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跨膜转运的K+和Cl-在细胞调节性容积减小(RVD)过程中非偶联关系

图注:胞外pH对于K+转运的影响。

       细胞体积调控是各种细胞功能的基础,例如细胞分裂、细胞增殖、细胞凋亡、细胞迁移和细胞调控,这些过程都需要细胞体积的变化和跨膜离子的参与。传统观念认为,细胞调节性容积减小(RVD)会激活K+和Cl-通道,并形成两种离子外流的偶联关系,这也是已经用膜片钳技术得到证明的结论。然而在2012年发表的一篇与RVD相关的文章,否认了这样的观点,并发现了新的调控机制。

        该文章发现传统理论认为的K+、Cl-协同外排,同时带走胞内水分,使细胞恢复正常体积,是细胞在低渗环境下,发生RVD过程的调节机制,这也是膜片钳实验的结论。然而在采用非损伤微测技术(NMT)分别检测K+与Cl-流速后发现,K+外流只参与了RVD最开始的一段过程,随着胞内H+外流至细胞外表面导致K+通道关闭后,H+的外流代替了K+的外流,证明了在RVD过程中,K+与Cl-的外排是相对独立的。之所以膜片钳研究的时候出现了K+通道一直开放的情况,是因为膜片钳检测时破坏了胞内的溶液环境,胞内H+达不到有效的浓度从而外流,进而H+无法在细胞外表面聚集促使K+通道关闭。

       这是第一次发现在低渗诱导的RVD过程中K+和Cl-的转运不偶联,而且H+外流在细胞体积调控中扮演着重要作用。这项工作中使用非损伤微测技术(NMT)克服了膜片钳技术不能测定活细胞和长期测定的限制,研究结果也改变了人们对RVD的认识。

参考文献:Yang LJ, et al. Uncoupling of K+ and Cl- transport across the cell membrane in the process of regulatory volume decrease. Biochemical Pharmacology, 2012, 84 (3): 292 - 302.
 

专家点评
       这篇文章中作者通过检测细胞的H+、K+、Cl-流速信息,发现了新的RVD机制,打破了膜片钳实验所得到的传统理论。这一颠覆性的成果得益于非损伤微测系统在不损伤样品的条件下即可测得活体信号的检测方式。
       非损伤微测系统最大的特点是在不破坏样品的前提下,通过原位、活体的检测,配以简便的操作方式,快速获取数据。可以说,这是现阶段难得一见的好技术,值得研究。

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