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旭月NMT简报---关键词搜索：

第7期--非损伤性地检测细胞凋亡的过程

K+外流作为小鼠胚胎细胞凋亡的早期指示

上图：受精卵暴露在200mM H2O2中发生收缩

下图：非损伤微测技术检测H2O2处理受精卵后胞外K+浓度变化：(A)加入双氧水前后受精卵外部钾离子浓度随时间的变化曲线，形态学上细胞直径变化曲线，两者之间有很高的相关性；(B)H2O2处理受精卵后距细胞不同距离的K+浓度绝对值变化。

 

细胞程序性死亡（凋亡）出现在几乎所有的细胞中，包括卵母细胞和胚胎。如何在不损伤胚胎和细胞的情况下检测到整个发育或者凋亡的过程中的某些生理变化呢？

美国MBL实验室的科学家David Keefe等人使用非损伤微测技术（The self-referencing system）检测了受精卵在H2O2处理下的形态和胞外K+的变化。监测到细胞凋亡被H2O2等物质激活，出现了一个显著的K+外流，在这个过程中细胞出现收缩。细胞启动程序性死亡时会激活钾离子通道，利用“非损伤微测技术”，能检测卵母细胞和晶胚外的钾离子浓度变化规律，代谢氧消耗；观察不同健康状况的胚胎之间的差异。

通过研究细胞形态和离子流的变化机理，可以为解决早产，细胞调亡和衰老等提供可行性思路。

 

关键词：细胞凋亡(Apoptosis), 非损伤微测技术(The self-referencing system), K+外流(K+ efflux)

参考文献：Trimarchi, J.R., et al. Biology of Reproduction,2000, 63: 851-857.

 

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第6期--钙调素(CaM)的新功能——中科院植物所林金星研究组《Plant physiology》文章

白芊花粉管生长中Ca2+-CaM的功能分析: CaM所调控的Ca2+内流控制着花粉管的发育过程

图注：TFP处理引起了胞外Ca2+内流和胞内Ca2+浓度升高

 

钙调素(CaM) 是调控细胞中各种代谢和信号途径的重要功能分子。然而对在Ca2+-CaM的信号转导过程中的蛋白质表达模式和细胞结构的变化却了解不足。

2009年2月，中科院植物所林金星研究组在《Plant physiology》发表文章，使用电镜技术、蛋白质组学技术、荧光技术结合非损伤微测技术提供了全面的结果，分析了CaM的功能和蛋白表达模式。发现抑制Ca2+-CaM时快速诱导了胞外Ca2+的内流，导致胞内Ca2+浓度的急剧增加和花粉管超微结构的异常，随后肌动蛋白丝解聚，内吞和胞外分泌紊乱，细胞壁结构改变，最后导致花粉管生长混乱。

这项研究的结果能够从信号转导的相互关系、能量产生途径和伸长机制方面深入理解Ca2+-CaM在裸子植物花粉管发育中的功能。

 

关键词：钙调蛋白(CaM), Ca2+ influx, 花粉管发育, 非损伤微测技术(the non-invasive, SIET)

参考文献：Chen T, Lin J et al. Plant Physiology, 2009, 149: 1111-1126

 

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第5期--来自普渡大学的科研成果——继发性损伤与离子流

哺乳动物脊髓继发性损伤的电流和Ca2+内流

上图：豚鼠脊髓的2D扫描电流
下图：创伤脊髓的钙离子流

脊髓损伤是一种严重威胁人类健康的疾患。对脊髓损伤的预防治疗和康复已成为当今医学界一大研究课题。脊髓损伤后发生继发性损伤，涉及循环、水肿、神经递质、离子改变、一氧化氮、血管内皮素、细胞凋亡等许多方面。利用非损伤微测技术发现离子的电流和电压对于继发性损伤起到主要的调节作用，尤其对Ca2+流的平衡（内外流）。

普渡大学的科学家Porterfield等人使用非损伤微测技术研究了豚鼠脊髓创伤后进入细胞和组织的强生物电流以及Ca2+的变化。发现一个强的生物电流横贯脊髓创伤处，这一内生电流随时间和远离创伤而递减，最终保持在一个较低而稳定的强度，同时检测到显著的钙离子内流。研究结果认为电流和Ca2+与受损神经纤维中的细胞器死亡、扭曲、不对称的区域有关。这些数据增加了我们对继发性损伤机理的理解，并提供了新方向去考虑如何阻止组织的异化和不断损伤。

 

关键词：脊髓(spinal cord),继发性损伤(secondary injury),生物电流(bio-currents),Ca2+流

参考文献：Zuberi M et al. Journal of Biological Engineering 2008, 2:17

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第4期--伊蚊幼虫乳突的离子转运动力学

盐诱导幼蚊乳突中血淋巴离子浓度和Na+/Cl-转运动力学的转变

上图：KCN减少了Na+的吸收

下图：Na+和Cl-吸收的动力学

 

蚊子幼虫生活在多样且多变的环境中，从淡水到海水中都有广泛分布，为了适应这种差别极大的环境，蚊子幼虫必须要快速改变自身的系统来适应环境。蚊子幼虫的生存依赖于它们在多变的环境下调节离子内流和外流的能力。

加拿大的科学家把蚊子幼虫从淡水转移到30%的海水中，或者从30%的海水转移到淡水中，使用“非损伤微测技术（SIET）”测定了血淋巴离子浓度随时间的变化过程，首次获得了Na+和Cl-转运的动力学，发现Na+和Cl-的吸收相互独立，在高盐环境下Na+和Cl-吸收减少，Na+和Cl-吸收的转变可能是血淋巴离子水平改变的结果，离子转运的快速改变影响了乳突形态和超微结构的长期改变。

本文揭示了乳突中离子转运动力学的快速变化和淋巴中离子浓度的变化完全一致。

 

关键词：扫描离子选择微电极技术，the scanning ionselective electrode technique (SIET)；离子调控，Ionoregulation

参考文献：Donini A, et al. The Journal of Experimental Biology, 2007, 210, 983-992

 

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第3期--AJPCell：斑马鱼皮肤的排氨机制

H+调控斑马鱼皮肤的排氨

上图：使用SIET技术获得的斑马鱼体表的NH4+分布；
下图：H+影响下的NH4+流

 

斑马鱼是一种新型的模式脊椎动物，广泛应用于发育学、遗传学、行为学和分子生物学等研究领域。

2008年，中国台湾的科学家林礼益教授应用“非损伤微测技术”（scanning ion-selective electrode technique，SIET）检测了斑马鱼幼体皮肤上特化细胞的H+ 和NH4+ 流，NH4+ 的排泄与斑马鱼H+ 分泌高度相关。外界的pH和缓冲液的浓度（5mM MOPs）增加后减少了体表的H+ 和NH4+ 梯度，通过H+-pump 抑制剂(bafilomycin A1) 或敲除H+-pump基因后发现H+ 和NH4+ 排出同时减少，且相互偶联。用吗啉寡聚核苷酸（morpholino oligonucleotides，MF）敲除Rhcg1也能降低NH4+ 的排出，这项研究证明斑马鱼幼体皮肤上皮细胞中的排氨是通过酸化机制所调控，并且提供了H+ -pump和Rh glycoprotein (Rhcg1)参与排氨的直接证据。

 

关键词：离子选择电极（ion-selective electrode）;Rh glycoprotein (Rhcg1); 离子转运细胞（ionocytes）;氨（ammonium）

参考文献：Tin-Han Shih et al. Am J Physiol Cell Physiol, 2008, 295: C1625- C1632. (IF=4.23)

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