Rang H P, Ritchie J M
J Physiol. 1968 May;196(1):183-221. doi: 10.1113/jphysiol.1968.sp008502.
对哺乳动物无髓神经纤维电活动期(强直后超极化)后的超极化现象进行了研究。
有证据表明,在某些情况下,这种强直后超极化是一种生电钠泵活动的结果,该钠泵通常绝对依赖于细胞外钾的存在。
当用硫酸盐或羟乙磺酸盐取代细胞外氯离子时,在正常洛克溶液中幅度仅为几毫伏的强直后超极化通常会增加到约20毫伏,有时可达35毫伏。
去除氯离子的这种效应需要几分钟才能显现,这与强直后反应增加是由于去除了细胞内氯离子的短路效应(通过将它们冲洗到无氯的浴液中)这一观点一致。
小阴离子,如氯离子、硝酸根离子、碘离子、溴离子和硫氰酸根离子,可使生电泵短路,而较大的阴离子,如硫酸根离子和羟乙磺酸盐则不能。碳酸氢根离子比氯离子大,能使泵短路,但效果较差。
在含5 mM钾的洛克溶液中,强直后超极化呈指数下降,时间常数约为1 - 3分钟。时间常数与细胞外钾浓度成反比。
然而,当细胞外钾浓度为零时,超极化迅速下降到非常小的值。随后向浴液中添加钾会导致超极化明显重新出现。
这种钾激活反应呈指数下降,时间常数与钾浓度成反比。当添加的钾浓度为5 mM时,时间常数为1.9分钟。
钾激活反应的幅度随钾浓度的增加而增大。
其他阳离子也能产生这种激活反应。因此,铊比钾更有效,铷与钾效果相当,铯和铵的效果约为钾的1/10,锂离子的效果约为钾的1/30。胆碱则完全无效。
强直后反应的大小受刺激持续时间变化的影响很小。然而,增加刺激持续时间肯定会增加恢复的时间常数。
降低细胞外钠浓度会增加强直后超极化的大小(约25%),但其效应复杂,需要进一步研究。
将洛克溶液中的钙从2.2 mM降至0.2 mM对强直后反应没有明显影响,将洛克溶液的pH从7.2提高到9.2也没有影响。
当通过外部施加电流使膜电位升高或降低时,强直后反应相对变化较小。
设计了一个模拟实验结果的生电泵数学模型,并用模拟计算机进行了分析。通过一个模型实现了模型与实验的良好吻合,该模型中:(1) 钠离子的外排速率取决于膜内表面载体分子池与钠结合的程度;(2) 每个载体分子一次转运三个钠离子;(3) 钠离子外排的速率常数还取决于细胞外钾离子的存在,当细胞外钾浓度为2.8 mM时,钾离子与膜外表面的一些位点结合,这些位点处于半饱和状态。