Medición de la extracelular Ion fundentes Uso del referencias Ion selectivo microelectrodos Técnica

Guillaume Luxardi; Brian Reid; Fernando Ferreira; Pauline Maillard; Min Zhao

doi:10.3791/52782

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Artículo de método

Medición de la extracelular Ion fundentes Uso del referencias Ion selectivo microelectrodos Técnica

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DOI:

10.3791/52782

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3 de mayo de 2015

Guillaume Luxardi¹ , Brian Reid¹ , Fernando Ferreira¹^,² , Pauline Maillard³ , Min Zhao¹^,⁴

¹Department of Dermatology, Institute for Regenerative Cures, University of California, Davis, ²Departamento de Biologia, Centro de Biologia Molecular e Ambiental, Universidade do Minho, ³Department of Neurology and Center for Neuroscience, University of California, Davis Imaging of Dementia and Aging Laboratory, ⁴Department of Ophthalmology, Institute for Regenerative Cures, University of California, Davis

En este artículo

Resumen

Los transportadores en las membranas celulares permiten la segregación diferencial de iones a través de las membranas celulares o capas celulares y desempeñan un papel crucial durante la fisiología, reparación y patología de los tejidos. Describimos el microelectrodo autorreferencial selectivo de iones que permite la medición de flujos de iones específicos en células individuales y tejidos in vivo.

Resumen

Las células de animales, plantas y células individuales están encerradas por una barrera llamada la membrana celular que separa el citoplasma desde el exterior. Capas de células tales como epitelios también forman una barrera que separa el interior del exterior o diferentes compartimentos de organismos multicelulares. Una característica clave de estas barreras es la distribución diferencial de iones a través de membranas celulares o capas de células. Dos propiedades permiten esta distribución: 1) membranas y epitelios presentan permeabilidad selectiva a iones específicos; 2) iones son transportados a través de bombas a través de las membranas celulares y capas de células. Estas propiedades juegan un papel crucial en el mantenimiento de la fisiología del tejido y actúan como una señal de señales después de los daños, durante la reparación, o bajo condición patológica. La referencia a sí misma microelectrodo selectiva de iones permite mediciones de flujos específicos de iones tales como calcio, potasio o sodio en los niveles de células y tejidos individuales. El microelectrodo contiene un cóctel ionóforo que espermeable selectivamente a un ion específico. La solución de relleno interna contiene una concentración conjunto de los iones de interés. El potencial eléctrico de la microelectrodo se determina por la concentración fuera del ión. Como la concentración de iones varía, el potencial de la microelectrodo cambia como una función del logaritmo de la actividad de los iones. Cuando se mueve hacia atrás y adelante cerca de una fuente o sumidero del ion (es decir, en un gradiente de concentración debido a flujo de iones) el potencial microelectrodo fluctúa a una amplitud proporcional al flujo de iones / gradiente. El amplificador amplifica la señal de microelectrodos y la salida se registra en el ordenador. El flujo de iones se puede calcular entonces por la ley de difusión de Fick usando la fluctuación electrodo de potencial, la excursión de microelectrodo, y otros parámetros tales como la movilidad de iones específico. En este trabajo se describe en detalle la metodología para medir los flujos de iones extracelulares utilizando la autorreferencia microelectrodo un ion-selectivod presentar algunos resultados representativos.

Introducción

Todas las células animales están rodeadas por una membrana de bicapa lipídica que separa el citoplasma del ambiente exterior. La célula mantiene un potencial de membrana eléctrica, negativa en el interior, por el transporte activo de iones ^1. El potencial de membrana es una fuente de energía almacenada que la célula puede utilizar para operar diversos dispositivos moleculares en la membrana ^2. Las neuronas y otras células excitables tienen grandes potenciales de membrana. Apertura rápida de los canales de sodio se colapsa el potencial de membrana (despolarización) y produce el potencial de acción que es transportado a lo largo de la longit....