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编号:10258744
大鼠神经垂体催产素能神经元内神经分泌颗粒的免疫电镜观察
http://www.100md.com 《解剖学报》 1999年第4期
     作者:刘胜洪 刘汉武 张敏海 刘能保 彭庆廉

    单位:同济医科大学组织学胚胎学教研室,武汉 430030

    关键词:神经垂体;催产素;神经分泌颗粒;免疫电镜

    解剖学报990404 【摘要】 目的 观察大鼠神经垂体催产素(OT)能神经元轴突及终末内颗粒囊泡形态学及免疫细胞化学特点。方法 应用电镜包埋后免疫细胞化学方法,对大鼠神经垂体进行OT免疫染色。结果 在OT能神经元轴突终末内,可见OT免疫反应性的致密核芯大颗粒囊泡和无OT免疫反应性的清亮小泡存在。部分囊泡与轴膜靠近,并可见颗粒囊泡与轴膜融合形成的胞吐现象;在轴突非终末部分,也可见OT免疫反应性的颗粒囊泡,散在分布轴浆内,还可见无OT免疫反应性的颗粒囊泡,呈散在或聚集分布,两种囊泡均可位于微管之间。结论 位于轴突和轴突终末内的囊泡,在形态学和OT免疫染色方面有明显差异,推测它们在功能上也有不同。
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    【关键词】

    IMMUNOELECTRON MICROSCOPIC OBSERVATION FOR

    NEUROSECRETORY GRANULES OF OXYTOCINERGIC

    FIBER IN NEUROLOBE OF RAT HYPOPHYSIS

    Liu ShenghongΔ,Liu Hanwu,Zhang Minhai,Liu Nengbao,Peng Qinglian

    (Department of Histology and Embryology,Tongji Medical University,Wuhan)

    【Abstract】 Objective To observe the morphological and immunocytochemical characteristic of the secretory granules within the axon and axonal terminal of oxytocinergic neurons.Methods Postembedding immunocytochemistry for electron microscopy was used for labelling oxytocinergic neurofiber in neurolobe of rat hypophysis.Results The large dense core granules with oxytocin(OT) immunoreactivity and clear microvisicles without OT immunoreactivity were observed in the axonal terminal of the neuron.Some OT positive granules were fused with the membrane of the terminal and exocytosis of the granules were demonstrated.In the rest part of axon,the scattered or packaged granules without OT immunoreactivity and scattered granules with OT immunoreactivity were found to be located at the space between microtubes of the axon.Conclusions Because there are some morphological and immunocytochemical difference between the granules in axon and axonal terminal,there might be some functional difference between them.
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    【Key words】 Neurolobe of hypophysis;Oxytocin;Neurosecretory granule;Immunoelectron microscopy

    囊泡是分泌性神经元内胞体和轴突之间进行物质运输的重要结构成分,与之有关的研究一直受到学者的重视[1~4]。尽管有人曾报道,输送至神经垂体不同部位神经纤维内的囊泡对渗透压具敏感性,以及囊泡内物质的理化性质等方面存在着明显差异[2,5],但对轴突不同部位中囊泡的超微结构、分布以及免疫反应性等方面是否也存在着相应差异,文献报道较少。近年来,随着免疫电镜技术方法的不断改进[6,7],使得对这一问题的深入研究成为可能。本实验应用包埋后免疫电镜方法,对大鼠神经垂体OT能神经元轴突及终末内囊泡的形态特征和免疫反应性的差异性进行观察。

    材料和方法

, http://www.100md.com     1.动物取材

    SD大鼠4只,戊巴比妥钠腹腔注射麻醉,心脏灌注固定。固定液含1%多聚甲醛+1.25%戊二醛+0.01mol/L PBS,pH7.3。动物静置,4℃,3h后,取出脑垂体,振动切片200μm,解剖镜下分离出神经部,置入0.01mol/L PBS保存过夜4℃。

    2.组织处理及电镜包埋过程[7]

    振动切片经:(1)含0.5%OsO4+0.5%HgCl+0.5%KMnO4的生理盐水4℃ 30min;(2)30%、50%、70%、80%丙酮,每次1min;90%、100%丙酮,每次5min,各级丙酮均为4℃,含0.5%HgCl;(3)含0.5%HgCl的100%丙酮,-20℃,3h,然后转入4℃,1h,经纯丙酮换3次,Epon 812定向包埋。超薄切片,贴镍网。
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    3.电镜免疫细胞化学反应

