Patch-Klemme

Viele grundlegende Zellfunktionen wie Muskelkontraktion und Nervenübertragung beruhen auf elektrischen Signalen, die durch die Bewegung positiv und negativ geladener Ionen durch die Zellmembran erzeugt werden. Eine kompetente Methode zur Aufzeichnung des über die gesamte Zelle oder einen einzelnen Ionenkanal fließenden Stroms ist die Patch-Clamp-Technik.

Bei dieser Methode wird eine Glasmikropipette mit Elektrolytlösung dicht gegen einen kleinen Teil der Zellmembran abgedichtet. Dadurch wird ein Teil der Zellmembran elektrisch isoliert, wodurch sichergestellt wird, dass die Ionen, die sich durch die Kanäle bewegen, nur in die Mikropipette fließen. Darüber hinaus verhindert diese dichte Abdichtung der Zellmembran, dass Ionen in die Badlösung entweichen, in der die Zelle suspendiert ist.

Verschiedene Patch-Clamp-Methoden:

Abhängig vom Forschungsinteresse können verschiedene Variationen der Patch-Clamp-Methode zur Messung der biophysikalischen Eigenschaften der Zelle verwendet werden. Forscher können beispielsweise die Membranspannung klemmen oder steuern und den durch sie fließenden Strom messen. Alternativ können sie den Strom klemmen und jede Variation der Membranspannung messen.

Im zellgebundenen Modus bleibt der Membranfleck, der einen oder mehrere Ionenkanäle enthält, intakt. Dadurch kann allein der durch das Membranpflaster fließende Strom gemessen werden. Im Gegensatz dazu wird bei der Ganzzellmethode das Membranpflaster durch kurzzeitiges starkes Ansaugen aufgebrochen. Dadurch geht das Innere der Pipette in das Zytoplasma über. Dieser Modus ermöglicht die Messung von elektrischem Strom und Spannung der gesamten Zelle.

Eine andere Patch-Clamp-Methode erfordert ein sanftes Zurückziehen der angebrachten Pipette. Dadurch wird das Membranpflaster herausgeschnitten, ohne dass der dichte Verschluss beeinträchtigt wird. In dieser von innen nach außen gerichteten Konfiguration wird der intrazelluläre Teil der Membran der Badlösung ausgesetzt, was die Untersuchung intrazellulärer Faktoren ermöglicht, die die Kanalfunktionen beeinflussen.