立式自控微电极拉制器

玻璃微电极是进行电生理研究工作最常用的一种工具。近年来,应用多管微电极开展的微电泳技术,更促进了细胞学、生理学、药理学、病理学等领域的基础理论的发展。为了拉制合格率高的各种玻璃微电极,我们设制成功了立式自控微电极拉制器。一、一般介绍单管微电极拉制器在国内外已有多种设计,但由于微电极多为一次拉成,电极的锥部一般较短,不适于深部组织用。拉制长锥部单管及多管     

基于扫描离子电导显微镜负反馈扫描控制技术的高分辨率膜片钳技术

细胞膜表面精细结构中的离子通道具有重要的生理功能。为了克服目前利用光学显微镜进行微电极定位的传统膜片钳技术分辨率的不足,本实验室将扫描离子电导显微镜技术(scanning ion conductance microscopy,SICM)与商用膜片钳技术相结合,构建了基于SICM负反馈扫描控制技术的高分辨率膜片钳技术。我们首先运用SICM负反馈技术控制纳米尺度玻璃微探针进行活体细胞表面的非接触扫描,获得细胞膜表面微结构的高分辨率成像,而后运用SICM负反馈控制技术操控该微探针在细胞膜表面非接触地移动并将其精确定位于扫描成像中感兴趣的膜表面纳米尺度微结构上方,最后利用该微探针作为膜片钳记录电极实现对此微结构的高分辨率电生理信号记录。为了检验该技术实现高分辨率离子通道记录的能力,分别在活体单层膜犬肾上皮(MDCK)细胞膜的微绒毛、细胞间的紧密连接等纳米尺度微结构上进行了细胞贴附式离子通道记录,结果显示MDCK细胞膜微绒毛的离子通道在钳制电压(pipette holding potential)为-100、-60、-40、0、+40、+60、+100mV条件下处于开放状态,而MDCK细胞间的紧密连接处在钳制电压为-100、-40、0、+40、+100mV条件下未检出有离子通道开放动作。结果提示,我们构建的高分辨率膜片钳技术实现了微探针的准确定位及特定纳米尺度微结构上的高分辨率膜片钳记录,为活体生物样品表面离子通道的空间分布及其功能研究提供了一种有效的工具。     

线虫基因显微注射和整合技术——设备、操作与指南

秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)是研究动物遗传、个体发育和行为活动的重要模式生物,其主要优点是能够研究从分子细胞水平到整体系统水平的相关生命活动的作用机理．其中基因显微注射和整合是该领域的核心技术,广泛应用于研究线虫的基因表达、功能和基因间的相互作用等．显微注射技术使用尖端开口直径为微米级的玻璃微管,将所研究的目的DNA注射进线虫的性腺．注射的DNA被成熟的卵细胞吸收,以染色体外遗传物质的形式存在．但这种形式并不能稳定遗传,可采用基因整合技术将外源基因整合到染色体上,得到稳定遗传的线虫种系．显微注射是一项精细的实验技术,影响实验成功与否的因素较多,实际操作需要有一定的经验．在实践过程中逐步改进和完善了这项技术,在此主要介绍线虫显微注射技术的操作过程、创新方法以及注意细节．     

二性霉素B与β-escin混合穿孔电极液在人心房肌细胞SK2电流记录中的应用

目的:为研究钙离子对人心房肌细胞小电导钙激活钾通道电流(ISK2)的调节作用,建立用二性霉素B(amphotericin B)与β-escin穿孔的膜片钳(PPR)技术。方法:体外循环术中取得右心耳,应用急性酶分离获得单个人体心房肌细胞,用二性霉素B和/或β-escin作为穿孔电极液,进行穿孔膜片钳实验,在此模式下测试钙离子对人心房肌细胞SK2电流的调控作用,并用胞内钙测试系统验证穿孔前后胞内钙变化。结果:混合使用穿孔电极液6.88μg/mlβ-escin和150μg/ml二性霉素B与单独用150μg/ml二性霉素B或6.88μg/mlβ-escin相比,前一种方法细胞容易封接,能形成稳定的穿孔膜片钳记录模式,可观察到SK2电流有激活,且胞内钙测试系统检测时可观察到穿孔后电极液至细胞内的游离钙离子浓度的增加,F340/380增强。结论:适当浓度的二性霉素B与β-escin混合使用进行穿孔膜片钳实验是一种稳定的全细胞膜片的记录技术,可以用于胞内游离钙离子对SK2电流调控的研究。     

线虫碳纤检测研究

目的:记录线虫神经细胞单个突触囊泡的释放.方法:碳纤电极安培测量法已经被证明足够灵敏来检测单个囊泡的量子化释放.本实验就是采用的碳纤电极安培测量法在原代培养的线虫NSM神经细胞上检测单个囊泡的量子化释放.结果:使用实验室自制的低噪声检测优化的碳纤维电极,能在不同的时间记录到尖刺样的瞬变电流.结论:用碳纤维电极检测单个突触囊泡是可行的.     

