琥珀酸对大鼠海马CAI区神经元电压依赖性钙电流的影响

目的:观察不同浓度的琥珀酸对大鼠海马CAI区神经元电压依赖性钙通道(voltage-dependent calcium channels,VDCC)流的作用,初步探讨琥珀酸对神经元保护的电生理学基础.方法:采用传统全细胞膜片钳技术和制霉菌素(nystatin)穿孔膜片钳技术观察琥珀酸对海马CAI区神经元VDCC电流的影响.结果:不同浓度的琉角酸(10-6、10-5、10-4、10-3、10-2和10-1mol·L-1)在海马CAI区对低电压激活(low-voltage activated,LVA)钙通道电流未见任何影响,而对高电压激活(high-voltage activated,HVA)钙通道电流的抑制呈浓度依赖性.对照组HVA钙电流为580.051±7.32pA,分别给予10-6、10-5、10-4、10-3、10-2和10-1 mol·L-1的琥珀酸后HVA钙电流依次为563.74±16.65,517.99±15.24,444.66±13.26,405.32±19.11,269.03±9.96和86.41±3.25pA,同对照组相比差异有统计学意义(n=8,P<0.01).结论:琥珀酸能浓度依赖性地抑制HVA钙电流,而对LVA钙电流无影响.由此推测琥珀酸可能通过抑制HVA钙电流减少Ca2+内流而影响海马CAI区神经元的兴奋性,从而抑制癫痫的形成,其脑保护作用可能与此有关.     

二氧化硫代谢衍生物对大鼠海马CA1区神经元钠电流的影响

实验采用全细胞膜片钳技术 ,研究了SO2 代谢衍生物亚硫酸钠和亚硫酸氢钠 (两者分子比为 3∶1)对大鼠海马CA1区神经元钠电流的影响。结果表明 ,SO2 代谢衍生物可剂量依赖性地增大钠电流 ,剂量为 10和 10 0μmol/L时 ,钠电流分别增大 5 0 .5 9± 19.0 8%和 82 .0 6± 18.5 1%(n =15 ) ;此外还与电压呈依赖性关系 ,但不具有频率依赖性 ;10 μmol/LSO2 代谢衍生物不影响钠电流的激活过程 ,却非常显著地影响其失活过程 ,作用前后的半数失活电压分别为 - 6 9.71± 4.6 7和 - 5 3.2 7± 4.95mV (n =10 ,P <0 .0 1) ,但不改变失活曲线的斜率因子。实验结果提示 ,SO2 衍生物具有类似神经毒物的作用 ,大气SO2 污染可能与一些中枢神经系统疾病的发生有关。     

三氯化铝对大鼠海马CA1区锥体细胞瞬间外向钾电流和延迟整流钾电流的影响

采用全细胞膜片钳技术,研究了三氯化铝(AlCl3)对急性分离的大鼠海马CA1区神经元钾通道的影响。结果表明,AlCl3对钾电流有明显的抑制作用,具有一定的浓度依赖性,1000μmol／AlCl3可改变IA和IX激活曲线和失活曲线的Vb和k值,使钾电流激活曲线右移,使失活曲线左移。这些结果表明AlCl3对大鼠海马CA1区神经元K^ 通道有抑制作用,它可能是铝引起中枢神经系统损伤的机制之一。     

硫酸镁对大鼠海马CA1区神经元钠电流的抑制作用

利用全细胞膜片钳技术研究了硫酸镁 (MgSO4 )对大鼠海马CA1区神经元钠电流的影响。结果表明 ,MgSO4 可浓度依赖和电压依赖地抑制钠电流 ,半数抑制浓度为 4 0 5mmol/L。这一抑制作用与刺激频率无关。结果还表明 ,4mmol/LMgSO4 不影响钠电流的失活过程 ,却使半数激活电压由 - 5 5 8± 6 8mV变为 - 3 4 2± 6 2mV (n =8,P <0 0 1) ,而激活曲线的斜率因子不变。结果提示 ,MgSO4 抑制大鼠海马CA1区神经元的钠电流可能是其抗缺血缺氧造成的中枢神经系统损伤的机制之一     

