Патч зажим
Техника патч-кламп — это лабораторный метод в электрофизиологии , используемый для изучения ионных токов в отдельных изолированных живых клетках , срезах тканей или участках клеточной мембраны. Этот метод особенно полезен при изучении возбудимых клеток, таких как нейроны , кардиомиоциты , мышечные волокна и бета-клетки поджелудочной железы , а также может быть применен для изучения бактериальных ионных каналов в специально подготовленных гигантских сферопластах .
Фиксация патча может быть выполнена с использованием метода фиксации напряжения . При этом напряжение на клеточной мембране контролируется экспериментатором и регистрируются возникающие токи. В качестве альтернативы можно использовать метод токовых зажимов . В этом случае ток, проходящий через мембрану, контролируется экспериментатором, а результирующие изменения напряжения регистрируются, как правило, в форме потенциалов действия .
Эрвин Неер и Берт Сакманн разработали накладной зажим в конце 1970-х - начале 1980-х годов. Это открытие позволило впервые зарегистрировать токи молекул одиночных ионных каналов, что улучшило понимание участия каналов в фундаментальных клеточных процессах, таких как потенциалы действия и нервная активность. За эту работу Неер и Сакманн получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1991 году. [1]
Во время записи с помощью накладного зажима полая стеклянная трубка, известная как микропипетка или накладная пипетка, заполненная раствором электролита, и записывающий электрод , подключенный к усилителю, контактируют с мембраной изолированной ячейки . Другой электрод помещают в ванну, окружающую клетку или ткань, в качестве заземляющего электрода сравнения. Между записывающим электродом и электродом сравнения может быть сформирована электрическая цепь с интересующей ячейкой между ними.
Раствор, заполняющий патч-пипетку, может соответствовать ионному составу раствора ванны, как в случае записи прикрепленных к клеткам, или соответствовать цитоплазме для записи целых клеток. Раствор в растворе ванны может соответствовать физиологическому внеклеточному раствору, цитоплазме или быть полностью нефизиологическим, в зависимости от проводимого эксперимента. Исследователь также может изменить состав раствора в ванне (или, реже, раствора из пипетки), добавляя ионы или лекарства для изучения ионных каналов в различных условиях.
В зависимости от того, что исследователь пытается измерить, диаметр используемого наконечника пипетки может варьироваться, но обычно он находится в диапазоне микрометров . [2] Этот небольшой размер используется для ограждения участка поверхности клеточной мембраны или «участка», который часто содержит только одну или несколько молекул ионного канала. [3] Этот тип электрода отличается от «острого микроэлектрода», используемого для прокалывания клеток в традиционных внутриклеточных записях , тем, что он прикрепляется к поверхности клеточной мембраны, а не вставляется сквозь нее.
