Horowicz P, Schneider M F
J Physiol. 1981 May;314:595-633. doi: 10.1113/jphysiol.1981.sp013726.
对于使用单间隙技术进行电压钳制的切断青蛙骨骼肌纤维的肌腱端短节段,施加到各种膜电位的脉冲,测定了由于膜电荷移动产生的电流I(Q)以及产生微观上刚可检测到的收缩所需的阈值脉冲持续时间t(th)。
膜电荷移动的时间进程Q(t)通过I(Q)的积分来计算。产生刚可检测到的收缩的脉冲所移动的阈值电荷Q(th)估计为Q(t(th))。
对于从约-45 mV(收缩的基强度电位)到约-15 mV的电位的脉冲,Q(th)是恒定的,此时t(th)约为9毫秒。当钳制电位约为-100 mV时,十四条纤维的平均Q(th)为11.5 nC/μF。
本身低于产生收缩的基强度的50毫秒预脉冲会降低紧随其后的测试脉冲的t(th)。预脉冲期间和测试脉冲的t(th)期间移动的总阈值电荷等于无预脉冲时测试脉冲的Q(th)。
上述第3和第4项表明,t(th)由移动一定量膜内电荷所需的时间决定,与电荷移动的动力学无关。
稳定地将纤维部分去极化至-70至-55 mV之间,在所有膜电位下都会增加t(th),并提高收缩的基强度电位。进一步轻微的稳定去极化会完全消除收缩。
对于施加到所有测试电位的脉冲,稳定的部分去极化使总开启电荷移动Q(ON)减少约相同的倍数。
部分去极化但仍能收缩的纤维的Q(th)从基强度到约0 mV大致与膜电位无关,但略小于同一纤维完全极化时的Q(th)。
将平均(±标准差)开启电荷移动Q(ON)降低至完全极化时其值的60±8%的稳定部分去极化,使Q(th)降低至其完全极化值的86±11%(n = 1)。这些稳定的部分去极化对用超极化脉冲测量的线性电容没有影响。
将Q(ON)降低至完全极化时其值的41%(三次测量的平均值)的稳定部分去极化会完全消除收缩。此时Q(ON)的最大值为同一纤维在完全极化时Q(th)值的77%。
随着去极化脉冲依次增加到并超过收缩的基强度电位,I(Q)记录中会依次出现延长的尾部(后沿)、肩部、第二个上升阶段或早期相对较高的平坦段。发现t(th)与这些尾部、肩部或第二个上升阶段的开始同时出现或略晚于其开始。
当有和没有紧接在前的低于基强度的预脉冲的测试脉冲I(Q)记录在时间上移位,使其t(th)时间重合时,有预脉冲的记录与无预脉冲的I(Q)的后半部分重合。这表明低于基强度的预脉冲移动了仅在测试脉冲期间出现的I(Q)的初始部分,而它们没有改变测试脉冲I(Q)的后半部分。
建立了一个模型,该模型解释了电荷移动的电压依赖性和动力学,以及完全极化和部分去极化状态下电荷移动与刚可检测到的收缩之间的关系。
该模型提出Q由两个成分组成。成分A是由于位于膜内且由单个能垒分隔的两个位点之间电荷随电压和时间的移动。成分B与越过能垒的成分A电荷分数的整数幂n成正比。
使用n = 3能最好地拟合I(Q)的时间进程,用n = 3可以重现实验I(Q)时间进程的相对早期和晚期部分。n = 3获得的最佳理论记录仍低于各种实验I(Q)记录中的肩部、第二个上升阶段和早期恒定阶段的后期部分。理论记录确实准确地拟合了在稳定的部分纤维去极化下观察到的I(Q)时间进程。模型未重现出的相对小的电流可能是钙释放激活或横管(T管)与肌浆网之间空间内游离钙水平升高的电伴随现象。