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Articles by Luis Polo-Parada in JoVE
JoVE General
Microiontophoresis e Micromanipolazione per intravitale Imaging di fluorescenza del microcircolo
1Department of Medical Pharmacology and Physiology, University of Missouri, 2Dalton Cardiovascular Research Center, University of Missouri
Microiontophoresis comporta movimento di ioni da una micropipetta in risposta ad una differenza di potenziale elettrico tra l'interno el'esterno della micropipetta. Molecole biologicamente attive sono quindi consegnati in proporzione alla corrente elettrica. Illustriamo microiontophoresis acetilcolina in collaborazione con micromanipolazione per studiare vasodilatazione endotelio-dipendente nel microcircolo.
Other articles by Luis Polo-Parada on PubMed
Distinti Ruoli Delle Isoforme Di Molecola (NCAM) Adesione Delle Cellule Neurali Diverse Nella Maturazione Sinaptica Rivelato Dall'analisi Dei Topi Di NCAM 180 KDa Isoforma-carenti
Topi che mancano di tutte le tre principali isoforme della molecola di adesione delle cellule neurali (NCAM) (140 e 180 kDa transmembrana e 120 kDa glicosilfosfatidilinositolo collegato) erano precedentemente indicati per esporre grandi alterazioni nella maturazione delle loro giunzioni neuromuscolari (NMJs). In particolare, anche da postnatale giorno 30, non sono riusciti a sottoregola da lungo i loro assoni e terminali di un immaturo, GBF1 sensibili A synaptic vescicola-ciclismo meccanismo che utilizzato canali di tipo L Ca2 +. Inoltre, questi null NCAM NMJs furono incapaci di mantenere l'uscita del trasmettitore efficace con stimolazione ripetitiva ad alta frequenza, esibendo sia grave depressione iniziale e successivi periodi ciclici di errori di trasmissione totale che erano di origine presinaptica. Come riportato qui, topi che mancano solo i 180 kDa isoforma di NCAM downregolata il meccanismo della vescicola-ciclismo immaturo su pianificazione, implicando sia la 120 o 140 kDa NCAM isoforme a questo importante evento maturativo. Tuttavia, 180 topi carenti NCAM esposte ancora molti difetti di trasmissione funzionale. Sebbene 180 NCAM null NMJs non mostrano la grave depressione iniziale di NCAM null NMJs, avevano ancora periodi ciclici di errore di trasmissione completo. Inoltre, diverse molecole presinaptiche sono state espresse a livelli più bassi o più diffusamente erano localizzati. Così, l'isoforma di 180 kDa di NCAM sembra giocare un ruolo importante nell'organizzazione molecolare del terminale presinaptico e nel garantire l'uscita del trasmettitore efficace con stimolazione ripetitiva. Anche i nostri risultati suggeriscono che PKC e MLCK (chinasi di catena leggera della miosina) può essere effettori a valle di NCAM in questi processi. Insieme, questi risultati indicano che differenti isoforme di NCAM mediare eventi distinti e importanti nella maturazione presinaptica.
Le Cellule Cromaffini Surrenale Esibiscono Alterata Granulo Traffico in Topi Knockout NCAM
Molecola di adesione delle cellule neurali (NCAM) svolge diversi ruoli critici nella comunicazione di path-finding e intercellulare neurone durante lo sviluppo. In ambito clinico, i livelli sierici di NCAM sono alterati in pazienti schizofrenici e autistici. Topi knockout NCAM hanno dimostrati di mostrano deficit nelle funzioni neuronali compresi ipovedenti hippocampal lungo termine potenziamento e coordinazione motoria. Recenti studi in topi null NCAM hanno indicato che traffico di Vescicola sinaptica e zona attiva di targeting sono compromesse, con conseguente mancata trasmissione sinaptica periodica sotto stimolazione fisiologica ripetitiva. In questo studio, abbiamo testato se NCAM gioca un ruolo nel traffico di vescicola che è limitato alla giunzione neuromuscolare o se può anche svolgere un ruolo più generale nel rilascio del trasmettitore da altri sistemi cellulari. Abbiamo testato il rilascio di catecolamine dalle cellule cromaffini neuroendocrine nella preparazione del mouse tessuto surrenale fetta. Utilizziamo misure elettrofisiologiche ed elettrochimiche per dosaggio granulo reclutamento e targeting in wild-type e NCAM- / - topi. I nostri dati mostrano che topi NCAM- / - mostrano deficit nel granulo normale traffico tra la piscina facilmente apribili e l'altamente competenti a rilasciare immediatamente sganciabile. Questo difetto si traduce in un tasso di diminuzione della fusione del granulo e quindi catecolamina release sotto stimolazione fisiologica. I nostri dati indicano che NCAM gioca un ruolo base nel meccanismo di rilascio del trasmettitore in cellule neuroendocrine attraverso la mediazione di reclutamento di granuli e non è limitato alla giunzione neuromuscolare e zone attive sinapsi centrale.