焦亚硫酸钠对大鼠海马CA1区神经元钾电流的影响

目的:探讨焦亚硫酸钠(SMB)、二氧化硫(SO2)及其体内衍生物(亚硫酸盐和亚硫酸氢盐)对中枢神经元钾通道的影响及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)及谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)相应的保护作用.方法:采用全细胞膜片钳技术研究了SMB对大鼠海马CA1区神经元瞬间外向钾电流(IA)和延迟整流钾电流(IK)的影响.结果:①焦亚硫酸钠可增大全细胞IA和IK,且具剂量依赖性和电压依赖性,使IA和IK增大50%的剂量分别为15.8 μmol/L和11.5μmol/L;②10 μmol/L的SMB均可显著影响IA和IK的激活过程,给药前后IA的半数激活电压分别为(-12.6±1.6)mV和(-7.0±1.3)mV(n=8,P＜0.01),IK的半数激活电压分别为(10.8±0.9)mV和(21.6±0.7)mV(n=8,P＜0.01),但不改变其斜率因子;③10μmol/L的SMB还非常显著地影响IA的失活过程,给药前后其半数失活电压分别为(-97.0±1.1)mV和(-84.4±3.3)mV(n=8,P＜0.01),但也不改变其斜率因子;④抗氧化酶SOD(1×106U/L)、CAT(2×106U/L)及GPx(105U/L)均可使SMB(10μmol/L)增大的IA和IK部分恢复.结论:SMB可显著增大IA和IK,抑制IA和IK的激活过程及IA的失活过程,从而导致胞内K 的外流增加,使胞内K 浓度降低,从而对中枢神经元功能产生不利影响.     

高效氯氰菊酯对大鼠海马CA3区神经元电压门控钾通道的影响

利用全细胞膜片钳技术,在急性分离的新生大鼠海马CA3区锥体细胞上研究高效氯氰菊酯的两种组分高顺氯氰菊酯和高反氯氰菊酯对瞬时外向钾电流（transient outward potassiumcurrent,IA）和延迟整流钾电流（delayed rectifier potassiumcurrent,Ik）的影响。高顺氯氰菊酯使IA增大,而高反氯氰菊酯则使IA减小。高顺和高反氯氰菊酯均使IA激活曲线左移,反式结构还可促进IA的失活。高顺和高反氯氰菊酯均使IK减小,并使其激活曲线左移,而对IK的失活过程无影响,高反氯氰菊酯可使IK失活后恢复过程延长。结果表明,瞬时外向钾通道和延迟整流钾通道同样是高效氯氰菊酯的作用靶点,这可能是高效氯氰菊酯对哺乳动物产生毒性作用的原因之一。     

二氧化硫衍生物对铅引起的大鼠海马神经元钠电流变化的影响

运用全细胞膜片钳技术研究慢性铅暴露和急性给二氧化硫衍生物对大鼠海马神经元钠电流的影响,结果发现,慢性铅暴露组钠电流在-70mV激活,-30mV达到峰值;对照组钠电流在-70mV激活,-40mV达到峰值．两组峰值不具有显著性差异．急性给二氧化硫衍生物于慢性铅暴露组,钠电流在-80mV开始激活,-40mV达到峰值,I-V曲线显著下移．慢性铅暴露使穿越钠通道离子的绝对数量稍微有些减少,但不具有统计学差异;二氧化硫可使慢性铅暴露的海马神经元的INa显著增大．慢性铅暴露推迟了INa达到峰值的时间,但不影响失活时间常数;急性加入二氧化硫衍生物不改变慢性铅暴露达到峰值的时间,却使失活时间常数显著延长．慢性铅暴露使INa的激活曲线右移,失活曲线左移;二氧化硫衍生物使慢性铅暴露的海马神经元上的INa的激活和失活曲线都往超极化方向移动．这些结果表明,铅和二氧化硫改变了细胞膜钠通道对于电压的感应,延长了钠通道的开放时程,这些可能是这两种大气污染物联合损伤海马神经元的作用机制之一．     

