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.     

成年大鼠海马CA1区锥体细胞KATP通道的特性

为了解成年大鼠海马CA1区锥体细胞KATP通道的特性,实验采用膜片钳技术的内面向外式记录法,在急性分离的CA1区锥体神经元上,研究了可被胞浆侧ATP所抑制的钾离子单通道的特性,当细胞膜内外两侧的K^ 浓度均为140mmol/L时,通道的电导为63pS,翻转电位为1．71mV,通道呈弱向内向整流性,在负钳制电位时,通道开放时常被短时的关闭所打断,而在正钳制电位时,这种短时程的关闭状态明显少于负钳制电位时,但通道开放概率未见明显的电压依赖性,ATP对通道活动的抑制作用呈浓度依赖性,抑制通道活动50％的ATP浓度为0．1mmol/L.KATP通道的特异性阻断剂tolbutamide(甲糖宁,1mmol/L)可完全阻断通道的活动,而KATP通道开放剂diazoxide(二氮嗪,1mmol/L）则不增强通道的活动。     

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。     

大鼠海马CA1区锥体神经元I_A和I_K在出生后早期的变化

大脑快速发育期(brain growth spurt,BGS)是神经元生长、突触连接的关键时期;电压门控性K+通道是维持细胞兴奋性和神经元间信息传递的关键通道。本文旨在探究BGS期内大鼠海马CA1区锥体神经元电压门控性K+通道电流及其通道动力学特性的变化,以期找出大鼠海马CA1区锥体神经元电压门控性K+通道发育的关键期。采用全细胞膜片钳技术,研究出生后0~4周大鼠海马CA1区脑片上的锥体神经元全细胞电压门控性K+通道电流及其通道动力学特性。结果显示:在测试电压为+90mV下,以出生后0周为参照,出生后1~4周的瞬时外向K+通道电流(IA)的最大电流密度的增幅分别为(16.14±0.51)%、(81.73±10.71)%、(106.72±5.29)%、(134.58±8.81)%(n=10,P<0.05);延迟整流K+通道电流(IK)的最大电流密度增幅分别为(16.75±3.88)%、(134.01±2.85)%、(180.56±8.49)%、(194.5±8.53)%(n=10,P<0.05),显示K+通道电流密度于1~2周增幅最大;IA的激活曲线向左移,半数激活电压随周龄增加逐渐减小,分别为14.67±0.75、13.46±0.64、8.39±0.87、4.60±0.96、0.54±0.92(mV,n=10,P<0.05);IK的激活曲线向左移,半数激活电压随周龄增加逐渐减小,分别为8.94±0.85、6.65±0.89、0.47±1.15、1.80±0.89、8.56±1.08(mV,n=10,P<0.05)。IA的失活曲线向左移,0周龄与1周龄之间的半数失活电压没有显著性差异,而出生后1~4周随周龄增加半数失活电压逐渐减小(P<0.05),分别为45.68±1.26、46.81±0.78、48.64±0.81、51.96±1.02、58.31±1.35(mV,n=10)。以上结果表明,随着鼠龄的增加,IA和IK电流密度逐渐增加,电压门控性K+通道半数激活、失活电压降低,尤其是出生后1周至2周变化明显,上述变化与海马神经元的逐渐发育成熟及其功能的完善有关。     

成年大鼠海马CA1区锥体细胞K_(ATP)通道的特性

为了解成年大鼠海马CA1区锥体细胞KATP 通道的特性 ,实验采用膜片钳技术的内面向外式记录法 ,在急性分离的CA1区锥体神经元上 ,研究了可被胞浆侧ATP所抑制的钾离子单通道的特性。当细胞膜内外两侧的K 浓度均为 14 0mmol/L时 ,通道的电导为 63pS ,翻转电位为 1 71mV ,通道呈弱内向整流性。在负钳制电位时 ,通道开放时常被短时程的关闭所打断 ,而在正钳制电位时 ,这种短时程的关闭状态明显少于负钳制电位时。但通道开放概率未见明显的电压依赖性。ATP对通道活动的抑制作用呈浓度依赖性 ,抑制通道活动 5 0 %的ATP浓度为 0 1mmol/L。KATP 通道的特异性阻断剂tolbutamide (甲糖宁 ,1mmol/L)可完全阻断通道的活动 ,而KATP 通道开放剂diazoxide (二氮嗪 ,1mmol/L)则不增强通道的活动。     

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。     

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     

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.     

