生理學(xué)是以生物機體的生命運動現(xiàn)象和機體各個組成局部的功能為研究對象的～門科學(xué)，是一門實驗科學(xué)，課程中幾乎每一個知識點均來自科學(xué)實驗。例如Langendorf心臟灌流裝置為生理或病理學(xué)研究提供了一個平臺，使研究者可在離體器官及細胞水平研究心肌功能、電活動的改變，至今仍是心臟生理學(xué)研究的良好工具。內(nèi)爾和薩克曼因發(fā)明膜片鉗技術(shù)并發(fā)現(xiàn)細胞膜單離子道功能而獲得1991年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。所以教師在授課過程中注意引入一些技術(shù)方面的新進展，一方面可以激發(fā)學(xué)生的興趣、活躍課堂氣氛，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性；另一方面可以有機的將理論知識和科研思維的培養(yǎng)結(jié)合起來，對學(xué)生有效地啟發(fā)思維、擴展思路、以使其盡早開啟科學(xué)研究之門。以下我們就流式細胞術(shù)、電子顯微鏡技術(shù)和小動物成像技術(shù)在生理學(xué)方面的新進展加以簡單介紹，為豐富生理學(xué)的課堂教學(xué)提供素材。

　　1流式細胞術(shù)在生理學(xué)中的應(yīng)用

　　1．1流式細胞術(shù)簡介流式細胞儀是集激光技術(shù)、電子物理技術(shù)、光電量技術(shù)、計算機技術(shù)、細胞熒光化學(xué)技術(shù)、單克隆抗體技術(shù)為一體的一種新型高科技儀器。它不僅快速、靈敏和準確，而且還具有客觀、直接和同時進行多參數(shù)檢測的優(yōu)點，是一種在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床研究中有著廣泛應(yīng)用的細胞分析技術(shù)。流式細胞術(shù)(flowcytometry，F(xiàn)CM)是利用流式細胞儀對處在快速、直線、流動狀態(tài)中的單細胞或生物顆粒進行多參數(shù)、快速定量分析，同時對特定群體加以分選的現(xiàn)代細胞分析技術(shù)。流式細胞術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于腫瘤、血液病、免疫性疾病、艾滋病、器官移植等方面的常規(guī)臨床檢查中，并已成為上述疾病診斷、疾病監(jiān)控、治療選擇、療效判斷和預(yù)后估計等至關(guān)重要、甚至唯一的方法。

　　1．2常用生理學(xué)指標的檢測

　　1．2．1凋亡檢測流式細胞術(shù)在細胞凋亡的研究中應(yīng)用較為廣泛。流式細胞術(shù)對凋亡細胞的單一特征測定通常不足以判定細胞凋亡，應(yīng)進行多參數(shù)分析或結(jié)合形態(tài)學(xué)的評價才更為準確。

　　1．2．2鈣離子濃度的測定鈣離子(ca)是人體內(nèi)重要的陽離子，具有極其重要的生理功能，通過檢測細胞內(nèi)ca濃度的變化也可指示細胞生理功能的變化。例如檢測低血容量性休克大鼠心肌細胞Ca濃度變化，以Fluo一4／AM為游離鈣熒光探針，負載培養(yǎng)的心肌細胞，與對照組相比在休克時心肌細胞ca濃度較休克前明顯升高。當心肌短暫缺血后，ATP迅速降解，內(nèi)源性腺嘌呤核苷酸的代謝產(chǎn)物腺苷大量釋放，間質(zhì)中的腺苷與其特異性受體結(jié)合后，經(jīng)G蛋白耦聯(lián)作用，激活細胞膜上蛋白激酶C，使K—ATP通道開放，促進K單向外流，K平衡電位升高，靜息膜電位除極化，使電壓調(diào)節(jié)ca¨通道開放時間延長，細胞內(nèi)游離Ca水平升高J。

　　1．2．3線粒體膜電位的檢測研究表明線粒體膜電位的變化是參與細胞凋亡的一個重要組成部分，對于凋亡過程中線粒體膜電位的變化，經(jīng)常采用羅丹明123熒光染料來進行檢測。細胞膜電位是由于細胞膜兩側(cè)離子分布的不對稱而產(chǎn)生的。細胞凋亡過程中常伴有線粒體膜電位的下降，并且出現(xiàn)在核的變化之前J。

