세포외 분비시 막 캐패시턴스를 측정하기 위한 위상감지법(phase detector technique)의 이론적 분석.

Theoretical Analysis of Phase Detector Technique for the Measurement of Cell Membrane Capacitance During Exocytosis

위상감지법(phase detector technique)은 세포의 막 캐패시턴스(membrane capacitance)를 실시간적으로 측정할 수 있는 유일한 방법이나 측정이 행해지는 동안 세포의 상태가 끊임없이 변화하기 때문에 피할 수 없는 측정오차가 존재한다. 본 연구는 이 오차의 근원을 분석하여 위상감지법의 실용한계를 규정하고자 하였다. 이론적 분석에 기초하여 다음과 같은 사실을 밝힐 수 있었다. 1) access conductance와 membrane conductance의 변화에 기인하는 측정오차를 줄이기 위해서는 초기 위상치를 올바로 선택하여야 한다. 2) 이 때 세포를 여기시키기 위해 인가하는 전압의 주파수를 알맞게 선택하여야 한다. 3) 그러나 초기 위상치가 정해진 이후의 위상 변화는 막 캐패시턴스의 측정에 큰 영향을 미치지 않는다. 4) 초기 위상을 적절히 선택하였다 하더라도 세포외 분비시 막 캐패시턴스가 크게 증가하는 경우에는 비례상수에 오차가 발생한다. 이 때 발생하는 오차는 측정기간 동안 비례상수를 되풀이하여(iteration) 보정함으로써 방지할 수 있다. 이상의 결과는 향후 위상감지법을 사용할 때 유용한 설용한계를 제공하리라 생각된다.

Phase detector techique provides a unique probe to membrane recycling phenomenon by enabling dynamic monitoring of cell membrane capacitance. However, it has inherent errors due to constant changes in measurement environments. The present study analyzed several error sources to develope application criteria of this technique. and the following was found based on a theoretical analysis. The initial phase angle has to be appropriately selected to minimize the error due to perturbation of access and membrane conductances. Excitation frequency is also important to determine the initial phase angle. However. deviation of the phase angle from a predetermined initial value during the measurement period does not affect capacitance estimation to a significant degree. Despite an appropriate initial phase selection an error in scaling factor is expected for a large increase in capacitance during exocytosis. which may be overcome by iteratively correcting the scaling factor over the measurement period. These results will provide a useful guideline in practical application of this technique.