この研究は、ナノ秒パルス電界nsPEFのばく露を受けた哺乳動物細胞における原形質膜のバリア機能を、全細胞パッチクランプ法を用いて調べた。培養中の1つの細胞にnsPEFばく露を与えるための特別な実験装置を開発し、パッチクランプ法との両立性はアーチファクトなく達成されることを確認した。その結果、この研究で初めて、12 kV / cmの単一の60 nsパルスで、膜電位の消失を伴って、細胞膜抵抗を大きくかつ長時間持続して低下させることができることが実験的に示された;細胞株GH3、PC-12、およびJurkat細胞で測定された細胞膜抵抗は、nsPEFばく露から80〜120秒後に約3分の1に低下し、その回復には15分を要した(HeLa細胞では低下しなかった);複数パルスは透過性を増強した(たとえば、GH3細胞の細胞膜抵抗は、5発のパルス列の後で約10分の1に低下した);実験した範囲で言えば、ピペットまたはバス溶液中のCa2+、Mg2+、K+、Cs+、Cd2+、EGTA、テトラエチルアンモニウム、または4-アミノピリジンの存在に透過性は依存しなかった、と報告している。
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This study was performed to evaluate the effects of nanosecond pulsed electric fields on membrane permeabilization of mammalian cells in vitro.
In a first step an experimental setup for nanosecond pulsed electric fields exposure of cell cultures using the patch-clamp technique was developed. Thereafter the cell lines were exposed to a single 60 nanosecond pulse or to multiple 60 nanoseconds pulsed electric fields in different ion milieus. 6-12 experiments were conducted per group.
Modulation type | single pulse |
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Pulse width | 60 ns |
ばく露の発生源/構造 |
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Sham exposure | A sham exposure was conducted. |
Even a single 60 nanoseconds pulse at 12 kV/cm could cause a profound and long-lasting (at least 100 seconds) reduction of the cell membrane resistance, accompanied by the loss of the membrane potential. Membrane resistance decreased in all investigated cell lines except for the human cervical carcinoma cells. Its recovery could take 15 minutes. Multiple electric pulses also enhanced the cell membrane permeabilization.
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