Patch Clamp Yönteminin Biyofiziksel Prensibi ve Tıpta Kullanımı

Year 2018, Volume: 1 Issue: 1, 93 - 108, 01.04.2018

Dilek Düzgün Ergün , Şefik Dursun

Abstract

Patch clamp tekniği, özel bir mikroelektrot aracılığı ile hücrelere temas ederek, hücre membran
potansiyelinin istenen değere kenetlenmesi ile membrandan geçen iyonik akım değişiminin ya
da akım kenetlenerek hücre membran potansiyel değişiminin kaydedildiği elektrobiyofiziksel
bir ölçüm yöntemidir. Çalışmanın amacına göre; hücre üzerinde kayıt, tüm hücre kaydı, dışı
dışarıda kayıt ve içi dışarıda kayıt olmak üzere dört farklı patch clamp uygulaması vardır.
Kalsiyum (Ca2+), magnezyum (Mg2+), sodyum (Na+) ve potasyum (K+) gibi iyonların hücre
membranından hücre içine girmesi sonucunda hücre içinde bu iyonların, özellikle Ca2+
iyonunun konsantrasyonunun artışı ya da azalmasına bağlı olarak ortaya çıkan hastalıkların
oluşum mekanizmasının araştırılmasında patch clamp tekniği büyük önem taşımaktadır. Hücre
hatlarında ve primer hücre kültürlerinde iyon kanallarından geçen iyonik akım değişimlerinin
analiz edilmesi, aritmi, diyabet, epilepsi ve kardiyovasküler hastalıklar gibi pek çok hastalığın
tedavisi amacı ile iyon kanallarının aktivatör ve inhibitörlerinin araştırılmasında patch clamp
tekniği kullanım alanı bulmaktadır.

Keywords

Elektrobiyofizik, iyon kanalları, voltaj clamp, patch clamp

Biophysical Mechanisms and Medical Usage of Patch Clamp Technique

Abstract

Patch clamp technique is an electrobiophysical measurement method in which the ionic current
passing through the membrane is recorded by the desired value clamping of the cell membrane
potential, or the membrane potential change is recorded by clamping the current value, by
contacting the cells with a special microelectrode. For the purpose of the study; there are
four different patch clamp applications: cell attached-on cell recording, whole-cell recording,
outside-out recording, and inside-out recording. Patch clamp technique has an important role
in the investigation of epidemiology of diseases that are caused by the decrease or increase
of the concentrations of calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+), sodium (Na+) and potassium (K+)
ions in the cell. Patch clamp technique is used for the analysis of ionic current changes in ion
channels in cell lines and primary cell cultures and the investigation of activators and inhibitors
of ion channels for the treatment of many diseases such as arrhythmia, diabetes, epilepsy and
cardiovascular diseases.

Keywords

Electrobiophsics, ion channels, voltage clamp, patch clamp

References

• 1. Düzgün Ergün D. Hipoksi ve Hiperkapninin İnsan Embriyonik Böbrek Hücre Membranında (HEK293) TRPM2 Kanal Aktivitesine Etkisinin Patch Clamp Tekniği ve Enzimatik Ölçümler ile Araştırılması. İstanbul Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Biyofizik ABD. Doktora Tezi. İstanbul. 2018.
• 2. Quinn K, Beech DJ. A method for direct patch-clamp recording from smooth muscle cells embedded in functional brain microvessels. Pflugers Archive: European journal of physiology 1998;435(4): 564-9.
• 3. Saygın M, Nazıroğlu M, Caliskan S. Recent developments on patch-clamp technique in electrophysiological studies. Journal of Experimental and Clinical Medicine 2009; 26: 148-52.
• 4. Sherman AJ, Shrier A, Cooper E. Series resistance compensation for whole-cell patchclamp studies using a membrane state estimator. Biophysical Journal 1999;77: 2590-601.
• 5. Zhang D. Patch Clamp: A Powerful technique for studying the mechanism of acupuncture. EvidenceBased Complementary and Alternative Medicine 2012;1-7. doi: 10.1155/2012/534219.