谷氨酸对大鼠海马CA1区神经元的短暂性外向K+电流的影响

为了在离子通道水平探讨谷氨酸对急性分离海马ＣＡ１区神经元的短暂外向Ｋ＋电流的影响。用７～１０ｄ大鼠,以链霉蛋白酶Ｅ酶解加吸管吹打法制备海马ＣＡ１区神经元;利用全细胞膜片箝技术,观察了谷氨酸对海马ＣＡ１区锥体细胞的短暂性Ｋ＋电流的影响。结果观察到谷氨酸对短暂性Ｋ＋电流有明显抑制作用,且呈明显浓度依赖性、时间依赖性和部分电压依赖性。上述结果表明,谷氨酸对Ｋ＋通道的影响在中枢神经系统中具有重要作用。     

谷氨酸对海马CA1区锥体细胞A-电流特性的影响

利用全细胞膜片钳记录方法,在急性分离的大鼠海马CA1区锥体细胞上深入研究了谷氨酸对方波诱导的短暂性外向钾电流（IA）激活和失活特性的影响。结果发现：在谷氨酸灌流条件下,IA的激活时间常数没有明显改变（P＞0 ．05）,谷氨酸升高了A－通道稳态失活电压;谷氨酸延长了A－电流失活时间,并具有电压依赖性。实验结果说明了谷氨酸从不同的方面调控着A－通道,对A－通道稳态失活电压依赖性的改变可能是其调控A－通道的主要途径。     

谷氨酸对海马CA1区锥体细胞A-电流特性的影响

利用全细胞膜片钳记录方法 ,在急性分离的大鼠海马CA1区锥体细胞上深入研究了谷氨酸对方波诱导的短暂性外向钾电流 (IA)激活和失活特性的影响。结果发现 :在谷氨酸灌流条件下 ,IA 的激活时间常数没有明显改变 (P>0.05) ;谷氨酸升高了A -通道稳态失活电压 ;谷氨酸延长了A -电流失活时间 ,并具有电压依赖性。实验结果说明了谷氨酸从不同的方面调控着A -通道 ,对A -通道稳态失活电压依赖性的改变可能是其调控A -通道的主要途径。     

Enhancement of Lanthanum (III) on Sodium Currents in Acutely Isolated Hippocampal CA1 Neurons of Rat

The effects of lanthanum (III) (La³⁺) on voltage-gated sodium channel currents (I _Na) in freshly dissociated rat hippocampal CA1 neurons were studied using the whole-cell patch clamp techniques. La³⁺ reversibly enhanced I _Na in a concentration- and voltage-dependent manner. The 50% enhancement concentration (EC₅₀) of La³⁺ on I _Na was 9.93 μM. In addition, 10 μM La³⁺ shifted the steady state activation curve of I _Na towards positive potential and the steady state inactivation curve towards negative potential without changing the slope factor. These results indicated that La³⁺ could increase the amplitudes of I _Na and change the activation and inactivation courses of I _Na even in very low concentration.     

Coriaria Lactone Increased the Intracellular Level of Calcium through the Voltage-gated Calcium Channels in Rat Hippocampal Neurons

To investigate the effects of Coriaria Lactone (CL), an epileptogenic substance, on intracellular levels of calcium ([Ca²⁺]_i) and physiological properties of voltage-gated calcium channels (VGCCs). Ratiometric calcium imaging using Fura Red and whole-cell voltage patch-clamp technique were explored on freshly isolated rat hippocampal neurons exposed to CL. Coriaria Lactone increased [Ca²⁺]_i from 118 ± 21 to 440 ± 35 nM; VGCCs and calcium influx through NMDA receptor served as the main routes of entry. Coriaria Lactone could enhance both Low voltage activated (LVA) and High voltage activated calcium currents in a concentration-dependent way, and its effect on LVA current was more potent (about 60%). The increased calcium currents were accompanied by the shift of voltage-dependent steady-state inactivation to more positive potentials. These effects of CL, especially its impact on LVA current, could activate different calcium-dependent signaling pathways, and influence cellular excitable properties as well, which might play an important role in CL’s epileptogenic process. Q. Zhang and X. Lai contributed equally to this article.     

