우리는 GABA 활성화된 단일 채널 전류 (GABAA 채널, GABAA 수용체)와 그들이 뉴런의 시냅스 생성과 토닉 전류를 측정하는 패치 - 클램프 기법을 사용합니다. 채널의 활성화는 건강과 질병에의 연결을 흥분을 감소 1,2,3,4.
우리는 GABA 활성화된 단일 채널 전류 (GABAA 채널, GABAA 수용체)와 그들이 뉴런의 시냅스 생성과 토닉 전류를 측정하는 패치 - 클램프 기법을 사용합니다. 채널의 활성화는 건강과 질병에의 연결을 흥분을 감소 1,2,3,4.
GABA 채널은 모든 뉴런에 존재하고 그들이 4,5,6,7 GABA 채널 pentameric GABA - 게이 티드 염화물 채널입니다 각각 phasic와 토닉 전류를 생성하는 위치를 모두 시냅스의 시냅스와 외부에 위치하고 있습니다. 채널 subunits는 8 가족 (α1 - 6, β1 - 3, γ1 - 3, δ, ε, θ, π와 ρ)로 분류됩니다. 두 알파, 두 베타 한 제 3의 subunit의 기능 채널 8을 형성. GABA의 모든 인구가 신경 세포의 채널을 포함하여 연구와 하위 유형의 특정 GABA 활성화된 단일 채널 분자의 연구를 결합하여 그것은 기본의 연결 억제의 메커니즘과 방법은 약리 에이전트에 의해 변조된을 이해하는 것이 가능하게됩니다.
우리는 hippocampal 뇌 조각의 살아있는 뉴런에서 GABA 채널의 기능적 특성을 연구하고 단일 채널 및 전체 세포 전류를 기록하기 위해 패치 - 클램프 기법 9,10를 사용합니다. 우리는 더 이상 채널이 다른 GABA 농도, 다른 마약과 내부 및 세포외 요인에 의해 영향을받는 방법을 확인합니다. 패치 - 클램프 방법의 상세한 이론 및 실용적인 설명을 보려면 B Sakman 및 E Neher 10 편집 단일 채널 레코딩을 참조하시기 바랍니다.
1. 뇌 조각의 준비 :
22일 이전 위스타 쥐 - 실험은 출생 후의 16 hippocampal 뇌 조각에서 수행됩니다.
2. 패치에 대한 pipettes의 준비 :
3. 실험에 사용되는 솔루션 :
특정 솔루션은 단일 채널 및 전체 셀 레코딩에 사용됩니다.
4. 패치 - 클램프 실험 기가 옴 (GΩ) 인감을 형성 :
hippocampal 뇌 조각 (그림 1A)은 U 모양의 백금 선에 나일론 스레드에 의해 녹음 챔버의 하단에 개최됩니다. CA1 3 예 조직 조직과 hippocampal 조각이나 특정 세포에있는 이가있는 이랑 영역을 시각화하기 위해서는 현미경이 필요합니다. 대부분의 실험실 따라서 하나가 조직의 지역이나 특정 세포를 식별할 수 있도록하기 위해 60X 10X까지 목표와 수직 현미경을 사용합니다. 그러나, 패치 조각에도 해부 현미경을 사용할 수 있습니다 그리고 당신은 시각적으로 특정 세포 아니라 패치 영역을 식별하지만. 패치 이런 종류의는 "장님 패치"를 칭했다입니다. 나N 두 경우 모두 최종적으로 하나는 패치는 특정 지역에서 단일 세포이다. 성공률은 두 가지 방법에 대해 비슷합니다. 해마의 주요 세포의 세포 기관이 해마의 모든 subfields과 지층 사이에 흩어져있는 고도로 구조화된 라미나 (예 : CA3/CA1 지층 pyramidale과 hippocampal 뇌 통에 밝은 밴드로 식별)로 구성되어 있지만 억제의 세포 기관 아르 전체 인구의 연결을 12 10 %를 만들어 interneurons. 과립 세포 또는 피라미드의 연결 라미나에 패치가있을 수 있습니다 가끔 interneuron 또는 glia는 이러한 세포의 서로 다른 전기적 특성 (해마 도서 13 참조)하여 주요 세포에서 차별화된 수 있습니다.
