Auflösung des schnellen Schaltens bei Patch-Clamp Untersuchungen

Kapitel 5: Veränderung des Schaltverhaltens beim Block durch Metallionen
Beim mittleren Block kann das Auftreten von Bursts erkannt werden. Diese sind kurze
Schließungen (Gaps) innerhalb einer Offenperiode. Es kann zu einer Reduzierung des
gemessenen (scheinbaren) Stromniveaus durch Mittelung im Tiefpaß des Meßsystems führen.
Solange das Auflösungsvermögen des Aufnahmesystems noch ausreicht, hat das
Burstverhalten keine Auswirkungen auf die gemessene Größe der Leitfähigkeit des
Einzelkanals. Es verändert sich nur das Schaltverhalten. Bei Messungen am whole-cell-Patch
führen die Effekte von Fig. 5.1a und b auf eine flachere Kennlinie und einen geringeren
Sättigungsstrom. Dies wird durch die Ensemblemittelung über die vielen verschiedenen
Kanäle verursacht. Je weniger Kanäle pro Zeiteinheit geöffnet sind, desto weniger Ionen
kommen durch und der resultierende Gesamtstrom pro Zeiteinheit nimmt ab.
In Fig. 5.1c schließlich ist das Schalten so schnell, daß auch in der Einzelkanalmessung
eine Stromreduzierung durch zeitliche Mittelung auftritt. Der Effekt in Fig. 5.1c wird durch
Betrachtung der Antwort des Verstärkers bei Kanalöffnungen mit unterschiedlichen Längen
(Fig. 5.2) illustriert. Die Daten werden in äquidistanten Zeiten abgetastet. Bei langsamen
Ereignissen (links in Fig. 5.2) erreicht der Großteil der Abtastpunkte den korrekten Wert des
Einzelkanalstroms. Es werden auch die Dauer und die Anzahl der Ereignisse richtig erkannt.
Wenn die Länge eines Ereignisses kürzer wird, nehmen mehr und mehr Abtastpunkte Werte
an, welche tiefer liegen. Bei der Konstruktion des Amplitudenhistogramms dieser Daten
werden die Peaks breiter. Man erhält ein sehr viel stärkeres Rauschen. Die
Amplitudenverteilung wird zur Betaverteilung. Es ist möglich, die schnellen Ratenkonstanten
aus diesen Betaverteilungen zu bestimmen (Rießner, 1994; FitzHugh, 1983; Yellen, 1984).
Im Falle des schnellen Flickerns (rechts in Fig. 5.2) genügt die Auflösung des Detektors
nicht mehr, um das volle Stromniveau zu erreichen. Es erscheint ein scheinbarer
Unterniveaustrom mit einem Wert, der vom Verhältnis der Offen- und Geschlossenzeiten
abhängig ist. Es wird ein scheinbarer Einzelkanalstrom mit einer kleineren Amplitude
erhalten. Permeations- und Gating-Modelle können bei dieser Auflösung nicht mehr
unterschieden werden. Bei einer nicht ausreichenden Auflösung können beide Modelle zu
einer Reduzierung des Einzelkanalstroms führen. In dieser Arbeit soll untersucht werden, ob
eine nicht ausreichende Auflösung ein Permeationsmechanismus (Wirkung auf den
Einzelkanalstrom) beim AMFE vortäuscht.
Fig. 5.2: Darstellung der Reduzierung des Einzelkanalstroms verursacht durch schnelles Schalten. Die
Kreuze sind die Abtastwerte. „f“ kennzeichnet das volle Niveau und „s“ die scheinbare niedere Leitfähigkeit
(Hansen et al., 1997).
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