非損傷微測技術在細胞生物學研究中的應用——感覺與神經系統方面應用
作者：旭月（北京）科技有限公司 美國揚格非損傷技術中心
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摘要：本文介紹了非損傷微測技術在感覺與神經系統研究領域的應用。
關鍵詞：非損傷微測技術，感覺與神經系統
感覺系統一般指軀體感覺系統和特殊感覺（視、聽、味、嗅）系統，神經系統包括中樞神經系統和周圍神經系統。感覺系統和神經系統具有密切聯系，常統稱為感覺和神經系統，是生命科學研究的重要熱點領域之一。非損傷微測技術[1,2]作為世界尖端水平的特異性離子分子檢測技術，測量方便、快捷、三維和實時，對樣品無任何傷害，在感覺與神經系統的研究中擁有其他方法無法比擬的優勢。下面簡要介紹三個具體應用實例。
1 非損傷微測技術研究神經遞質谷氨酸的功能
Kreitzer MA等[3]用選擇性H+微電極測量鯰魚視網膜水平細胞的胞外H+流，發現神經遞質谷氨酸能誘導胞膜外表面區域的堿化。通過利用一系列已知功能的受體興奮劑和阻斷劑進行對比實驗，確認谷氨酸誘導的細胞外堿化源于谷氨酸激活細胞膜Ca2+/H+ ATP酶。該過程能減輕感光受體突觸末端被藏匿質子（exocytosed protons）對神經遞質釋放的抑制作用，這對原先水平細胞質子作用的假設提出嚴峻挑戰。
圖1通過測量單個鯰魚水平細胞的胞外H+流表征谷氨酸受體興奮劑的作用。[3]
2 非損傷微測技術研究嗜鉻粒蛋白A的神經毒性
在阿爾茨海默病等神經退行性疾病的發病過程中，老年斑成分嗜鉻粒蛋白A近來被發現具有神經毒性作用。Twig G等[4]用非損傷微測技術研究發現嗜鉻粒蛋白A能刺激微神經膠質細胞釋放H2O2，導致其凋亡。在此基礎上又發現嗜鉻粒蛋白A與β淀粉狀蛋白質及干擾素γ在神經毒性上具有相互促進作用。
3 非損傷微測技術直接觀察神經損傷導致的NO外流
Kumar SM等[5]采用NO選擇性微電極直接觀測到水蛭中樞神經系統損傷后，傷口立刻流出NO。傷口處內皮NO合酶的激活早于微神經膠質細胞的積聚，充分證實了NO對神經膠質運動的調控作用。
非損傷微測技術對人們認識感覺與神經系統中的各種生理機制，確認與感覺、神經活動有關的各種神經遞質、蛋白等的功能具有重要意義。在感覺與神經系統功能層面的研究中，非損傷微測技術將發揮越來越重要的作用。
圖2嗜鉻粒蛋白A誘導培養的微神經膠質細胞釋放H2O2。[4]
圖3神經索損傷后的典型NO反應曲線。[5]
參考文獻
[1] Smith PJ. The non-invasive probes - tools for measuring transmembrane ion flux,Nature,1995, 378(6557):645-646
[2] Reid B, Nuccitelli R, Zhao M. Non-invasive measurement of bioelectric currents with a vibrating probe,Nat Protoc,2007,2(3):661-669
[3] Kreitzer MA, Collis LP, Molina AJ,et al. Modulation of extracellular proton fluxes from retinal horizontal cells of the catfish by depolarization and glutamate. J Gen Physiol,2007,130(2):169-182
[4]Twig G, Graf SA, Messerli MA,et al. Synergistic amplification of beta-amyloid- and interferon-gamma-induced microglial neurotoxic response by the senile plaque component chromogranin A. Am J Physiol Cell Physiol,2005,288(1):C169-C175
[5] Kumar SM, Porterfield DM, Muller KJ,et al. Nerve injury induces a rapid efflux of nitric oxide (NO) detected with a novel NO microsensor.J Neurosci,2001,21(1):215-220