GABA-aktive tek kanal akımları (GABAA kanalları, GABAA reseptörleri) ve nöronlarda sinaptik üreten ve tonik akımları ölçmek için yama klemp tekniği kullanır. Sağlık ve hastalık kanalların aktivasyonu nöronal eksitabilite azaltır 1,2,3,4.
Yöntem makalesi
GABA-aktive tek kanal akımları (GABAA kanalları, GABAA reseptörleri) ve nöronlarda sinaptik üreten ve tonik akımları ölçmek için yama klemp tekniği kullanır. Sağlık ve hastalık kanalların aktivasyonu nöronal eksitabilite azaltır 1,2,3,4.
GABA Kanal A tüm nöronların ve onlar sırasıyla 4,5,6,7 GABA bir kanal pentameric GABA-kapılı klorür kanal fazik ve tonik akımlar oluştururlar sinaps sinaps ve dışında bulunmaktadır. Kanal alt birimden, 8 aile (α1-6, β1-3, γ1-3, δ, ε, θ, π ve ρ) gruplandırılmıştır. İki alphas iki betaları ve 3. altbirim fonksiyonel 8 kanal oluşturur. GABA bütün halkları nöron bir kanal da dahil olmak üzere çalışmaları ile alt türüne özgü GABA-aktive tek kanallı molekülleri çalışmaları birleştirerek temel nöronal inhibisyon mekanizması ve farmakolojik ajanları tarafından modüle nasıl anlamak mümkün olur.
Biz, hipokampal beyin dilimleri canlı nöronlarda GABA Kanal A fonksiyonel özellikleri çalışma ve tek kanallı ve tam hücreli akımları kaydetmek için yama klemp tekniği 9,10 kullanın . Biz kanalların daha farklı GABA konsantrasyonları, diğer ilaçlar ve içi ve hücre dışı faktörler tarafından nasıl etkilendiğini inceler. Patch-kelepçe yöntemi ayrıntılı teorik ve pratik açıklaması için, B Sakman ve E Neher 10 tarafından düzenlenen Tek Kanal Kayıtlar bakın .
1. Beyin dilimleri Hazırlanışı:
22 gün eski Wistar rat - Deneyler, doğum sonrası 16 hipokampal beyin dilimleri üzerine yapılır.
2. Pipetler yama için hazırlanması:
3. Deneylerde kullanılan Çözümleri:
Özel çözümler, tek kanallı ve tüm hücre kayıtları için kullanılır.
4. Patch-klemp deneyler için bir Giga Ohm (GΩ) mühür oluşturulması:
Hipokampal beyin dilimleri (Şekil 1A), U-şeklinde bir platin tel üzerinde naylon konuları kayıt odasının alt kısmında yapılmaktadır. CA1 ve 3 örneğin doku organizasyonu ve dentat girus bölge hipokampal dilimleri veya belirli hücreler görselleştirmek için, bir mikroskop gerekiyor. Çoğu laboratuarları, böylece bir doku bölgeler veya belirli hücreleri tanımlamak için izin 60X 10X arasında değişen hedefleri ile dik bir mikroskop kullanıyoruz. Ancak, hatta bir diseksiyon mikroskobu yama dilimleri için kullanılan ve daha sonra görsel olarak belirli bir hücre yama değil, bir bölgeyi belirlemekte ama. Bu tür yama "kör yama" olarak adlandırılır. Benn sonunda her iki durumda bir yama belirli bir alanda tek bir hücre. Başarı oranı her iki yöntem için de benzer. Inhibitör hipokampus başlıca hücrelerin hücre gövdeleri, hipokampus bütün altalanları ve katmanlar arasında dağılmış oldukça yapılandırılmış lamina (örneğin CA3/CA1 stratum pyramidale ve hipokampal beyin dilim parlak grup olarak tanımlanır) organize olmasına rağmen hücre gövdeleri toplam nöronal nüfusu 12 yaklaşık% 10'unu oluşturuyor internöronlar. Granül hücre veya piramidal nöron lamina yamalı olabilir, zaman zaman interneuron ya da glia, bu hücrelerin farklı elektriksel özellikleri (Hippocampus Kitabı 13) temel hücreleri ayırt edilebilirler.