大鼠全脑缺血后海马CA1区锥体神经元L型钙通道电流的改变(英)

已有研究表明在脑缺血期间及再灌流后早期,海马CA1锥体神经元细胞内钙浓度明显升高,这一钙超载被认为是缺血性脑损伤的重要机制之一.电压依赖性钙通道是介导正常CA1神经元钙内流的主要途径.实验观察了脑缺血再灌流后早期海马CA1锥体神经元电压依赖性L型钙通道的变化.以改良的四血管闭塞法制作大鼠15 min前脑缺血模型,在急性分离的海马CA1神经元上,采用膜片钳细胞贴附式记录L型电压依赖性钙通道电流.脑缺血后CA1神经元L型钙通道的总体平均电流明显增大,这是由于通道的开放概率增加所致.进一步分析单通道动力学显示,脑缺血后通道的开放时间变长,通道的开放频率增大.研究结果提示L型钙通道功能活动增强可能参与了缺血后海马CA1锥体神经元的细胞内钙浓度升高.     

大鼠全脑缺血后海马CA1区锥体神经元L型钙通道电流的改变(英文)

已有研究表明在脑缺血期间及再灌流后早期,海马CA1锥体神经元细胞内钙浓度明显升高,这一钙超载被认为是缺血性脑损伤的重要机制之一.电压依赖性钙通道是介导正常CA1神经元钙内流的主要途径.实验观察了脑缺血再灌流后早期海马CA1锥体神经元电压依赖性L型钙通道的变化.以改良的四血管闭塞法制作大鼠 15min前脑缺血模型,在急性分离的海马CA1神经元上,采用膜片钳细胞贴附式记录L型电压依赖性钙通道电流.脑缺血后CA1神经元L型钙通道的总体平均电流明显增大,这是由于通道的开放概率增加所致.进一步分析单通道动力学显示,脑缺血后通道的开放时间变长,通道的开放频率增大.研究结果提示L型钙通道功能活动增强可能参与了缺血后海马CA1锥体神经元的细胞内钙浓度升高     

成年大鼠海马CA1区锥体神经元外向整流氯离子单通道特性

采用膜片钳内面向外式技术,在急性分离成年大鼠海马CAl区锥体细胞上记录到了外向整流氯离子通道（outwardly rectifying chloride channel,ORCC）.长时间去极化（≥60 mV）刺激后,在30%的游离膜片上记录到有外向整流特性的单通道氯电流,膜电位在－60 mV到0 mV之间的单通道电导为(16.58±1.54) pS（n=10）,而在0 mV到+60 mV之间电导为（40.92±3.17） pS.通道开放概率有明显的电压依赖性(膜电位－60 mV时,P_o=0.44±0.12;膜电位为+60 mV时,P_o=0.86±0.06, n=10).在对称Cl^－浓度（150 mmol/L）时,通道翻转电位为(－4.17±1.84) mV.当溶液中部分NaCl被葡萄糖酸钠替代后,翻转电位为：(－34.23±4.86) mV (［Cl^－］_i/［Cl^－］_o=(30 mmol/L)/(150 mmol/L)),接近氯离子通道的理论值,这表明通道具有氯离子选择性.浴槽液中分别加入氯通道阻断剂DIDS和SITS可以使+40 mV的通道开放概率从(0.83±0.06)和(0.86±0.06)分别降低到(0.12±0.05)和(0.13±0.04)（n=5）,冲洗后可使开放概率基本恢复.上述研究结果显示,在成年大鼠海马CA1神经元上存在外向整流氯离子通道.     