SO2代谢衍生物对大鼠海马CA1区神经元瞬间外向钾电流和延迟整流钾电流的影响

本文利用全细胞膜片钳技术研究了SO2 代谢衍生物———NaHSO3 和Na2 SO3 (二者分子比为 1∶3)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。结果表明 ,SO2 代谢衍生物可显著增大IA 和IK,且呈剂量依赖性关系 ,使IA 和IK 增大 5 0 %的剂量分别为 2 6 19μmol/L和 14 5 0 μmol/L。此外还与电压呈依赖性关系 ,但不具有频率依赖性。结果还表明 ,10 μmol/LSO2 代谢衍生物不影响IA 的激活过程 ,而对IK 的激活过程有非常显著的影响 ,给药前后IK 的半数激活电压分别为 17 6 4± 7 31mV和 13 43± 2 0 0mV (n=10 ,P <0 0 1) ,但不改变其斜率因子。另外 ,10 μmol/LSO2 代谢衍生物还非常显著地影响IA 的失活过程 ,给药前后其半数失活电压分别为 - 6 5 93± 1 97mV和 - 5 9 2 2± 3 83mV (n =10 ,P <0 0 1) ,但不改变其斜率因子。由此推断 ,SO2 代谢衍生物增大大鼠海马CA1区神经元的IA 和IK,促进IK 的激活过程 ,并抑制IA 的失活过程 ,可导致胞内K 通过K 通道的外流增加 ,胞内K 浓度降低 ,造成中枢神经元功能紊乱 ,诱导神经细胞凋亡。这意味着SO2 代谢衍生物对中枢神经系统具有损伤作用 ,从而提示大气SO2 污染可能与一些中枢神经系统疾病的发生以及衰老有关 [动物学报 49(1) :73     

短暂脑缺血大鼠海马CA1区锥体细胞大电导Ca2+依赖K+通道活动降低

短暂脑缺血可对随后的损伤性脑缺血表现出明显的耐受.有研究表明大电导Ca2+依赖K+(BKCa)通道活动增强参与了缺血性脑损伤.采用膜片钳的内面向外式,观察了3 min短暂脑缺血后6 h、24 h以及48 h大鼠海马CA1区锥体细胞上BKCa通道活动的动态变化.短暂脑缺血后BKCa通道的单通道电导和翻转电位均未见明显变化,但通道的开放概率则在缺血预处理后的前24 h内显著降低.通道动力学分析显示通道关闭时间变长是短暂脑缺血后通道活动降低的主要原因,因为通道的开放时间未发生明显变化.结果提示短暂脑缺血所致的BKCa通道活动降低可能与缺血耐受的产生有关.     

Spontaneously Opening GABAA Channels in CA1 Pyramidal Neurones of Rat Hippocampus

Spontaneous, single channel, chloride currents were recorded in 48% of cell-attached patches on neurones in the CA1 region of rat hippocampal slices. In some patches, there was more than 1 channel active. They showed outward rectification: both channel conductance and open probability were greater at depolarized than at hyperpolarized potentials. Channels activated by γ-aminobutyric acid (GABA) in silent patches on the same neurones had similar conductance and outward rectification. The spontaneous currents were inhibited by bicuculline and potentiated by diazepam. It was concluded that the spontaneously opening channels were constitutively active, nonsynaptic GABA_A channels. Such spontaneously opening GABA_A channels may provide a tonic inhibitory mechanism in these cells and perhaps in other cells that have GABA_A receptors although not having a GABA_A synaptic input. They may also be a target for clinically useful drugs such as the benzodiazepines. Received: 31 August 1999/Revised: 2 November 1999     

Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) Confers Glibenclamide Sensitivity to Outwardly Rectifying Chloride Channel (ORCC) in Hi-5 Insect Cells

Increasing evidence is now accumulating for the involvement of the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) in the control of the outwardly rectifying chloride channel (ORCC). We have examined the sensitivity of ORCC to the sulfonylurea drug glibenclamide in Hi-5 (Trichoplusia ni) insect cells infected with recombinant baculovirus expressing either wild-type CFTR, ΔF508-CFTR or E. coliβ galactosidase cDNA and in control cells either infected with virus alone or uninfected. Iodide efflux and single channel patch-clamp experiments confirmed that forskolin and 1-methyl-3-isobutyl xanthine (IBMX) or 7-methyl-1,3 dipropyl xanthine (DPMX) activate CFTR channels (unitary conductance: 9.1 ± 1.6 pS) only in cells expressing CFTR. In contrast, we identified 4-acetamido-4′-isothiocyanatostilbene-2,2′-disulfonic acid (SITS)-sensitive ORCC in excised membrane patches in any of the cells studied, with similar conductance (22 ± 2.5 pS at −80 mV; 55 ± 4.1 pS at +80 mV) and properties. In the presence of 500 μm SITS, channel open probability (P _o ) of ORCC was reversibly reduced to 0.05 ± 0.01 in CFTR-cells, to 0.07 ± 0.02 in non-CFTR expressing cells and to 0.05 ± 0.02 in ΔF508-cells. In Hi-5 cells that did not express CFTR, glibenclamide failed to inhibit ORCC activity even at high concentrations (100 μm), whereas 500 μm SITS reversibly inhibited ORCC. In contrast in cells expressing CFTR or ΔF508, glibenclamide dose dependently (IC₅₀= 17 μm, Hill coefficient 1.2) and reversibly inhibited ORCC. Cytoplasmic application of 100 μm glibenclamide reversibly reduced P _o from 0.88 ± 0.03 to 0.09 ± 0.02 (wash: P _o = 0.85 ± 0.1) in CFTR cells and from 0.89 ± 0.05 to 0.08 ± 0.05 (wash: P _o = 0.87 ± 0.1) in ΔF508 cells. In non-CFTR expressing cells, glibenclamide (100 μm) was without effect on P _o (control: P _o = 0.89 ± 0.09, glib.: P _o = 0.86 ± 0.02; wash: P _o = 0.87 ± 0.05). These data strongly suggest that the expression of CFTR confers glibenclamide sensitivity to the ORCC in Hi-5 cells. Received: 23 October 1998/Revised: 29 December 1998     