    超薄切片经:(1)含1%鱼胶蛋白PBS封闭,10min;(2)兔抗OT血清(1∶800)室温过夜;(3)1%鱼胶蛋白封闭10min;(4)金标A蛋白(1∶60)室温2h。铅、铀染色,电镜观察。对照组用正常兔血清替代一抗。

    结 果

    电镜观察显示,OT能神经元轴突的不同部位的囊泡在形态、分布及免疫标记方面存在一定的差异。

    1. 在非终末的轴突中可见不同类型的颗粒囊泡

    一种为散在分布的颗粒囊泡,囊泡边界较清晰,电子密度较高且均匀。OT免疫细胞化学显示,可见明显的金标颗粒标记(图1,2)。另一种为集合分布于微管之间的颗粒囊泡,OT免疫染色呈阴性。囊泡主要由多个颗粒囊泡集合而成,有些囊泡边界模糊,囊泡内电子密度较低,整个集合囊泡群外周边界较清晰,似有膜性结构包裹。两种囊泡主要位于微管之间的间隙内(图1)。也可见散在分布的OT免疫染色阴性的颗粒囊泡位于微管之间(图2)。
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    2. 在轴突终末可见两种类型囊泡

    一种为弥散分布的颗粒囊泡,呈OT免疫反应性,位于清亮小泡附近。有些OT阳性标记的颗粒囊泡贴附细胞膜,个别颗粒囊泡与细胞膜融合形成的胞吐现象(图3,图4)。在轴突终末周围间隙内,可见到OT阳性标记颗粒的内容物(图4)。另一种为成群分布的小圆形清亮囊泡,位于轴突终末靠近细胞膜处,部分清亮小泡膜与轴膜相邻,OT免疫染色呈阴性(图4)。

    3.对照组切片

    神经垂体内未见阳性标记的OT能神经元轴突。

    讨 论

    本实验发现,大鼠神经垂体OT能神经纤维轴突不同部位中所含的囊泡,不仅在形态、分布方面存在差别,而且各种囊泡对OT免疫反应性也明显不同,表明OT能神经纤维内的囊泡具有异质性。
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    Morris曾报道[1],大鼠神经垂体无髓神经纤维的某些轴突终末内含有两种不同形态特征的囊泡。即散在分布的大颗粒囊泡和成串分布的小清亮囊泡,但未对这些囊泡进行定性标记。我们应用包埋后免疫电镜技术,对OT能的神经终末进行显示,不仅在OT免疫染色阳性轴突终末观察到与Morris报道相似的两种类型的囊泡,并且发现其终末内的两种类型囊泡对OT免疫反应性有明显差异。其中大颗粒囊泡呈OT免疫反应性,而小清亮囊泡则无OT免疫反应性。文献报道,神经垂体的神经纤维内,新形成的颗粒囊泡,常借助微管首先被运至轴突终末[8]。因此,我们认为,在OT能神经终末内观察到的大颗粒OT反应性囊泡应属于新形成的成熟囊泡,并且是OT释放的主要来源。但OT能神经终末内小圆清亮小泡的功能意义尚不清楚。有学者报道,神经垂体无髓神经终末可吞饮其周围某些成分,这些成分可能为OT或VP附产物,继而以膜包小泡的形式逆向运输至胞体[9]。因此,我们推测这些清亮小泡可能与轴突吞饮过程有关。

    在OT能神经纤维轴突的微管之间,我们观察到的集合型囊泡,可能为一种少见的囊泡表现形式。这种囊泡群的外围轮廓较为清楚,某些部位边界较为整齐。此外,电镜照片显示集合囊泡主要由多个大颗粒囊泡组成,具有含肽能递质囊泡的形态特征。与周围散在于微管之间的OT反应性颗粒囊泡相比较(图1),集合囊泡内的多数颗粒囊泡界膜不太清楚,内含物电子密度较低,OT反应阴性。根据这些特点,我们对集合囊泡的功能或意义作如下推测:1.集合囊泡是否为含非OT的肽能递质的囊泡?文献报道,OT能神经纤维中除含OT外,还可含有脑啡肽,CRF等肽能神经递质[9,10]。同一细胞内肽能递质共存,可共同定位于同一囊泡,亦可定位于不同囊泡,因此,OT免疫染色阴性的集合囊泡内可能存在其他肽类神经递质。2.近年来,由于实验发现OT能神经元轴突内有mRNA存在,因而认为OT能神经元轴突本身具有合成神经递质的功能[11]。集合囊泡是否为轴突中含新合成OT前体的囊泡,尚不清楚。尽管如此,由于轴突中尚缺乏与囊泡形成有关的细胞器如粗面内质网和高尔基复合体的存在,因此轴突中囊泡形成的论点还有待证实。3.集合囊泡可能为老化囊泡的聚合体。文献报道,神经垂体无髓神经纤维中有老化囊泡存在,这些老化囊泡主要存在于轴突或膨体,而轴突终末较少见[12]。与新形成囊泡相比,老化囊泡对渗透压敏感,因此,老化囊泡可能会受到胞液渗透压变化的影响,使膜结构不易保存;此外,老化囊泡内的蛋白质或肽类物质比新形成的囊泡内同类物质分子量小,提示这些老化囊泡中的物质有可能发生降解[13,14]。这种推测,不仅可以解释集合囊泡中,颗粒囊泡内含物电子密度降低和边界模糊的形态特征,而且可以解释OT免疫染色阴性的结果。至于为什么囊泡会以这种集合的形式存在、它的意义以及演化方向,有待进一步研究。
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    图版说明