氧化还原对成年大鼠海马CA1区锥体神经元外向整流氯通道的调控作用

采用膜片钳内面向外式记录技术,研究急性分离成年大鼠海马CAl区锥体神经元外向整流氯离子通道的氧化还原调控。发现细胞内侧给予氧化剂DTNB(5,5'-dithiobis-2-nitrobenzoic acid),可显著减弱氯通道的活动,IC50值为(28.05±2.42)μmol/L;还原剂DTT(dithiothreitol)对氯通道没有明显影响,但可逆转DTNB引起的抑制效应。说明DTNB不改变通道电导,其引起的通道活动减弱是由氯通道关闭时间延长而开放时间缩短所致。研究还发现,另一对氧化型和还原型谷胱甘肽具有与DTNB和DTT同样的效应。本研究结果显示,成年大鼠海马CA1区锥体神经元外向整流氯通道可以被细胞内氧化还原剂所调控。     

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。     

Glucose Deprivation Activates Diversity of Potassium Channels in Cultured Rat Hippocampal Neurons

1. Glucose is one of the most important substrates for generating metabolic energy required for the maintenance of cellular functions. Glucose-mediated changes in neuronal firing pattern have been observed in the central nervous system of mammals. K⁺ channels directly regulated by intracellular ATP have been postulated as a linkage between cellular energetic metabolism and excitability; the functional roles ascribed to these channels include glucose-sensing to regulate energy homeostasis and neuroprotection under energy depletion conditions. The hippocampus is highly sensitive to metabolic insults and is the brain region most sensitive to ischemic damage. Because the identity of metabolically regulated potassium channels present in hippocampal neurons is obscure, we decided to study the biophysical properties of glucose-sensitive potassium channels in hippocampal neurons.2. The dependence of membrane potential and the sensitivity of potassium channels to glucose and ATP in rat hippocampal neurons were studied in cell-attached and excised inside-out membrane patches.3. We found that under hypoglycemic conditions, at least three types of potassium channels were activated; their unitary conductance values were 37, 147, and 241 pS in symmetrical K⁺, and they were sensitive to ATP. For K⁺ channels with unitary conductance of 37 and 241, when the membrane potential was depolarized the longer closed time constant diminished and this produced an increase in the open-state probability; nevertheless, the 147-pS channels were not voltage-dependent.4. We propose that neuronal glucose-sensitive K⁺ channels in rat hippocampus include subtypes of ATP-sensitive channels with a potential role in neuroprotection during short-term or prolonged metabolic stress.     

弱激光对大鼠海马神经元钠通道特性的影响

利用波长670nm、功率5mW的半导体激光器照射急性分离的大鼠海马CA3区锥体神经元,应用全细胞膜片钳技术研究其电压门控Na 通道的特性.实验发现:弱激光作用5min时,Na 通道激活电位和峰值电位开始向负电位方向移动,7min激光作用达稳定;激光照射对Na 通道电流峰值无影响,对照组和激光照射组峰值电流密度分别为(-383.51±26.93)pA/pF和(-368.36±33.14)pA/pF(n=8,P>0.05);激光作用降低了Na 通道的激活阈值电位和峰值电位,对照组通道电流在-40mV激活,-30mV达峰值,激光照射组通道电流在-60mV激活,-40mV达峰值;激光照射改变了Na 通道半数激活电压和斜率因子,对照组和激光照射组的半数激活电压分别为(-42.091±1.537)mV和(-54.971±1.846)mV(n=8,P<0.01),斜率因子分别为(1.529±0.667)mV和(2.634±0.519)mV(n=8,P<0.05).结果表明,弱激光照射海马神经元可改变Na 通道的激活特性,从而影响动作电位的去激化过程,进而会引起神经元细胞生理功能发生变化.