Stimolazione Del Potenziale D'azione Rivela Un Ruolo Maggiore Per Esocitosi Dipendente Dal Canale P/Q-calcio Nelle Fette Del Tessuto Surrenale Del Mouse
Le cellule cromaffini del midollo surrenale ricevano input colinergico dal nervo splancnico. Su attività simpatica, le cellule cromaffini fuoco potenziali d'azione che aprire canali calcio voltaggio-dipendenti e che evocano il rilascio exocytic di catecolamine. Catecolamine regolano quindi i processi omeostatici come la gittata cardiaca e il tono vascolare. Controllo dell'afflusso Ca(2+) nelle cellule cromaffini rappresenta quindi una destinazione per la regolazione di molteplici funzioni fisiologiche. Precedenti relazioni utilizzate depolarizations impulsi quadrati per quantificare la risposta exocytic proporzionale in funzione del sottotipo di canale Ca(2+). In questo studio, usiamo forato patch clamp di tensione e potenziale d'azione le forme d'onda a depolarize cellule in situ. Analizziamo le componenti attuali Ca(2+) in condizioni che corrispondono il comportamento dinamico delle cellule nativo. Questo approccio ha rivelato un ruolo maggiore per i canali calcio tipo P/Q nella esocitosi evocati che precedentemente segnalati. Così, i canali di tipo P/Q rappresentano un più importante punto di controllo per la regolazione dei processi di catecolamina-dipendente che precedentemente creduto.
NCAM 180 Agire Tramite Un Dominio C-terminale E MLCK è Essenziale Per La Trasmissione Efficace Con Stimolazione Ripetitiva
NCAM 180 isoforma null giunzioni neuromuscolari sono in grado di mobilitare ed exocytose le vescicole sinaptiche efficacemente e di conseguenza mostrano periodi di mancata trasmissione totale durante la stimolazione ripetitiva ad alta frequenza. Abbiamo identificato un dominio C-terminale (KENESKA) altamente conservato su NCAM che è necessaria per mantenere la trasmissione efficace e dimostrare che esso agisce attraverso un percorso che coinvolge MLCK e probabilmente catena leggera della miosina (MLC) e miosina II. Da perfezionare un metodo di introduzione di peptidi nel NMJs adulto, abbiamo testato il ruolo delle proteine ipotizzato in questo percorso di perturbazione competitivo delle interazioni della proteina-proteina. Gli effetti di KENESKA e di altri peptidi su attivazione MLCK e MLC e sui fallimenti nel wild-type sia null giunzioni NCAM 180 sostegno questo percorso, e la fosforilazione della serina del KENESKA era critica. Proponiamo che questo percorso è necessario per ricostituire le vescicole sinaptiche utilizzate durante alti livelli di esocitosi facilitando la miosina-driven consegna delle vescicole sinaptiche a zone attive o loro conseguente esocitosi.