　　1．2．4其他除此之外，流式細胞術(shù)可以廣泛應(yīng)用于生理教學(xué)的示例。比如血液生理，除了常見的對白細胞數(shù)量、分類及其功能的研究以外，還可用于骨髓各系血細胞特點的研究。例如目前普遍應(yīng)用的是thiazoieorange染色法，這種特異性RNA的激發(fā)波(488nm)測量的特點，與人工計數(shù)法相比，它不但能得到網(wǎng)織紅細胞的百分數(shù)和絕對值，而且還能獲得網(wǎng)織紅細胞成熟指數(shù)(RMI)j。還可應(yīng)用于生殖生理，例如流式細胞儀可以快速、高效和精確的分析精液中精子的數(shù)量和質(zhì)量，還可以確定精液中各種細胞群的相對比例，包括正常成熟的單倍體精子(1CC峰)、異常成熟的雙倍體精子、細胞碎片、未成熟的生精細胞(大于2CC的一些細胞，包括白細胞，Gl期精原細胞，初級精母細胞，s期細胞和4C細胞)和白細胞等j。此外，隨著細胞微球?qū)嶒灱夹g(shù)的出現(xiàn)，使得流式細胞儀可以檢測血清、血漿、培養(yǎng)液上清和其他體液中可溶性蛋白和細胞因子，使其應(yīng)用范圍達到前所未有的廣度。

　　2新型電子顯微鏡技術(shù)在生理學(xué)中的應(yīng)用2．1原子力顯微術(shù)原子力顯微術(shù)(AFM)是近年來發(fā)展起來的用于研究生物分子結(jié)構(gòu)的新技術(shù)。它既能在空氣中成像、也能在液體中成像，所以在研究處于溶液中的生物樣品結(jié)構(gòu)方面獨具優(yōu)勢，能夠提供接近生理條件下的生物樣品的結(jié)構(gòu)信息，其分辨率可以和電鏡相媲美。例如，ryandine(RyR)是一種位于細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的重要的鈣釋放通道，參與肌細胞的興奮一收縮偶聯(lián)過程。RyR結(jié)構(gòu)龐大，是目前知道的分子量最大的離子通道。而且易于水解、難以結(jié)晶，以往只能靠加入外源性磷脂保護結(jié)構(gòu)，但是磷脂影響電鏡的分辨率，所以難以得到RyR在生理情況下的真實結(jié)構(gòu)。利用AFM對RyR進行研究，通過在空氣中成像、在液體中成像和重組到脂雙層的幾個階段，可以提供RyR接近生理狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)信息，為進一步研究其結(jié)構(gòu)和功能打下基礎(chǔ)。。。

　　2．2光層顯微鏡SiMView光層顯微鏡(1ight．sheetmicroscope)是基于一種高速非侵入式光學(xué)顯微鏡。

　　它攻克了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的兩個難題：一是光源對樣本造成的傷害，二是對海量數(shù)據(jù)進行處理分析。

　　該種顯微鏡的照明技術(shù)是一種激光掃描層，一次照射樣本極薄的一層以減少傷害，4個角度同時拍攝圖像，不僅能跟蹤細胞運動，圖像采集速度也增加了5O倍。顯微鏡每秒會收集350Mb的數(shù)據(jù)，而顯微鏡配備的新的計算方法，能識別并跟蹤顯微鏡視頻中單個細胞并自動分析海量數(shù)據(jù)。發(fā)明此技術(shù)的霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究院珍妮莉婭法姆研究學(xué)院利用SiMView光層顯微鏡，追蹤約20h的果蠅胚胎發(fā)育過程，觀察到受精卵從一小團簡單的細胞簇慢慢變長，變成上萬個細胞緊緊擠在一起的拉長的小胚胎，然后在新形成的肌肉收縮舒張下開始顫動。此外，還觀察到果蠅胚胎中樞神經(jīng)系統(tǒng)完整的發(fā)育視頻，跟蹤了單個細胞發(fā)育出感覺器官、腦葉及其他結(jié)構(gòu)的過程，甚至能看到神經(jīng)軸突尖端迅速變化j。同樣利用光層顯微鏡，最近德國科學(xué)家還觀察到斑馬魚的發(fā)育過程，該結(jié)果發(fā)表于2012年9月的Deve1．opment雜志上引。

　　3小動物活體成像技術(shù)在生理學(xué)中的應(yīng)用生理學(xué)包括分子和細胞、器官和系統(tǒng)、整體三個水平的研究。從生理學(xué)誕生之日起，動物實驗就占據(jù)舉足輕重的地位，隨著科技的不斷進步，轉(zhuǎn)基因動物、基因敲除動物的出現(xiàn)也為生理學(xué)研究注入了新的活力，而且無論是細胞還是分子水平的研究最終還是要落實于動物實驗。今年來隨著小動物成像技術(shù)的發(fā)展，活體小動物非侵襲性成像在臨床前研究中發(fā)揮著越來越重要的作用。主要包括光成像、超聲成像、核素成像、計算機斷層攝影成像和核磁共振成像等5種小動物成像技術(shù)。