依从性的,部分可逆性的抑制作用。其作用机制至少应部分归之于AAV对突触后膜上的N型胆碱能受体的阻断作用。本研究发现的AAV神经毒性作用可能有一定实践意义。     

金属离子及CTAB对酵母细胞介电行为的影响——相互作用的模型化解析

利用介电谱方法详细研究了Cu2＋、Zn2＋、Cd2＋、Pb2＋、Al3＋、Ni2＋等金属离子以及阳离子表面活性剂CTAB：十六烷基三甲基溴化铵）对典型的真核细胞——酵母细胞介电性质的影响。在时间变化和浓度变化的情况下,对上述体系在40HZ～110MHz宽频范围进行了介电测量,Cole-Cole拟合确定了介电参数,定性讨论了不同试剂的时间和浓度的各种作用效果。通过无作用的对照细胞和有离子作用的作用组细胞10小时内的介电谱图比较发现,Cu2＋、Pb2＋及CTAB对酵母细胞介电行为的影响是以孵化时间依赖的方式发生;对有时间作用的三者选用不同的浓度进行作用,结果发现Cu2＋及CTAB对酵母细胞的作用同样是以浓度依赖的方式进行,而不同浓度的Pb”的作用效果接近。进一步,根据酵母细胞的结构特点采用双壳介电模型,理论计算了相参数,并结合细胞生理学知识对细胞受金属离子或特殊试剂作用后的相参数变化原因给予了解释;给出了金属离子,特别是Cu2＋以及CTAB与酵母细胞作用的可能机制。此外,模拟了实验条件下细胞悬浮液中各组成相参数对介电谱的依存关系,给出了一些有益的暗示：介电增量主要受细胞膜介电常数和细胞体积分数影响;特征频率尼与液泡膜介电常数以及细胞质的电导率等物理参数有关;而液泡内电导率支配高频的弛豫行为。这些模拟将对酵母细胞介电实时监测技术的实现提供基础参考。     

鳌虾口胃神经节神经元簇放电的动态离子流机制

为研究神经元自身的电活动特性(簇放电节律模式到峰放电节律模式的转迁,以及簇放电节律的离子流机制),本实验选取鳌虾口胃神经节(stomatogastric ganglion,STG)中功能上孤立的单个神经元,记录其在胞外钙离子浓度([Ca2+]o)变化和钙依赖钾离子通道阻断剂tetraethylammonium(TEA)作用下细胞内电活动的变化。当[Ca2+]o降低时,神经元膜电位水平升高,电活动模式表现为从低电位水平的静息(极化静息),到簇放电,再到峰放电,最后到高电位水平的静息(去极化静息)的转迁历程;当细胞外TEA浓度([TEA]o)增加时,神经元膜电位水平也升高,电活动模式表现为从极化静息,到簇放电,再到峰放电的转迁历程,且变化过程是可逆的。上述结果表明,不同生理状态下神经元电活动模式是复杂多样的,这种复杂多样的电活动模式随生理调节参数变化可以表现出规律性的转迁。另外,钙离子内流通过影响[Ca2+]i水平进而调节钙依赖钾电导,决定簇放电的起始与终止,这可能是簇放电产生的动态离子流机制。     

培养的下丘脑神经细胞电生理特征的衰老性变化

本文采用玻璃微电极细胞内记录技术,研究了培齿０－１４０ｄ新生ＳＤ大鼠下丘脑神经细胞电生理学特征的增龄性变化。以神经突起的生长速度为指标,将细胞体外存活过程分为三期,即恢复期、生长期、衰老期。发现,神经细胞膜时间常数及膜电容于生长期达最大值,而在衰老期显著减小。恢复期膜阻抗最高,生长期显著下降,但衰老期变化不显著。神经细胞可产生单个或多个诱发放电,其静息电位约－３０－－６０ｍＶ,并呈增龄性增高。可见     

脊髓背角胶状质神经元形态与电生理学特性的研究进展

脊髓背角胶状质神经元在痛信息传递过程中具有重要作用。其形态学分类及电生理学特性复杂,形态学大体上可分为岛神经元、中央神经元、放射状神经元、垂直神经元以及不能分类神经元;电生理学主要包括被动膜特性(静息电位、膜电容和膜电阻)、主动膜特性(动作电位,包括其放电模式、阈值、基电流、半宽度、振幅等)以及兴奋性或抑制性突触后电流等。本文对国内外脊髓背角胶状质神经元形态学与电生理学的研究进展予以综述。