$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Potencjał błonowy (Vm) komórki odnosi się do względnej różnicy ładunku jonowego na błonie plazmatycznej i względnej przepuszczalności błony dla tych jonów. Vm jest generowany przez różnicowy rozkład jonów i jest utrzymywany przez kanały jonowe i pompy. Kanały jonowe, takie jak K+, Na+ i Cl−, w znacznym stopniu przyczyniają się do spoczynkowegoVm. Komórki mięśni gładkich naczyń krwionośnych (VSMC) wyrażają więcej niż cztery różne typy kanałów K+1, dwa typy kanałów Ca2+ bramkowanych napięciem (VGCC)2, więcej niż dwa typy kanałów Cl−3,4,5, kanały Ca2+ obsługiwane przez magazyn6, kanały kationowe aktywowane rozciąganiem7,8, oraz elektrogeniczne pompy ATPazy sodowo-potasowej9 w swoich błonach plazmatycznych, z których wszystkie mogą być zaangażowane w regulację Vm.
Vm VSMC zależy od ciśnienia strumienia świetlnego. W naczyniach bezciśnieniowych Vm waha się od -50 do -65 mV, jednak w odcinkach tętnic pod ciśnieniem Vm waha się od -37 do -47 mV10. Wzrost ciśnienia wewnątrznaczyniowego powoduje depolaryzację VSMC11, obniża próg otwarcia VGCC i zwiększa napływ wapnia, przyczyniając się do rozwoju tonu miogennego12. Wręcz przeciwnie, w naczyniach pasywnych lub bezciśnieniowych hiperpolaryzacja błony, spowodowana wysoką aktywnością kanału K+, zapobiegnie otwarciu VGCC, co spowoduje ograniczone wnikanie wapnia i spadek wewnątrzkomórkowego wapnia, przyczyniając się do mniejszego napięcia naczyniowego13. Tak więc Vm spowodowane zmianami ciśnienia świetlnego wydaje się odgrywać istotną rolę w rozwoju napięcia naczyniowego, a zarówno kanały VGCC, jak i K+ odgrywają kluczową rolę w regulacji Vm.
Vm różni się w zależności od typu statku i gatunku. Vm wynosi -54 ± 1,3 mV w górnych paskach tętniczych krezki świnki morskiej 14, -45 ± 1 mV w tętnicach środkowych mózgu szczura przy ciśnieniu świetlnym 60 mmHg12, oraz -35 ± 1 mV w tętnicach miąższowych szczura przy ciśnieniu świetlnym 40 mmHg15. Spoczynkowe Vm rejestrowane w nierozciągniętych mięśniach limfatycznych szczura wynosi -48 ± 2 mV16. Vm mózgowych VSMC jest bardziej ujemne niż w tętnicach obwodowych. Dla porównania, stwierdzono, że tętnice środkowe mózgu kotów mają Vm około -70 mV, podczas gdy tętnice krezkowe i wieńcowe miały odpowiednio -49 i -58 mV17,18. Różnice w Vm w łożyskach naczyniowych mogą odzwierciedlać różnice w ekspresji i funkcji kanałów jonowych i elektrogenicznych pomp sodowo-potasowych.
Wzrosty i spadki Vm są określane odpowiednio jako depolaryzacja błony i hiperpolaryzacja. Te zmiany w Vm odgrywają kluczową rolę w wielu procesach fizjologicznych, w tym bramkowaniu kanałów jonowych, sygnalizacji komórkowej, skurczu mięśni i propagacji potencjału czynnościowego. Przy ustalonym ciśnieniu wiele endogennych i syntetycznych związków rozszerzających naczynia krwionośne, które aktywują kanały K+, powoduje hiperpolaryzację błony, powodując rozszerzenie naczyń krwionośnych1,13. I odwrotnie, trwała depolaryzacja błony jest niezbędna w zwężeniu naczyń krwionośnych wywołanym przez agonistę lub za pośrednictwem receptora19. Vm jest zmienną krytyczną, która nie tylko reguluje napływ Ca2+ przez VGCC13, ale także wpływa na uwalnianie Ca2+ z wewnętrznych magazynów20,21 i Ca2+-czułość aparatu kurczliwego22.
Chociaż istnieje kilka metod rejestrowania Vm z różnych typów komórek, dane zebrane za pomocą metody nabijania mikroelektrod w naczyniach kaniulowanych wydają się być bardziej fizjologiczne niż dane uzyskane z izolowanych VSMC. Po zarejestrowaniu z izolowanego VSMC przy użyciu obecnych metod cęgowych, Vm jest postrzegany jako spontaniczne przejściowe hiperpolaryzacje w VSMCs24. Izolowane VSMC nie znajdują się w syncytium, a zmiany rezystancji szeregowej mogą przyczyniać się do oscylacyjnego zachowania Vm. Z drugiej strony, zachowanie oscylacyjne nie jest obserwowane, gdy Vm jest rejestrowane z nienaruszonych naczyń, prawdopodobnie z powodu kontaktu komórka-komórka między VSMC, które są w syncytium w tętnicy i są sumowane w całym naczyniu, co prowadzi do stabilnego Vm24. W związku z tym pomiar Vm z naczyń ciśnieniowych przy użyciu standardowej techniki nabijania mikroelektrod na pal jest stosunkowo zbliżony do warunków fizjologicznych.
Rejestracja Vm z naczyń kaniulowanych może dostarczyć istotnych informacji, ponieważ Vm VSMC, które są w syncytium, jest jednym z głównych determinantów napięcia naczyniowego i przepływu krwi, a modulacja Vm może zapewnić sposób na rozszerzenie lub zwężenie naczyń krwionośnych. W związku z tym konieczne jest zrozumienie metodologii związanej z rejestracją Vm. W artykule opisano wewnątrzkomórkowy zapis Vm z kaniulowanych tętnic środkowych mózgu (MCA) metodą nabijania mikroelektrod. W tym protokole opisano, jak przygotować MCA, mikroelektrody, ustawić elektrometr i wykonać metodę nabijania na pal w celu zarejestrowania Vm. Omówiono również reprezentatywne dane, typowe problemy, które wystąpiły podczas korzystania z tej metody oraz potencjalne problemy.