膜片钳技术在关节软骨细胞离子通道研究中的应用

张礼菊1张婷2

（1合肥市第一人民医院药学部安徽合肥230022）

(2安徽医科大学第一附属医院药剂科安徽合肥230022）

【摘要】膜片钳技术是20世纪80年代中期获得飞速发展的生物学技术，它通过记录细胞膜上的离子通道电流来反映该单一的（或多个的）离子通道的电生理特性。

【关键词】膜片钳关节软骨细胞离子通道

【中图分类号】R318【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2013）28-0385-02

相关研究发现关节软骨细胞的功能与细胞膜的离子通道有着重要的关系,而膜片钳技术被称为离子通道研究的“金标准”，对研究关节软骨细胞的生理和病理特点有着重要的作用。本文就膜片钳技术以及膜片钳技术在关节软骨细胞离子通道研究中的应用进行了综述。

1膜片钳技术概述

膜片钳技术（Patchclamptechnique）是在电压钳的基础上发展起来的，以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜上单一的（或多个）离子通道分子活动技术。1976年，德国马普生物物理化学研究所的学者Neher和Sakmann[1]首次应用膜片钳技术在青蛙肌细胞膜上记录到单通道电流，1981年，Hamill和Neher[2]在前期试验基础上引入了膜片游离技术和全细胞记录技术，对该项技术进行了完善，由此开拓了离子通道研究的新纪元。

2膜片钳技术在软骨细胞离子通道研究中的应用

2.1软骨细胞离子通道的类型离子通道是各种无机离子跨膜被动运输的通路，其离子的通透性与多种生命活动过程及疾病密切相关。随着科学技术的发展和研究手段的不断提升，离子通道领域的研究得到了快速的发展，继在神经细胞、肌肉细胞、腺细胞等兴奋性细胞上发现离子通道以后，在非兴奋性的关节软骨细胞膜上也发现了各种离子通道。

2.2膜片钳技术与钾离子通道

(1)钙激活钾离子通道：Grandolfo等[3]用细胞粘附式膜片钳技术结合Fura-2荧光探针法研究发现软骨细胞中存在的钙激活钾离子通道，当结果显示当钙离子浓度增加时，软骨细胞钾离子通道开放的机率增加，并记录到单位钾离子电流。

(2)延迟整流钾离子通道：Walsh等[4]用全细胞膜片钳技术记录了鸡原代培育软骨细胞中的延迟时间依赖性钾离子电流，认为该软骨细胞钾离子通道同属于骨和免疫细胞中的钾离子通道超家族成员，并在生长板软骨细胞外液的异常高钾中起主要作用。

（3）迟发外向钾离子通道：Lee等[5]用全细胞膜片钳技术揭示了在猪不同时期的生长面软骨细胞中有迟发外向整流电流，同时发现了增生和肥大软骨细胞的钾离子电流高于静止期软骨细胞的电流。

2.3膜片钳技术与氯离子通道Okumura等[6]用膜片钳技术记录兔关节软骨细胞的电流，研究发现氯离子电流被氯离子通道阻滞剂完全抑制，且在高渗溶液中可被部分抑制。染料木黄酮可阻止原钒酸钠的激活氯离子通道电流功能。

2.4膜片钳技术与钙离子通道Sanchez等[7]用全细胞膜片钳技术对牛关节软骨细胞的钠钙交换体（NCX）的电生理学特性进行了研究，确证了钠钙交换体对软骨细胞代谢有着重要的作用。

2.5膜片钳技术与钠离子通道Sugimoto等[8]用全细胞膜片钳技术测量培养的兔关节软骨细胞，在该细胞膜上诱导出一个内向和两个外向电流，进一步研究发现三个电流分别属于TTX(河豚毒素)敏感钠离子通道，4-AP(4-氨基吡啶)和TEA(四乙氨)敏感K通道、SITS(氯离子通道阻滞剂)敏感氯离子通道。

3结语

膜片钳技术在关节软骨细胞钾离子通道的研究中得到了一定程度的应用，为阐明关节软骨细胞钾离子通道的生理学特性功能奠定了科学的基础。我们应将膜片钳技术继续深入应用到软骨细胞离子通道研究中去，为我们更多的了解离子通道在关节软骨细胞功能中的作用和特点，掌握骨关节炎、类风湿关节炎等软骨损伤相关疾病的机理，研究药物及其他相关物质作用于该类疾病的机制提供帮助。

参考文献

[1]NeherE,SakmannB.Single-channelcurrentsrecordedfrommembraneofdenervatedfrogmusclefibres,Nature1976;260:799-802.

[2]MobasheriA,LewisR,MaxwellJEetal.Characterizationofastretch-activatedpotassiumchannelinchondrocytes,JCellPhysiol;223:511-518.

[3]ZuscikMJ,GunterTE,PuzasJEetal.Characterizationofvoltage-sensitivecalciumchannelsingrowthplatechondrocytes,BiochemBiophysResCommun1997;234:432-438.

[4]GrandolfoM,MartinaM,RuzzierFetal.Apotassiumchannelinculturedchondrocytes,CalcifTissueInt1990;47:302-307.7.

[5]JahrH,vanDrielM,vanOschGJetal.Identificationofacid-sensingionchannelsinbone,BiochemBiophysResCommun2005;337:349-354.

[6]GrandolfoM,D'AndreaP,MartinaMetal.Calcium-activatedpotassiumchannelsinchondrocytes,BiochemBiophysResCommun1992;182:1429-1434.

[7]ClarkRB,HatanoN,KondoCetal.Voltage-gatedK(+)currentsinmousearticularchondrocytesregulatemembranepotential,Channels(Austin);4.

[8]TsugaK,TohseN,YoshinoMetal.Chlorideconductancedeterminingmembranepotentialofrabbitarticularchondrocytes,JMembrBiol2002;185:75-81.