Bazen hipokampal dilim içinde yama için avantajlı olabilir. Bazı durumlarda hücrelerin sağlıklı bir yüzeyde daha korunur gibi zaman olabilir. Ayrıca, böyle bir doku içinde nöronlar, yama tonik şimdiki nesil ekstrasellüler GABA konsantrasyonlarının etkisi olarak, hücresel fonksiyonları üzerindeki ekstrasellüler çevre etkileri okuyor bir avantaj olabilir. Yama işlemi o biri dışında yukarıda açıklandığı gibi aynı po bırakmazsitive basınç pipet, pipet ucu kadar dilim içinde.
5. Tam hücreli yapılandırma ve kayıt tüm hücre akımları oluşturulması:
Hipokampal CA1 piramidal nöronları tam hücreli yapılandırmada biz tutma potansiyeli seti - 60 mV ve 5 - 10 dakika pipet çözüm hücre iç dengeye izin bekleyin. Bu süre zarfında kayıt kararlı hale gelir. Deney sırasında, seri direnç değeri takip edebilirsiniz.
Deneyler voltaj-klemp yapılan ve tüm hücre zarı kanallarının bir nüfus akımı ölçmek. Bir akımların fazik ve tonik doğası gereği GABA-aktive sinaptik ve extrasynaptic akımları ayırt edebilirler. Antagonist SR95531 tüm GABA A akımları engeller. Holding akım azalma, nöron mevcut GABA-aktive tonik düzeyini gösterir.
Biz dilim bağlıdır ekstraselüler ortam GABA GABA-aktive tonik akım ilgilenen biz normal hücrelerin yüzeyinde yama değil, dilim içinde hücreleri yok Kullandığımız agonistleri ve antagonistleri, Kanal A, banyo çözümü uygulanır GABA modüle ve dilim içinde hücrelere ulaşır. - Deney odasında çözüm akış hızı 2 3 ml / dk.
6. Kayıt tek kanal akımları:
Deneyler bağlı hücre, iç-dış-patch-klemp yapılandırma yapılır (aşağıya bakın) ve tek kanal molekülleri aracılığıyla kayıt akımları, tek kanal akımları. Axoclamp 200B, V-kelepçe, kazancı 500, filtre 2 veya 5 kHz Ayarlar. PClamp yazılımı ile pipet potansiyeli kontrolü, veri örnekleme hızı en az 100 μs ayarlamak ve akımlar kayıt. Sadece dilim kapsayacak şekilde, tek kanallı kayıtları gürültü en aza indirmek için banyo çözüm ses seviyesi düşük tutulmaktadır.
7. Sonuçları analiz:
Tek kanallı ve tam hücreli akımları PClamp yazılım ile analiz edilir. Biz Synaptosoft (GA, ABD) veya AXOGraph (Sidney, Avustralya) sinaptik olayların analizleri için.
8. Temsilcisi sonuçları:
Şekil 2A dentat girus granül nöron bir hücre bağlı yama 20 nM GABA konsantrasyonu ile aktive tek kanal akımları gösterir. Kanalın maksimum iletkenlik aktivasyon gecikme süresi 2 dakika ve 38 saniye ve maksimum iletkenlik pS 15 44 idi. Yama 40 mV depolarize oldu. Şekil 2B rat hipokampal nöronlar tonik ve fazik akımları BELİRLEME tam hücreli gerilim kelepçe mevcut kayıtların örneklerini göstermektedir. GABAA antagonisti SR95531 engeller extrasynaptic-(tonik) ve sinaptik oluşturulan (fazik) GABA-aktive akımları. (Ba) dentat girus nöron ve (BB) insülin CA1 piramidal nöron extrasynaptic kanalları (Ba, b) ve engelleme SR95531 tarafından indüklenen temel akım vardiya güncel tonik ifşa tedavi uygulanan GABAA antagonisti SR95531 (100 mcM) sinaptik akımların ortadan kalkması SR95531 blokları sinaptik kanalları (Bb). CA1 piramidal nöronlar bazal koşul altında nöronların fizyolojik insülin konsantrasyonları 4 GABA-aktive tonik akımlar geliştirmek maruz kaldığında, 6 tonik GABA-aktive akımlar var ama yok.