短暂脑缺血大鼠海马CA1区锥体细胞大电导Ca2+依赖K+通道活动降低(英)

短暂脑缺血可对随后的损伤性脑缺血表现出明显的耐受.有研究表明大电导Ca²⁺依赖K⁺（BK_Ca）通道活动增强参与了缺血性脑损伤.采用膜片钳的内面向外式,观察了3 min短暂脑缺血后6 h、24 h以及48 h大鼠海马CA1区锥体细胞上BK_Ca通道活动的动态变化.短暂脑缺血后BK_Ca通道的单通道电导和翻转电位均未见明显变化,但通道的开放概率则在缺血预处理后的前24 h内显著降低.通道动力学分析显示通道关闭时间变长是短暂脑缺血后通道活动降低的主要原因,因为通道的开放时间未发生明显变化.结果提示短暂脑缺血所致的BK_Ca通道活动降低可能与缺血耐受的产生有关.     

琥珀酸对大鼠海马CA1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CA1区神经元电压依赖性钙通道（voltage—dependent calcium channels,VDCC）电流的作用,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CA1区神经元VDCC电流的影响。结果：不同浓度的琥珀酸（10^-6、10^-5、10^-4、10^-3、10^-2和10^-1mol·L^-1）在海马CA1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580．05±17．32pA,分别给予10^-6、10^-5、10^-4、10^-3、10^-2和10^-1mol·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Ca^2＋内流而影响海马CA1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。     

大鼠海马CA1区锥体细胞上一种Ca2+依赖性KATP通道

K_ATP通道在细胞的新陈代谢与膜兴奋性的耦联中起重要作用.采用膜片钳的内面向外式记录方法,在成年大鼠海马CA1区锥体细胞上记录到一种被胞浆侧ATP和甲糖宁（tolbutamide,一种K_ATP通道阻断剂）抑制的Ca²⁺依赖性钾离子通道.在细胞膜内外的K⁺浓度均为140 mmol/L时,通道的电导为(204±21) pS,翻转电位为(3.57±1.13) mV,通道无整流性.通道开放概率及ATP对通道的抑制作用均呈现电压依赖性.该K_ATP通道与以往报道的“经典”K_ATP通道有显著不同,其活动受膜电位、胞内Ca²⁺和ATP三重调节,表明这是一种新型的K_ATP通道.上述结果表明在海马神经元上至少有两种性质不同的K_ATP通道,提示神经元可能通过不同性质的K_ATP通道感受细胞内的代谢状态,进而调节细胞膜的兴奋性.     

Acid-Sensitive Outwardly Rectifying Anion Channels in Human Erythrocytes

Acid-sensitive outwardly rectifying anion channels (ASOR) have been described in several mammalian cell types. The present whole-cell patch-clamp study elucidated whether those channels are expressed in erythrocytes. To this end whole-cell recordings were made in human erythrocytes from healthy donors treated with low pH and high osmotic pressure. When the pipette solution had a reduced Cl⁻ concentration, treatment of the cells with Cl⁻-containing normal and hyperosmotic (addition of sucrose and polyethelene glycol 1000 [PEG-1000] to the Ringer) media with low pH significantly increased the conductance of the cells at positive voltages. Channel activity was highest in the PEG-1000 media (95 and 300 mM PEG-1000, pH 4.5 and 4.3, respectively) where the current–voltage curves demonstrated strong outward rectification and reversed at −40 mV. Substitution of the Cl⁻-containing medium with Cl⁻-free medium resulted in a decrease of the conductance at hyperpolarizing voltages, a shift in reversal potential (to 0 mV) and loss of outward rectification. The chloride currents were inhibited by chloride channels blockers DIDS and NPPB (IC₅₀ for both was ~1 mM) but not with niflumic acid and amiloride. The observations reveal expression of ASOR in erythrocytes.