Electrophysiology of the early distal tubule: Further observations on electrode techniques

Transepithelial potential difference of the early distal tubule: Further observations on electrode techniques. Investigators using large tip microelectrodes (3- to 5-µ tips) have reported a significantly positive transepithelial potential difference (PD) of approximately +7mV in early distal segments of the rat kidney in vivo. This finding has been challenged recently and ascribed to an artifact arising from influx of tubular fluid into the tip of the large tip microelectrode producing depolarization of the transepithelial membrane. The present micropuncture study reexamines this question. With large tip microelectrodes filled with 3 M potassium chloride, the mean PD was +6.8mV when influx of tubular fluid into the electrode tip was permitted. When the 3m potassium chloride-to-tubular fluid interface was deliberately adjusted to the extreme tip of the large tip microelectrode, the mean PD was -11.9mV. This reading was associated, however, with a 24-mmoles/liter increase in chloride concentration in the adjacent tubular fluid, implying potassium chloride leakage from the electrode tip. Furthermore, microperfusion studies of early distal segments using artificial early distal fluid (AEDF) with varying potassium chloride concentrations indicated that this degree of potassium chloride leakage could readily account for the negative PD. In other experiments, large tip microelectrodes filled with AEDF yielded a mean early distal PD of approximately +6mV during either efflux of electrode solution into the tubular fluid or influx of tubular fluid into the electrode tip, showing that movement of tubular fluid into the electrode tip did not depolarize the transepithelial membrane or produce an erroneous PD. When Ling Gerard electrodes were used, a transepithelial PD of -7.7mV was recorded with electrodes filled with 3 M potassium chloride and +10.3mV with electrodes filled with AEDF. Appropriate correction of these values for tip potential changes yielded corrected mean transepithelial PD's of -1.1mV and +7.2mV, respectively. Thus, a significantly positive PD was found in early distal segments when either large tip electrodes or AEDF-filled Ling Gerard electrodes were used. Although inconsistent results were obtained with Ling Gerard electrodes filled with 3 M potassium chloride, appropriate corrections for tip potential changes yielded a positive PD in 50% of measurements. We conclude that the early distal tubule of the rat kidney has a positive PD as reported previously and that large tip microelectrodes, used correctly, are suitable for in vivo transepithelial PD measurements in these segments.Différence de potentiel transépithélial dans le tube distal précoce: Nouvelles observations sur techniques électrodes. Les chercheurs qui utilisent des microélectrodes à grand diamètre de pointe (3 à 5 µ) ont observé une différence de potentiel (PD) transépithéliale positive d'approximativement 7mV dans les segments distaux précoces du rat in vivo. Cette constatation a été remise en question récemment et rapportée à un artefact lié à la pénétration de liquide tubulaire dans l'extrémité de microélectrodes à grand diamètre de pointe, ce qui produirait une dépolarisation de la membrane transépithéliale. Ce travail en microponctions envisage à nouveau ce problème. Avec des microélectrodes à grand diamètre de pointe remplies avec du chlorure de potassium 3 M la PD moyenne est de 6,8mV quand le liquide tubulaire pénètre dans l'extrémité de l'électrode. Quand l'interface entre le chlorure de potassium 3 M et le liquide tubulaire est maintenu à l'extrême pointe de l'électrode la PD moyenne est de -11,9mV. Cependant cette lecture est contemporaine d'une augmentation de 24 mmoles/liter de la concentration de chlore dans le liquide tubulaire voisin, ce qui implique la fuite de chlorure de potassium à partir de l'extrémité de l'électrode. De plus, les études par microperfusion des segments distaux précoces avec du liquide tubulaire distal artificiel (AEDF) à différentes concentrations de chlorure de potassium indique que ce degré de fuite de chlorure de potassium peut rendre compte de la PD négative. Dans d'autres expériences, les microélectrodes remplies de AEDF ont donné une PD moyenne de +6mV, aussi bien pendant la pénétration de liquide tubulaire dans l'électrode que pendant le passage de solution de l'électrode dans le tube, ce qui indique que la pénétration du liquide tubulaire ne dépolarise pas la membrane transépithéliale et ne produit pas une PD fausse. Quand les électrodes Ling Gerard ont été employées, une PD de -7,7mV a été obtenue avec des électrodes remplies de chlorure de potassium de 3 M de +10,3mV avec des électrodes remplies d'AEDF. Les corrections de ces valeurs pour le potentiel de pointe aboutissent à -1,1mV et +7,2mV, respectivement. Ainsi une PD positive est observée dans les segments distaux précoces, que ce soit avec des électrodes de grand diamètre de pointe ou avec des électrodes de Ling Gerard remplies de AEDF. Bien que des résultats non reproductibles aient été obtenus avec les électrodes Ling Gerard remplies de chlorure de potassium 3 M, les corrections adéquates pour le potentiel de pointe aboutissent à une PD positive dans 50% des mesures. Il est conclu que le tube distal précoce du rat a une PD positive comme il a été rapporté antérieurement et que les microélectrodes à pointe large, quand elles sont utilisées correctement, conviennent aux mesures des PD transépithéliales dans ces segments