高文杰 朱自嚴(yán)上海市血液中心 200051

細(xì)胞膜電位(membrane potential)是指以細(xì)胞膜相隔的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞外液之間產(chǎn)生的電位差。通常認(rèn)為這種跨膜電位主要來源于離子不對(duì)稱性所致的擴(kuò)散電位，而這種離子不對(duì)稱性是通過主動(dòng)泵以及不相同的離子通透性造成的。紅細(xì)胞膜電位對(duì)維持紅細(xì)胞正常的生理活動(dòng)起著重要的作用，紅細(xì)胞的膜電位隨著年齡的增大其絕對(duì)值逐漸減小，許多疾病也反映在紅細(xì)胞膜電位的變化上，例如瘧原蟲感染的紅細(xì)胞膜電位絕對(duì)值比正常紅細(xì)胞要增加2～3倍，因此膜電位的相關(guān)研究具有重大意義，所有這些研究都涉及1個(gè)如何測(cè)定膜電位的問題。測(cè)定細(xì)胞膜電位最常用的方法是利用微電極或者膜片鉗技術(shù)直接進(jìn)行測(cè)量，但是用膜片鉗測(cè)量如此微小紅細(xì)胞的跨膜電位是有一定困難的，而且這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本較高，不利于對(duì)紅細(xì)胞膜電位及其變化做出快速的檢測(cè)，現(xiàn)在越來越多的人用熒光光學(xué)技術(shù)測(cè)量紅細(xì)胞膜電位。iBAC4(3)為最常用的膜電位熒光染料，它是1種帶負(fù)電荷的陰離子慢反應(yīng)染料。該染料本身無熒光，當(dāng)其進(jìn)入細(xì)胞與胞漿內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)合后才發(fā)出熒光，由于染料Di-BAC4(3)是一價(jià)的負(fù)離子，它在質(zhì)膜2側(cè)按照細(xì)胞膜電位分布，服從能斯特方程，膜電位可由下面的方程式估算:V=Edye=(其中V表示跨膜電位，R為氣體常數(shù)、T為絕對(duì)溫度、F為法拉第常數(shù)、Ci和Ce分別表示細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的染料濃度)。流式細(xì)胞儀測(cè)得細(xì)胞內(nèi)的熒光強(qiáng)度，同細(xì)胞吸收的染料的量成線性關(guān)系，由于紅細(xì)胞大小體積相當(dāng)，所以細(xì)胞內(nèi)的熒光強(qiáng)度Fi與細(xì)胞內(nèi)染料的濃度Ci成線性關(guān)系。同時(shí)被紅細(xì)胞吸收的熒光染料相對(duì)紅懸液中的染料來說可以忽略不計(jì)，即紅細(xì)胞吸收染料后紅懸液中的Ce保持不變。Ce對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度Fe，可以通過固定細(xì)胞使其去極化從而使細(xì)胞內(nèi)外染料濃度相同，即Ce=Ci，對(duì)其進(jìn)行流式細(xì)胞儀的測(cè)定。因此細(xì)胞膜電位計(jì)算公式又可以表示為:V=Edye=。由此通過熒光強(qiáng)度Fi和Fe可以定量的推算出任意Ce溶液的細(xì)胞內(nèi)的Ci，進(jìn)而求細(xì)胞的膜電位V。我們由此方法測(cè)得紅細(xì)胞膜電位為(-9±0.8)mv，很好的對(duì)應(yīng)了膜片鉗的測(cè)定結(jié)果，而且這種方法的靈敏度很高，一般細(xì)胞膜電位改變1 mv則對(duì)應(yīng)的熒光值改變10%左右。此外，我們還對(duì)一些動(dòng)物的紅細(xì)胞進(jìn)行了測(cè)定結(jié)果如下:比格犬(-9.45 mv)、食蟹猴(-9.99 mv)、亞洲黑熊(-12.27 mv)、C57小鼠(-12.31 mv)。用熒光光學(xué)技術(shù)測(cè)量紅細(xì)胞膜電位也有一定的缺點(diǎn)，即只能測(cè)定一定數(shù)量的細(xì)胞膜電位的平均值，不能測(cè)定單個(gè)細(xì)胞的膜電位。