一种改良的逼尿肌急性分离方法及离子通道电流检测

目的:建立一种稳定的适合膜片钳技术的逼尿肌细胞急性酶分离方法,为排尿相关障碍性疾病的研究提供必要的技术平台.方法:采用H型胶原酶和木瓜蛋白酶相混合的鸡尾酒酶液对新鲜离体的大鼠膀胱逼尿肌条在37℃条件下振荡消化,α-actin免疫荧光染色对分离并培养的原代细胞进行鉴定,在膜片钳工作台上分别对其进行L型钙电流和BKca钾电流的全细胞记录.结果:可获得大量的单个逼尿肌细胞.经过免疫荧光染色证实为平滑肌细胞.分离细胞活性良好,在膜片钳实验系统上可记录到多种通道电流.结论:建立了一种操作简单、成功率高、活性好的逼尿肌细胞急性酶分离方法并成功应用于膜片钳技术.     

电压钳控制电流钳的设计

研究证明,传统膜片钳放大器在电流钳模式下记录到的快速电压信号会存在失真,且造成失真的根本原因是由于膜片钳的探头电路设计.为了克服这些缺陷重新设计了一种探头,新探头电路不仅能像传统的电压跟随器一样测量瞬态电压,而且适用于传统的电压钳工作模式.此外,一种命名为电压钳控制的电流钳技术被应用来改进传统的膜片钳放大器.用可变的低通滤波器来调整电压钳模块的响应速度,从而在实现膜电位钳位的同时准确记录快速电压信号.桥平衡电路用来消除命令电流流过串联电阻时带来的电压误差.而传统膜片钳中的快电容补偿环节则被改进用来补偿电极分布电容和探头放大器输入电容并提高电流钳模式下系统的响应速度.细胞模型实验结果表明,改进后的膜片钳放大器能够满足电生理研究中快速电位变化测量的需要.     

东北星球藻两新种

原植体球形、亚球形或长圆形;细胞单生、或2、4或8个细胞组成小群体,再由多个小群体组成大群体,直径为30-60微米。群体及个体胶被无色,或为淡黄色、层理不明显;群体胶被宽厚,个体胶被动时薄,外部有一层褐色色素层,随着细胞的生长和裂,胶被渐增厚,色素层消失;小群体及个体细胞胶被有钝刺状突起,其刺长0.77-1.25微米,基宽0.55-0.77微米,胞球形或亚球形,不包括胶被直径6-7.5微米,偶有9微米,长7-8微米,偶有10微米,包括胶被9-10微米,长12-14微米,细胞呈蓝宝石色,有颗粒体,繁殖抱亚球形,半球形,近肾形或不规则形,不包括胶被直径7.3-10微米,高5.7-6.6微米,包括胶被17-21微米,高15微米。     

膜片钳技术与电生理研究——历史与现状

一、膜片钳技术 生命的基本单元是细胞,例如人体大约由50万亿个细胞所组成。直径约5～50微米的单个细胞依靠其极薄的外壳—细胞与其他细胞隔离。细胞间与细胞内信号传导的重要途径,则是通过镶嵌在细胞膜上的称为“离子通道”的蛋白质分子进行的,德国埃尔温·内尔(Erwin Neher)和贝尔特·萨克曼(Bert Sakmann)两位细胞生物学家,所共同开创的膜片钳技术(Patch Clamp Technique),用一     

利用膜片钳技术标记脑片神经元的方法

目的: 介绍一种利用膜片钳技术标记脑片神经元形态的方法。方法: 利用振动切片机切好实验目标部位的脑片,用含有Neurobiotin^TM Tracer的电极内液灌注玻璃微电极,并进行全细胞膜片钳记录;实验结束后将脑片先用4％多聚甲醛固定、漂洗,再用含有Streptavidin-Texas Red和Triton X-100的PB染色,2 h后即可用荧光显微镜观察着色的神经元。结果: 将细胞膜电压钳制在-70 mV,阶跃刺激后神经元表现为逐渐增大的膜电流。电流钳模式记录时,阶跃刺激使神经元去极化,达到阈电位后爆发动作电位。荧光显微镜下可看到胞体和主要突起清晰完整的神经元形态。结论: 本方法适用于在膜片钳实验后观察所记录的神经元的形态特征,操作方便,图像直观清晰。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism