Vorrei sapere in termini generici in che cosa consiste la tecnica del patch clamp e se esiste una differenza tra patch clamp e voltage clamp. Grazie

Il patch clamp è una tecnica utilizzata nel campo della fisiologia per misurare le correnti ioniche che attraversano la membrana cellulare (a proposito di correnti ioniche vedi anche http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=7261 e http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=3148) e rappresenta un’evoluzione recente del più classico voltage clamp.

Il patch clamp, che nel 1991 è valso il premio Nobel ai suoi inventori Erwin Neher e Bert Sackmann, consiste nell’appoggiare sulla membrana cellulare un sottilissimo elettrodo capillare cavo del diametro di circa 1 micron. Applicando poi una lieve suzione, la membrana cellulare viene “risucchiata” leggermente all’interno dell’elettrodo. Ciò crea un “sigillo” che isola la porzione interessata dal resto della membrana cellulare (vedi figura).

Bloccando elettronicamente la differenza di potenziale che attraversa la parte di membrana “sigillata”, i fisiologi possono misurare le correnti che passano nei canali ionici ivi presenti, senza interferenze da parte delle altre correnti cellulari.

In una variante della tecnica, la suzione applicata alla membrana cellulare è sufficientemente forte da provocarne la rottura. In questo modo, l’interno della cellula  viene a contatto con la soluzione elettrolitica presente nell’elettrodo. Ciò consente la misurazione delle correnti ioniche a livello della singola cellula.

Il voltage clamp è stato ideato negli anni ’50 grazie agli sforzi di Marmont e Cole prima, e Hodgkin, Huxley e Katz in seguito. Questi ricercatori hanno messo a punto un dispositivo a controllo retroattivo (che funziona secondo lo stesso principio di un termostato), in grado di mantenere bloccato il voltaggio della membrana a qualsiasi valore predeterminato dallo sperimentatore. Questi è così messo nelle condizioni di misurare senza interferenze o fastidiosi  “rumori di fondo” le correnti ioniche che fluiscono attraverso la membrana cellulare. 

Il voltage clamp è  stato inizialmente applicato, per ragioni pratiche, all’assone gigante di calamaro, una cellula eccezionalmente grande (fino ad 1 millimetro di diametro), che consente l’inserzione longitudinale degli elettrodi, ma dispositivi di controllo del voltaggio molto simili sono oggi usati anche nel patch clamp, che rappresenta quindi un’applicazione del voltage clamp a livello sub-cellulare.

Per approfondire:

Fisiologia animale, meccanismi ed adattamenti (R. Eckert e D. Randall), Zanichelli editore, pag. 122-125  

Per simulare un esperimento di voltage clamp (sito in inglese): http://www.ebiomed.ch/modules/neural_comm/nc018.htm