CD24 è Espressa Da Synaptic Nuclei Myofiber E Regola La Trasmissione Sinaptica
I geni che codificano per diverse proteine sinaptiche, tra cui i recettori dell'acetilcolina, acetilcolinesterasi e la chinasi muscolo-specifico, muschio, sono espressi in modo selettivo da un piccolo numero di nuclei myofiber posizionato nei pressi del sito sinaptico. Analisi genetica dei topi mutanti suggeriscono che altri geni, espressi selettivamente dai nuclei sinaptici, potrebbero codificare segnali retrograde muscolo-derivate che regolano la differenziazione dei morsetti motore axon. Per identificare i segnali retrograda candidati, abbiamo utilizzato uno schermo di microarray per identificare i geni che sono espressi preferenzialmente nella regione sinaptica del muscolo, e abbiamo analizzato una tale gene, CD24, ulteriormente. Mostriamo che CD24, che codifica per una piccola, variabilmente e altamente glicosilata, glicosilfosfatidilinositolo (GPI)-collegata della proteina, è espresso preferenzialmente da myofiber nuclei sinaptica nel muscolo embrionale e adulto, e quell'espressione CD24 è limitato alla regione centrale del muscolo indipendente di innervazione. Inoltre, mostriamo che CD24 ha un ruolo nella differenziazione presinaptica, perché la trasmissione sinaptica è depresso e non riesce completamente, in modo ciclico, dopo stimolazione ripetitiva del motore assoni nel topo mutante CD24. Questi deficit nella trasmissione sinaptica, che sono accompagnati da aberrante stimolo-dipendenti assorbimento di AM1-43 da assoni, indicano che CD24 è richiesto per la funzione e la normale maturazione presinaptica. Perché CD24 è anche espressa in alcuni neuroni, ulteriori esperimenti saranno necessario determinare se pre o postsinaptiche CD24 media questi effetti sullo sviluppo presinaptico e funzione.
Targeting Selettivo Delle Cellule Neurali Diverse Isoforme Di Adesione Molecola Durante La Formazione Di Sinapsi Myotube Motoneurone Nella Cultura E Il Passaggio Da Un Immaturo a Matura Forma Di Vescicola Sinaptica in Bicicletta
Caratterizzazione della giunzione neuromuscolare formazione e funzione in topi privi di tutte le isoforme di molecola (NCAM) adesione delle cellule neurali o solo l'isoforma 180 ha dimostrato che l'isoforma 180 è stato richiesto a sinapsi adulti per mantenere la trasmissione efficace con stimolazione ripetitiva considerando che la isoform(s) 120 o 140 erano sufficienti per mediare la downregulation della vescicola sinaptica in bicicletta lungo l'assone dopo la formazione di sinapsi. Tuttavia, l'espressione e il targeting di ciascuna isoforma e il suo rapporto a forme distinte della vescicola sinaptica ciclismo prima e dopo la formazione di sinapsi era precedentemente sconosciuto. Da transfecting motoneuroni pulcino con mouse fluorescente contrassegnati 180, 140 e 120 isoforme, dimostriamo che prima myotube contatto le isoforme 140 e 180 sono espressi in distinto puncta lungo l'assone che sono siti di una forma immatura (Gbf1 A sensibile, tipo L Ca2 + canale mediata) di vescicola in bicicletta. Dopo il contatto myotube le isoforme 140 e 180 sono downregolata dall'assone e selettivamente mirati al terminale presinaptico. Questo coincise con il downregulation della vescicola in bicicletta lungo l'assone e l'espressione della forma matura (BFA insensibile, canale di tipo Ca2 + P/Q mediata) di vescicola in bicicletta al terminal. Il targeting sinaptica di esogenicamente espresso 180 e 140 isoforme si è verificato anche quando contattato motoneuroni pulcino + + mouse myotubes; Tuttavia solo l'isoforma 180 ma non il 140 è stato mirato a contatto con NCAM/myotubes. Queste osservazioni indicano che NCAM postsinaptica è richiesto per il targeting sinaptica di presinaptica NCAM 140 ma che la localizzazione presinaptica NCAM 180 avviene tramite un meccanismo diverso.
Attaccamento Preferenziale Delle Cellule Al Drogato Con Azoto Diamond-like Carbon (DLC:N) Per La Misura Della Esocitosi Quantal
Misura elettrochimica del trasmettitore o ormone di rilascio da singole celle su microchip ha applicazioni sia nella scienza di base e lo screening di stupefacenti. Misurazione ad alta risoluzione dell'esocitosi quantal richiede l'elettrodo di lavoro per essere piccolo (dimensioni cella) e si trova nelle immediate vicinanze della cellula. Abbiamo esaminato la capacità dei candidati elettrodo materiali per promuovere l'attaccamento dei due tipi di cellule che secernono ormoni come un meccanismo per le cellule bersaglio alla registrazione elettrodi con alta precisione. Abbiamo trovato quel tipo di attaccamento cella drogato con azoto diamond-like carbon (DLC:N) promosso rispetto a altri materiali testati in ordine di rango di DLC:N>In(2)O(3)/SnO(2) (ITO), Pt > Au. Inoltre, abbiamo trovato che trattare materiale elettrodo candidato con polilisina non aumenta attacco delle cellule cromaffini a DLC:N, ma promosso attaccamento cella per gli altri materiali testati. Abbiamo trovato che le cellule che secernono ormoni non facilmente collegare al Teflon AF come un potenziale materiale isolante e ha dimostrato che il patterning di Teflon AF porta a selettiva delle cellule destinate a DLC:N "docking siti". Questi risultati guiderà il design della prossima generazione di biochip per misurazione automatizzate e ad alta velocità di quantal esocitosi.