Şekil 1A. Rat hipokampal beyin dilim, belirlenen bölgelerde CA1 ve CA3 piramidal hücre tabakaları ve dentat girus (DG) granül hücre katmanı B. Şematik yama klemp yapılandırmaları.

Şekil 2A, 20 nM tarafından aktif bir sıçan hipokampal beyin dilim dentat girus granüllü hücre hücre bağlı bir yama GABA Tek kanal akımları. Holding potansiyeli depolarize 40 mV (pipet potansiyeli -40 mV). Yıldız (* 1. akım iz) tanımlayan akımlar daha hızlı zaman ölçeği (2 nerede gösterildiğinind mevcut iz) a. tutma potansiyeli -60 mV gerilim kelepçe modunda dentat girus granül hücre ve b. CA1 piramidal nöron sıçan hipokampal beyin dilim kaydedildi. B. Tüm hücre akımları alınmıştır. CA1 deneyler için, dilimler akımları kaydedildi önce oda sıcaklığında 2 saat için 1 nM insülin inkübe edildi.
Tüm hücre akım hücre aktif kanallar tarafından oluşturulan topluluk akımların temsil eder. Farmakoloji ve klorür geçirgenliği GABAA kanalları bu kanallar ile ilgili akımları tespit etmek mümkün kılar. Sinaptik kanalları ve extrasynaptic kanalların tonik aktivasyon aktivasyon geçici doğası, bu iki nüfus arasında bir nöron olarak ifade GABAA kanalları kolay bir farklılaşma sağlar. Ancak, sadece tek kanallı kayıtları bir tonik akımları oluşturur kanal moleküllerin kinetik özellikleri eğitim görebilirsiniz. 100 s içinde aktif hale sinaptik kanalların aksine, tonik GABAA kanalları GABA 4,7,15,16,17,18 uygulanan zaman dakika arasında bir gecikme ile aktive edilir. Bu, pek çok kanal özellikleri kanal sonuçları gecikmeli aktivasyon tüm hücre kayıtları kullanılarak incelenmiştir olamaz. Tek kanallı düzeyinde GABAA kanalları farklı alt popülasyonları değişen fonksiyonel ve farmakolojik özellikleri tespit edilebilir. Böylece, farklı yama klemp yapılandırmaları sunmak için ne bir avantaj alarak, ayrıntılı olarak, nöronlarda sinaptik tonik ve akımlar oluşturmak GABA-aktive kanallarının moleküler farmakoloji fonksiyonu ve çalışma mümkündür.
Bu çalışma, İsveç Araştırma Konseyi, Uppsala Üniversitesi ve Fredrik ve Ingrid Thurings Vakfı tarafından finanse edildi. ZJ EXODIAB ve Svenska Sällskapet för Medicinsk Forskning bir doktora sonrası dostluk düzenledi. Frank Lee Biz tekniği yardım için teşekkür ederim.
Birkaç patch-klemp donanım ve yazılım sistemleri mevcuttur ve hepsi aynı temel ilkelerini kullanarak çalışır. Laboratuarımızda Axoclamp amplifikatörler ve PClamp yazılımı (Moleküler Cihazlar, ABD), bizim deneyler kaydetmek ve analiz etmek için kullanırlar. Bir diğer popüler marka Heka amplifikatörler ve yazılım (Heka Elektronik, Almanya)
Microforge: Narishige MF-830 (Japonya); Vibrotome: örneğin Leica VT1200S (Almanya) veya Chipping Aletleri vibrotome (UK); Mikroskop: Nikon Eclipse E600FN; su banyosu; mikromanipülatörler: özel yapılmış ve Narishige mikromanipülatörler (Japonya); Çektirme: DMZ evrensel (Almanya) veya Narishige PC-10 (Japonya). Elektrot cam: GC150F-15 (Harvard Apparatus, Birleşik Krallık).