「パッチクランプ法」の版間の差分

DOI [[XXXX]]/XXXX　原稿受付日：2013年6月4日　原稿完成日：2013年8月xx日<br>

　パッチクランプ法は[[電位固定法]]を基に、[[wikipedia:Erwin Neher|Erwin Neher]]と[[wikipedia:Bert Sakmann|Bert Sakmann]]によって開発された電気生理学的記録方法である<ref name=ref1><pubmed>1083489</pubmed></ref>。

　パッチクランプ法が開発される以前は、パッチクランプ法で使用される電極よりも先端が細い電極（[[微小電極]]、Sharp glass electrode）を細胞内に刺入して電流を記録する[[細胞内記録法]]が用いられていた。この方法では、電極刺入口において絶縁性が得られ、正確な[[膜電位]]測定が可能であったが、電極と細胞膜間のシール抵抗が細胞膜の抵抗（[[入力抵抗]]）よりも十分に大きくないと正確な測定は行えず、小さな細胞には不向きであった。

　一方、パッチクランプ法はガラス電極と細胞膜の間に非常に抵抗の高い（1ギガオーム以上）シール（gigaohm seal：ギガシール）を形成させることにより、電極先端と同程度の大きさの小さな細胞からの電位測定が可能となった。これにより、細胞膜上のイオンチャネルによる微小電流を測定することが可能となった。

#[[wikipedia:ja:陰イオン|陰イオン]]：細胞内には膜非透過性の陰イオンが多く存在し、これにより細胞膜の内側がマイナスに荷電されることにより、濃度勾配によるK⁺の細胞外への流出を抑制している。そのため、膜非透過性の陰イオンである[[wikipedia:ja:メタンスルホン酸|メタンスルホン酸]]（methanesulfonate）や[[wikipedia:ja:グルコン酸|グルコン酸]]（gluconate）を電極内液に加える。しかし、上記の陰イオン使用時にはCl-使用時に比べ、[[wikipedia:ja:液間電位|液間電位]]が大きくなるため、液間電位補正が必要となる。<br>

#ATP]]、GTP]]：細胞内液が電極内液に潅流されることにより、細胞機能維持に必要な細胞内成分が失われ、細胞機能のrundownが起きる。このrundownを防ぐ目的として、ATPならびにGTPを電極内液に加える。例えば、ATPは[[Ca²⁺チャネル]]の[[リン酸]]化を補うことにより、Ca²⁺チャネルの機能を維持し、Ca²⁺電流のrundownを防ぐ。GTPは[[受容体活性型Gタンパク質]]の機能維持の為に添加する。<br>

　研究目的によって以下のパッチクランプ法が使い分けられる（図2）。[[セルアタッチ法]]と[[インサイド－アウト法]]、[[アウトサイド－アウト法]]は、電極で取り囲んだ領域のイオンチャネルの挙動を記録するために用いられる（[[単一チャネル記録法]]）。[[ホールセル法]]と[[パーフォレイテッド法]]は単一チャネル電流ではなく、細胞膜全体の電気現象を記録することができる（[[全細胞電流記録法]]）。

　穿孔パッチ法ともいう（図2E）。ホールセル法の代替法であり、HornとMartyによって開発された<ref name=ref2><pubmed>2459299</pubmed></ref>。ギガシールを形成後、陰圧によって膜を破るのではなく、パッチ電極内液に含まれた[[wikipedia:ja:ナイスタチン|ナイスタチン]]、[[wikipedia:ja:アンホテリシンB|アンホテリシンB]]や[[wikipedia:ja:グラミシジン|グラミシジン]]のような[[wikipedia:ja:抗生物質|抗生物質]]によって細胞膜に小さな穴をあける方法である。これらの抗生物質が、ほとんどの細胞膜に一価イオン（編集コメント：イオンの選択性はどうでしょうか。陽イオン電流、陰イオン電流同程度測れるのでしょうか）や10Å以下の径を持つ分子を通過させる孔をあけることを利用している。そのため、膜を破らずに全細胞膜での電流を記録することができる。また、細胞の内容成分の漏出を軽減し、細胞内環境を保持することが可能となる。しかし、いくつかの欠点がある。まず、ホールセル法と比較して、シリーズ抵抗が高くなり、電気的解像能が低下する。また、抗生物質による細胞膜の穿孔には時間がかかる（10-30分間）。さらに、抗生物質により形成された孔によって電極先端の膜は弱くなっているため、その膜が破れて、ホールセル法に移行する危険性がある。ニスタチン、アンホテリシンBは一価の陽イオン（Na⁺、K⁺、Cs⁺、Li⁺など）に加え、一価の陰イオン（Cl-）に対して透過性を有しているが、グラミシジンは陰イオンに対する透過性が無く、グラミシジンによるパーフォレイテッドパッチは細胞内のCl-濃度を保持したまま記録することが可能である。ホールセル法では電極内液のCl-により、細胞内Cl-濃度が上昇するため、ホールセル法とグラミシジンによるパーフォレイテッドパッチ法では、固定電位によってCl-チャネルを介した電流応答の向きが異なる。