Smith S J, Zucker R S
J Physiol. 1980 Mar;300:167-96. doi: 10.1113/jphysiol.1980.sp013157.
当用钙指示光蛋白水母发光蛋白填充软体动物的神经细胞体,并在电压钳制下施加1赫兹的去极化脉冲序列(持续0.3秒至+15毫伏)时,由于钙内流导致的连续光发射会增强。在加州海兔腹神经节中已鉴定的神经元中对这一现象的起源进行了研究。
由于外向电流在连续脉冲中会累积失活,由于串联电阻误差,有效去极化会增加。通过电子补偿或对外向电流进行药理阻断来消除此误差,平均而言,仅使水母发光蛋白的反应增强降低了约30%。
当在四乙铵(TEA)替代的无钠海水中阻断电压依赖性钠和钾电流时,剩余的内向钙电流没有增强。相反,在一个脉冲期间观察到缓慢下降,并且在连续脉冲中出现轻微的逐渐抑制。在相同介质中用钡替代钙可消除对外部TEA不敏感的一小部分残留钾电流。剩余的内向钡电流也表现出抑制而不是增强。
通过在去极化脉冲后在钾平衡电位下测量尾电流,实现了钙电流的非药理分离。钙尾电流迅速激活,然后随着去极化脉冲持续时间的延长而逐渐且不完全下降。尾电流也没有增强的迹象;相反,在连续脉冲后电流会有轻微抑制。
用钙敏染料偶氮胂III填充的神经元中光吸收的增加对一连串连续的去极化表现出抑制而非增强。这些光吸收信号的时间进程与钙电流的时间依赖性抑制一致。
偶氮胂III反应幅度的校准表明,该染料仅报告了根据细胞体积和去极化脉冲期间钙电流携带的电荷所预期的钙浓度增量的约1%。这表明游离钙的细胞质缓冲必须在与偶氮胂III的响应时间相当(约1毫秒)或更快的时间尺度上迅速发生。
去极化脉冲后的缓慢钾尾电流是钙依赖性的,可能提供了膜内钙浓度的近似指标。重复脉冲后该电流的增加表现出轻微的逐渐抑制而非增强。
由于钙电流和浓度瞬变均未表现出增强,我们得出结论,水母发光蛋白反应增强是由于水母发光蛋白光发射对钙浓度的非线性依赖性。这一结论得到以下发现的支持:通过一个表示钙积累以及两种指示物质已知响应特性的简单模型,可以协调偶氮胂III反应和水母发光蛋白反应非常不同的动力学。
在通过向神经元注入去极化电流诱发的一连串冲动中,连续的动作电位持续时间增加。然而,偶氮胂III显示出几乎恒定的钙内流伴随着动作电位变宽。