Ashcroft F M, Ashcroft S J, Harrison D E
University Laboratory of Physiology, Oxford.
J Physiol. 1988 Jun;400:501-27. doi: 10.1113/jphysiol.1988.sp017134.
膜片钳技术已被用于研究葡萄糖对从离体大鼠胰腺β细胞的细胞贴附膜片上记录的单个钾离子通道电流的影响。膜片吸管中含有140 mM的钾离子溶液。
在无葡萄糖溶液中观察到三种类型的钾离子通道。其中两种,当外部钾离子浓度[K⁺]₀为140 mM时,电导分别约为50 pS(G通道)和20 pS,在细胞静息电位时处于激活状态。G通道在更多的膜片中被观察到且表现出更高的活性;因此它似乎构成了β细胞静息钾离子通透性的主要部分。在膜电位正向约+20 mV时,第三种类型的钾离子通道被激活,其平均电导为120 pS。该通道的开放概率强烈依赖电压并随去极化而增加。
G通道电流的反转电位因外部钾离子(钠离子替代)10倍的变化而偏移59 mV,表明该通道具有高度的钾离子选择性。单通道电导随[K⁺]ₒ的变化符合戈德曼 - 霍奇金 - Katz方程的预测;在生理[K⁺]ₒ(5 mM - K⁺)时,预测内向电导约为10 pS。单通道电流的幅度随[K⁺]ₒ增加呈现饱和趋势。
单个G通道电流显示出爆发动力学,表明至少有两个关闭状态。在细胞静息电位时,爆发内的开放和关闭(间隙)时间分别以2.5 ms(τₒ)和0.5 ms(τc₁)的时间常数呈指数分布。在 - 40至60 mV(吸管电位)的电压范围内,τc₁变化不大,但τₒ随膜去极化略有增加。
向浴液中添加葡萄糖会导致G通道活性出现可逆的、剂量依赖性降低。这种降低主要是由于随着葡萄糖浓度增加,开放爆发的频率和持续时间减少所致。此外,平均开放时间也减少。爆发期间的短间隙受葡萄糖影响较小。
在葡萄糖浓度为10 mM及以上时,G通道活性的降低伴随着细胞输入电阻的增加以及动作电位的引发。
得出的结论是,葡萄糖代谢导致G通道开放概率降低,从而使β细胞去极化。