Cuscini Cardiaci Modulano Fenotipo Del Potenziale D'azione Durante Lo Sviluppo Del Cuore [corretto]
La matrice extracellulare gioca un ruolo importante nella funzione cardiaca. Suo ruolo nella generazione e modulazione dell'attività elettrica nelle prime fasi di sviluppo del cuore non è stato studiato estesamente. Il nostro studio dimostra che la matrice extracellulare nei cuscini cardiaci può alterare il fenotipo del potenziale d'azione attraverso il contatto diretto con cardiomiociti da diverse regioni del cuore. Abbiamo anche dimostrare che la fibronectina, una componente importante e abbondante della matrice extracellulare cardiaca, parzialmente imita gli effetti del tessuto cuscino nell'alterare i cambiamenti nel potenziale d'azione. Fibronectina aumenta I(Ca) (2++) e aumenta acutamente calcio citosolico. Questi risultati suggeriscono che la composizione della matrice extracellulare cardiaca durante lo sviluppo svolge un ruolo importante nella definizione di modelli di attività elettrica nel cuore in via di sviluppo.
Caratterizzazione Di Ritmiche Ca2 + Transitori Nei Motoneuroni Pulcino Embrionale Precoce: Ca2 + Fonti E Gli Effetti Dell'alterata Attivazione Dei Recettori Del Trasmettitore
Nel sistema nervoso, spontanei Ca(2+) transitori giocano un ruolo importante in molti processi di sviluppo. Abbiamo trovato in precedenza che alterando la frequenza degli episodi scoppio elettricamente registrati spontanei ritmici in Midolli spinali pulcino embrionale differenzialmente turbare le due decisioni di pathfinding principale fatte da motoneuroni, dorso-ventrale e piscina-specifici, a seconda del segno di alterazione della frequenza. Qui, abbiamo caratterizzato i transitori di Ca(2+) associati a questi scoppi e ha dimostrato che nei primi stadi, mentre i motoneuroni sono ancora la migrazione ed estendendo assoni alla base del germoglio dell'arto, che visualizzano transitori Ca(2+) spontanee, molto ritmiche e sincronizzate. Alcune cellule precursore nello strato ependimali visualizzato transitori simili. Canali di tipo T Ca(2+) e una Na(+) persistente corrente erano essenziali per avviare scoppia spontanea e associati transitori. Tuttavia, successiva propagazione dell'attività in tutto il cavo ha provocato dalla trasmissione chimica basata su rete presynaptically mediata dalla voce Ca(2+) attraverso canali di tipo-N Ca(2+) e postsynaptically di acetilcolina che agisce sui recettori nicotinici. L'aumentata [Ca(2+)](i) durante transitori dipendeva principalmente sui canali di tipo L e tipo T con un modesto contributo da canali TRP (potenziale transient receptor) e sensibile rianodinico interno negozi. I farmaci utilizzati in precedenza per produrre errori di path-finding alterato significativamente, transitoria ma non durata o frequenza ampiezza. Queste osservazioni implicano che diverse frequenze transitorie differenzialmente possono modulare pathfinding motoneurone. Tuttavia, la durata dei transienti Ca(2+) differiva significativamente tra piscine, consentendo potenzialmente supplementari distinte piscina specifici a valle segnalazione. Molti primi eventi formazione circuito spinale sono quindi potenzialmente sensibili per la ritmica Ca(2+) transitori ci hanno caratterizzato e a qualsiasi droga che perturbare li.
