膜片钳应用实例

膜片钳技术可以直接观察和区分单个离子通道电流及其开闭时间，区分离子通道的离子选择性，同时发现新的离子通道和亚型，在记录单细胞电流和全细胞电流的基础上，进一步计算细胞膜上的通道数和开放概率。也可用于研究某些细胞内或细胞外物质对离子通道的开闭和通道电流的影响。同时用于研究细胞信号的跨膜转导和细胞分泌机制。结合分子克隆和定点突变技术，膜片钳技术可用于研究离子通道的分子结构与生物学功能的关系。

膜片钳技术也可用于分析药物对其靶受体的作用位点。例如，神经元烟碱受体是配体门控离子通道，膜片钳全细胞记录技术可以通过记录烟碱诱发电流，直接反映神经元烟碱受体活动的全过程，包括受体与其激动剂和拮抗剂的亲和力、离子通道开闭的动态特征、受体的脱敏等。用膜片钳全细胞记录技术观察拮抗剂对烟碱受体兴奋的量效曲线的影响，以确定其作用的动态特征。然后，根据拮抗剂对受体脱敏的影响分析，拮抗剂的作用是否是电压依赖性和使用依赖性，我们可以从功能上区分拮抗剂对烟碱受体的不同作用位点，即判断拮抗剂是作用于受体的激动剂识别位点、离子通道还是其他变构位点。

(2)与药物作用相关的心肌离子通道

心肌细胞通过各种离子通道维持膜电位和动作电位的稳态来维持正常功能。国外学者对人心肌细胞离子通道特性的研究取得了很多进展，使得从动物细胞模型到人心肌细胞进行心肌药理学实验成为可能。

(3)生理和病理条件下离子通道机制的研究。

通过研究细胞膜上某一离子通道在各种生理或病理条件下的特性，可以了解该离子的生理意义及其在疾病过程中的作用机制。例如，对脑缺血后神经细胞损伤中钙离子机制的研究表明，Ca2+在缺血性脑损伤过程中起着非常重要的作用。缺血缺氧打开Ca2+通道，过多的Ca2+进入细胞，导致神经元和细胞膜损伤，膜转运功能障碍，神经元严重坏死。

(4)单细胞形态与功能关系的研究。

膜片钳技术和单细胞逆转录聚合酶链式反应技术相结合。在全细胞膜片钳记录下，将单个细胞或整个细胞(包括细胞膜)的内容物吸入电极，将细胞内存在的各种mRNA快速逆转录成cDNA，然后用常规PCR扩增待测的特异性mRNA， 从而可以在分子水平上解释形态相似但电活性不同的结果，或者为单细胞逆转录聚合酶链式反应提供样品，在分子水平上提供形态非常相似但结构相同功能不同的事实。 国际上掌握这项技术的实验室很少，北京大学神经科学研究所在国内率先1994。

(5)药物作用机制的研究。

在通道电流的记录中，可以在不同时间、不同部位(膜内或膜外)施加不同浓度的药物，研究它们对通道功能可能产生的影响，从而了解那些选择性作用于通道影响人和动物生理功能的药物的分子机制。这是膜片钳技术目前应用最广泛的领域，不仅探讨了西医的作用机制，还广泛应用于重要药理学的研究。如Kaili等报道，人参二醇组皂苷可抑制正常和“缺血”诱导的大鼠大脑皮层神经元L型钙通道的开放，从而减少钙内流，可能对缺血细胞有保护作用。陈龙等用细胞附着单通道记录方法报道乌头碱能阻断培养的Wistar大鼠心室肌细胞L型钙通道。

(6).在心血管药理学研究中的应用

随着膜片钳技术在心血管疾病中的广泛应用，不仅对血管疾病和药物作用的认识不断更新，而且在其病因和药理方面也形成了许多新的观点。正如诺贝尔基金会在颁奖时所说，“内赫尔和萨德曼的贡献有利于理解不同疾病的机制，为开发新的更有效的药物开辟道路”。

(7)创新药物研究和高通筛选。

在离子通道高通筛选中，主要进行样本量大、筛选速度占优势、信息要求低的初筛。近年来，分别形成了基于膜片钳和荧光探针的两大主流技术市场。将电生理研究的信息量大、灵敏度高的特点与自动化、小型化技术相结合，产生了自动膜片钳等一些新技术。

(8).与无损显微测量技术相结合的应用(NMT)