그것은 때로는 hippocampal 슬라이스 내에 패치에 유리하실 수 있습니다. 어떤 경우에는 세포가 건강 표면에 그들이 더 보호하지 때와 수 있습니다. 또한, 경우에 한 등 조직 내의 뉴런, 패치에 토닉 현재 세대에서 세포외 GABA 농도의 효과로, 세포 기능의 세포외 환경의 영향을 공부하는 것은 장점 수 있습니다. 패치 절차 그 하나에서 떨어져 위에서 설명한 것과 같은 것은 PO를 공개하지 않습니다피펫의 sitive 압력은 피펫 팁까지 슬라이스 내에 있습니다.
5. 전체 셀 구성 및 기록 전체 셀 전류를 구축 :
전체 셀 구성에서 hippocampal CA1 피라미드 뉴런에서 우리는에서 가지고 잠재 세트 - 60 MV하고 5 기다려 - 피펫 솔루션은 세포 내부와 평형 수 있도록 10 분. 이 시간 동안 녹음이 안정된다. 실험이 진행되는 동안 우리는 직렬 저항의 가치를 추적할.
실험은 전압 클램프로 이루어 그리고 모든 세포 막의 채널의 인구를 통해 전류를 측정하고 있습니다. 하나는 전류 phasic와 토닉 자연 GABA 활성화 시냅스와 extrasynaptic 전류 구별할 수 있습니다. 길항제 SR95531는 GABA 전류를 억제. 들고 현재의 감소는 신경 세포의 현재 GABA 활성화된 토닉 수준을 나타냅니다.
우리가 슬라이스에있는 세포, 주위 GABA에 따라 달라집니다 토닉 GABA 활성화된 현재에 관심을 마찬가지로 우리는 일반적으로 표면에 세포를 패치 아니라, 슬라이스 내의 세포하지 마십시오. 우리가 사용하는 Agonists 및 antagonists는 채널 욕조 솔루션에 적용되는 GABA를 조절하고 슬라이스 내의 세포를 도달 않습니다. 3 ML / 분 - 실험 챔버의 솔루션 흐름의 속도는 2입니다.
6. 녹음 단일 채널 전류 :
실험은 세포에 연결된, 내부 출력 또는 외부 출력 패치 - 클램프 구성 완료 (아래 여기를 참조하시기 바랍니다) 및 단일 채널 분자를 통해 우리는 기록 전류, 단일 채널 전류. Axoclamp 200B, V - 클램프, 이득 500 필터 2 또는 5 kHz에서에 대한 설정. PClamp 소프트웨어 우리는 피펫의 가능성을 제어 이하 100 개 μs의 데이터 샘플링 속도를 설정하고 전류를 기록합니다. 그냥 슬라이스를 다루고 있도록 단일 채널 녹음의 소음을 최소화하기 위해 목욕 솔루션의 볼륨 낮게 유지됩니다.
7. 결과를 분석 :
단일 채널 및 전체 셀 전류는 PClamp 소프트웨어로 분석됩니다. 우리가 Synaptosoft (GA, 미국) 또는 AXOGraph을 (시드니, 호주)를 사용하여 시냅스 사건의 분석을 위해.
8. 대표 결과 :
그림. 2A는 이가있는 이랑의 과립 신경 세포에서 세포에 연결된 패치 20 NM GABA 농도를 활성화 단일 채널 전류를 보여줍니다. 채널 최대한의 전도성의 활성화의 지연 시간은 2 분 38초되었으며 최대한의 전도성은 PS 15 44되었다. 패치 40 MV에 의해 depolarized했다. 그림. 2B는 토닉 및 phasic 전류를 identifiying 쥐 hippocampal 뉴런에서 전체 셀 전압 - 전류 클램프 레코드의 예입니다. GABAA 길항제 SR95531은 억제 모두 extrasynaptic - (토닉)과 시냅스 생성 (phasic) GABA - 활성 전류. 우리는 (BA) 이가있는 이랑 신경 세포와 (BB) 인슐린은 extrasynaptic 채널 (BA, B) 및 차단 SR95531에 의해 유도된 기준 전류의 변화에 의해 현재 토닉을 드러내는 CA1 피라미드 신경 세포를 치료하는 GABAA 길항제 SR95531 (100 μm의)을 적용 시냅스 전류의 실종 때 SR95531 차단 시냅스 채널 (BB). 기초 조건 CA1 피라미드 뉴런은 뉴런이 4 GABA - 활성화 토닉 전류가 개발 인슐린의 생리적 농도에 노출된 경우 6 토닉 GABA 활성화 전류를 가지고 있지만하지 않습니다.