Rilevamento Di Cellule Di Melanoma in Vitro Utilizzando Un Rilevatore Ottico Delle Onde Fotoacustico
Le cellule tumorali circolanti sono state indicate per correlare positivamente con stato di malattia metastatica in pazienti con cancro avanzato. Abbiamo dimostrato la capacità di rilevare cellule di melanoma in un sistema a flusso generando e rilevamento fotoacustico onde nelle cellule di melanoma. Questo metodo è simile al flusso cytometry, sebbene usando photoacoustics invece di fluorescenza. In precedenza, abbiamo usato pellicole piezoelettrici come nostri sensori acustici. Tuttavia, tali pellicole hanno indicato segnali di falsi positivi a causa di interazioni indesiderate dirette tra fotoni dalla fluenza del laser alta nel sistema di flusso e il film stesso. Abbiamo adattato un sistema di rilevamento ottico che evita la necessità per le pellicole piezoelettrici.
Modalità Dipendente Dalla Frequenza Dell'endocitosi Vescicola Sinaptica E L'esocitosi Nelle Giunzioni Neuromuscolari Topo Adulto
Durante la locomozione, fuoco adulti roditore motoneuroni lombari in alta frequenza (80-100 Hz) 1-2 s scoppia ogni diversi secondi, rilasciando tra 10.000 e 20.000 vescicole per scoppiare. Le dimensioni del pool vescicola totale stimata indica che tutte le vescicole dovrebbe essere utilizzate entro 30 s; così, un meccanismo di endocitosi rapida e vescicola riciclaggio è necessario mantenere il comportamento motore e trasmissione efficace. Tuttavia, se tale rapido riciclaggio esiste alle giunzioni neuromuscolari del mouse (NMJs) o come è regolato è stata poco chiara. Mostriamo qui, che molto meno colorante FM1-43 è perso per stimolo con 100 Hz stimolazione rispetto con 10 Hz stimolazione anche quando lo stesso numero di vescicole subisce esocitosi. Dati elettrofisiologici mediante folimycin Visualizza che questa minore quantità di perdita di colorante è causata in parte dal rapido riutilizzo delle vescicole. Abbiamo dimostrato in precedenza che una chinasi di catena leggera della miosina (MLCK)-percorso di miosina II è stato richiesto per la trasmissione efficacia a 100 Hz. Qui, confermiamo l'attivazione di MLCK, basata sulla maggiore nervo terminale fosfo-MLC immunostaining, con 100 Hz, ma non con la stimolazione di 10 Hz. Noi dimostrare ulteriormente che la attivazione di MLCK, da Ca(2+) extracellulare aumentato, da attivazione PKC (chinasi di proteina C) o da un peptide agonista MLCK, riduce la quantità di colorante ha perduto anche con 10 Hz stimolazione. Attivazione MLCK a 10 Hz ha provocato anche vescicole più essere rapidamente riutilizzate. Così, attivazione MLCK da 100 Hz stimolazione attiva il meccanismo della vescicola in bicicletta a una modalità rapida-riutilizzo ed è necessaria per sostenere la trasmissione efficace nel topo adulto NMJs.
Atterramento Di Catena Pesante Della Miosina Embrionale Rivela Un Ruolo Essenziale Nella Morfologia E Funzione Del Cuore in Via Di Sviluppo
L'espressione e la funzione della catena pesante della miosina embrionale (eMYH) non è stato studiato all'interno del cuore in via di sviluppo precoce. Questo è malgrado la conoscenza che altre proteine strutturali, come ad esempio alfa e beta miosina catene pesanti e actina cardiaca alfa, giocano un ruolo cruciale nello sviluppo del setto atriale e funzione cardiaca. La maggior parte dei casi di difetti del setto atriali e cardiomiopatia non sono associati con un noto gene-malattia, suggerendo che un'ulteriore analisi in geni candidati è richiesta. Espressione di studi eMYH localizzato nel cuore di pulcino in via di sviluppo. atterramento di eMYH è stata realizzata usando morpholinos in maniera temporale e funzionali sono stati effettuati studi utilizzando elettrici e segnalamento metodologie di calcio. Atterramento nell'embrione precoce ha portato alla anormale atriale settale sviluppo e cuore allargamento. Curiosamente, potenziali di azione dei cuori atterramento eMYH erano anormali rispetto ad alfa e atterramento di catena pesante della miosina beta e controlli. Anche se myofibrillogenesis è apparso normale, nei cuori atterramento l'integrità dei tessuti è stata colpita a causa della apparenti punti focali della perdita del miocita e un aumento della morte cellulare. Un profilo di espressione di geni per le catene pesanti della miosina scheletrici umani suggerisce che la catena pesante della miosina umano 3 è l'omologo funzionale del gene eMYH pulcino. Questi dati forniscono prove convincenti che eMYH gioca un ruolo fondamentale nei processi importanti nello sviluppo precoce del cuore e, quindi, è un gene-malattia candidato per difetti del setto atriali e cardiomiopatia.
