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Mit der Patch-Clamp-Technik werden elektrische Ströme und Ionenbewegungen in der Zellmembran gemessen.
Prinzip
Die beiden deutschen Forscher Bert Sakmann und Erwin Neher entwickelten gegen Ende der 1970er-Jahre die Patch-Clamp-Technik, für die sie 1991 den Nobelpreis erhielten.
Bei dieser Methode müssen zwei Verfahrenstechniken unterschieden werden: Die Messung an der Gesamtheit der funktionierenden Zelle und die Messung an nur einem herausgeschnittenen Teil.
Durchführung
- Membranen sind unterschiedlich durchlässig (semipermeabel), wodurch ein elektrischer Widerstand entsteht
- Eine Messpipette wird auf die Membranoberfläche aufgesetzt
- Durch einen leichten Unterdruck wird ein Stück der Membran an die Pipettenspitze angesaugt
- Die Pipette ist an ein Spannungsmessgerät angeschlossen
- Befindet sich in einem abgedichteten Membranstück ein Ionenkanal, kann die elektrische Aktivität gemessen werden
Methode
Das Öffnen und Schließen der Ionenkanäle ist der Grundmechanismus, mit dem Nervenzellen auf elektrische, chemische oder sensorische Reize reagieren.
Ist ein bestimmtes Membranpotenzial erreicht, öffnen sich die Kanäle nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip.
Verändern sich die Bedingungen, z.B. die Durchlässigkeit oder die Stoffkonzentration in der Pipettenlösung, kommt es zur Änderung des Membranpotentials. Dieser elektrische Fluss kann als Strom gemessen werden.
Ziele
- Datenanalyse der Strömungen und Spannungssignale in der Zelle
- Untersuchung der Änderung des Membranpotentials: Elektrolyte in der Pipettenlösungen können Signalwege verstärken oder vermindern
- Beurteilung wichtiger zellulärer Ereignisse wie z.B. die eines Aktionspotentials
- Krankheitserforschung: Ionenkanäle können so beeinflusst werden, dass sich der Krankheitsverlauf ändert
Wusstest du schon?
Die Bezeichnung Patch bezieht sich auf den kleinen Membranausschnitt.
(engl.) Patch = flicken
(engl.) Clamp = Befestigen. Membran wird während der Messung festgehalten.
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