그림 1A. 랫 hippocampal 뇌 슬라이스, 식별 지역 CA1과 CA3 피라미드 세포 레이어와 이가있는 이랑 (DG) 과립 세포 계층입니다. B. 도식 패치 - 클램프 구성.

쥐 hippocampal 뇌 통에 이가있는 이랑의 과립 세포에서 세포에 연결된 패치에 GABA 20 NM 활성화 그림 2A가. 단일 채널 전류. 개최 잠재력은 depolarized 40 MV (피펫의 잠재력 = -40 MV)되었습니다. 별표 (* 1 일 현재 추적) 전류가 더 빠른 시간 척도 (2에 표시된 곳에서 식별ND 현재 추적)이 -60 뮤직 비디오의 개최 가능성에 전압 클램프 모드에서 A. 이가있는 이랑의 과립 세포와 B CA1 피라미드의 신경 세포에 쥐 hippocampal 뇌 슬라이스에 기록. B. 전체 셀 전류에서 찍은. 전류가 기록되기 전에 CA1 실험, 조각은 상온에서 2 H 1 NM의 인슐린에 incubated했다.
전체 셀 전류는 세포의 활성 채널에 의해 생성된 전류의 앙상블을 나타냅니다. 특정 약리학과 GABAA 채널의 염화물 침투성이 채널과 연관된 전류를 식별하는 것이 가능합니다. 시냅스 채널과 extrasynaptic 채널 토닉 활성화의 활성화의 과도 특성은 신경 세포로 표현 GABAA 채널이 두 인구 사이에 쉽게 차별화 수 있습니다. 단, 단일 채널 녹음이 하나는 토닉 전류를 생성하는 채널 분자의 운동 특성을 공부할 수 있습니다. 100 μs 이내에 활성화 시냅스 채널 달리 토닉 GABAA 채널 GABA는 4,7,15,16,17,18을 적용하는 시간에서 분 범위에서 대기로 활성화됩니다. 많은 채널 등록 정보의 채널이 결과의 지연 활성화는 전체 세포 녹음을 사용하여 공부하실 수 없습니다. 단일 채널 수준에서 GABAA 채널의 다른 하위 인구는 기능성과 약리 특성을 변화에 따라 확인할 수 있습니다. 따라서, 다른 패치 - 클램프 구성 제공하는 것을 활용하여, 그것은 상세히 뉴런에있는 토닉과 시냅스 전류를 생성하는 GABA 활성화된 채널의 분자 기능과 약리학을 공부하는 것이 가능합니다.
이 작품은 스웨덴 연구위원회, 웁살라 대학과 프레드릭와 잉그리드 Thurings 재단에 의해 투자되었다. ZJ는 EXODIAB 및 Svenska Sällskapet에 대한 Medicinsk Forskning에서 박사 후 교제를 개최. 우리는 기술 지원을위한 프랭크 리 주셔서 감사합니다.
몇 가지 패치 - 클램프 하드웨어 및 소프트웨어 시스템을 사용할 수 있습니다 그리고 그들은 모두 동일한 기본 원칙을 사용하여 운영하고 있습니다. 저희 연구실에 우리는 우리의 실험을 기록하고 분석하는 Axoclamp 앰프와 PClamp 소프트웨어 (분자 디바이스, 미국)를 사용합니다. 또 다른 인기있는 브랜드는 HEKA 앰프 및 소프트웨어 (HEKA Elektronik, 독일)입니다
Microforge : Narishige MF - 830 (일본), Vibrotome : 예 Leica VT1200S (독일) 또는 캠덴 악기 vibrotome (영국) 현미경 : 니콘 이클립스 E600FN, 물 목욕, Micromanipulators : 사용자 정의 만든 Narishige의 micromanipulators (일본), 풀러 : DMZ - 보편적인 (독일) 또는 Narishige PC - 10 (일본). 전극 유리 : GC150F - 15 (하버드 장치, 영국).