Una Valutazione Comparativa Di Microarray Diapositive Come Substrati Per Lo Sviluppo Di Biosensori Di Proteasi Dosaggio
L'applicazione di microarray commercialmente disponibili le diapositive come substrati per fluorogenic proteasi dosaggi è stato esplorato in termini di efficienza, stabilità e l'attività di associazione. Un fluorescente, biotinilato substrato per neurotossina botulinica che una (BoNTA) era collegato tramite self-assembled monostrato di streptavidina alle diapositive aldeide, resina epossidica, idrogel e polimero ammina-reattivi. Nexterion Slide P ® è stato trovato per avere proteine ottimale associazione efficienza e stabilità dei vetrini esaminati. Aggiunta di glicerolo al buffer di stampa spot morfologia notevolmente migliorata e polivinilpirrolidone fornito stabilità a lungo termine, permettendo di chip per l'archiviazione fino a 1 mese con buona redditività. Rilevamento di una catena leggera di BoNTA ricombinante è stata quindi effettuata a 37 ° C e a dosi subletali è stato rilevato in 2 ore.
Conduzione Elettrica Lungo I Tubi Delle Cellule Endoteliali Da Mouse Feed Arterie: Confondimento Azioni Di Derivati Dell'acido Glicirretico
Priorità bassa e scopo: conduzione elettrica lungo l'endotelio dei vasi di resistenza non è stata determinata indipendente dall'influenza del muscolo liscio, che circonda il tessuto o sangue. Sono state testate due ipotesi interrelate: (1) intercellulari conduzione dei segnali elettrici si manifesta nei tubi delle cellule endoteliali (CE); (2) Inibitori dei canali di gap junction (GJCs) hanno azioni confondenti CE elettrico e Ca(2+) di segnalazione. Approccio sperimentale: CE intatto tubi sono stati isolati dal muscolo addominale che alimentano le arterie dei topi C57BL/6. Hyperpolarization è stato avviato con indiretta (acetilcolina) e stimolazione diretta (NS309) di intermedio - e piccolo-conduttanza Ca(2+)-attivato canali K(+) (IK(Ca) /SK(Ca)). Le potenziali risposte (V(m)) membrana remota per iniezione di corrente intracellulare definita la costante di lunghezza (λ) per conduzione elettrica. Accoppiamento di tintura è stata valutata seguendo la microiniezione intracellulare di ioduro di propidium. Intracellulare Ca(2+) dinamiche sono stati determinati mediante fotometria Fura-2. Carbenoxolone (CBX) o β-glicirretico acido (βGA) sono stati utilizzati per indagare il ruolo dei risultati GJCs. Key: Steady-state V(m) di ECs era ∼-25 mV. Acetilcolina e NS309 hyperpolarized ECs da ∼-40 mV e ∼-60 mV, rispettivamente. Conduzione elettrica decaduto monoexponentially con la distanza (mm λ∼1.4). Ioduro di propidium iniettato in uno CE si diffuse in ECs circostanti. CBX o βGA inibisce reversibilmente dye transfer, conduzione elettrica e hyperpolarization CE. Entrambi gli agenti elevato a riposo Ca(2+) mentre βGA inibite le risposte all'ACh. Conclusioni e implicazioni: le singole celle sono well-coupled a vicenda all'interno di tubi di CE. Inibizione GJCs con derivati dell'acido glicirretico coincide con la perdita di hyperpolarization mediata da IK(Ca) /SK(Ca) a prescindere dal Ca(2+) segnalazione, affezioni uso di questi agenti nel risolvere determinanti della conduzione elettrica lungo l'endotelio.