    图1 大鼠神经垂体OT能神经元轴突非终未部分电镜像 示纵行微管 *示集合型颗粒囊泡 ↑示散在分布的OT免疫反应性颗粒囊泡 ×50000

    图2 ↑示0T免疫反应性散在颗粒囊泡,示无OT免疫反应性散在颗粒囊泡 ×80000

    图3 正在分泌中的0T免疫反应性颗粒囊泡 ↑示胞吐现象 ×50000

    图4 大鼠神经垂体OT能神经元轴突终未电镜像 ↑示待分泌的OT免疫反应性颗粒囊泡(左上为放大图) 示OT免疫反应阴性清亮小泡 ×50000
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    Explanation of figures

    Fig. 1 Oxytocinergic axon of neurolobe of rat hypophysis.,microtubes : *,packaged granules ;↑ ,scattered granules. ×50000

    Fig. 2 Scattered granules with positive oxytocin immunostain(↑) ,Scattered granules with negative oxytocin immunostain(). ×80000

    Fig. 3 Positive oxytocin irnmunostain granules in secretion. ↑,exocytosis of the granule. ×50000
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    Fig. 4 Oxytocinergic axonal terminal of neurolobe of rat hypophysis. f , positive oxytocin immunostain granules in secretion, n ,clear microvesicles with negative oxytocin immunostain. ×50000

    △ Department of Histology and Embryology,Tongji Medcal University,Wuhan 430030,China

    参考文献

    1 Morris JF.Distribution of neurosecretory granules among the anatomical compartment of the neurosecretory processes of the pituitary gland:A quantitative ultrastructural approach to hormone storage in the neurolobe.J Endocrinol,1976,68(2):225
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    2 Nordmann JJ.Purification of the two structural and morphological distinct population of rat neurohypophysis secretory granules.Neuroscience,1979,4(9):1367

    3 朱长庚,刘庆莹,卢金活,等.大鼠神经垂体的超微结构及其联系.解剖学报,1987,18(3):237

    4 朱长庚,陈阿青,刘庆莹,等.大鼠神经垂体肽类物质的免疫电镜研究.解剖学报,1989,20(2):147

    5 Scherman D,Nordmann JJ.Internal pH of isolated newly formed and aged neurohypophysial granules.Proc Natl Acad Sci USA,1982,79(2):476
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    6 Tian M,Reger JF,Armstrong WE.Electron microscopic and immunocytochemial study of rapid frozen,freeze-substituted neurolobe of rats.J Neurocytol,1991,22(2):79

    7 Peng Q,Zhang M,Richter HP,et al.A new technique for post-embedding immunogold localization of vasopessin in the rat median eminence.Acta Histochem,1993,95(1):75

    8 Gainer H,Sarne Y,Brownstein MJ.Biosynthesis and axonal transport of rat neurohypophysial protein and peptides.J Cell Biol,1977,73(2):366
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    9 Prestel S,Piekut D T,Coexistence of CRF peptide and oxytocin mRNA in the paraventricular nucleus.Peptides,1990,11(3):621

    10 Leng G,Bicknell RJ.Stimulus-induced depletion of pro-enkephalins,oxytocin and vasopressin and pro-enkephalin interaction with posterior pituitary hormone release in vitor.Neuroendocrinology,1994,60(6):559

    11 Jirikowski GF,Sanna PP,Bloom FE.mRNA coding oxytocin is present in axons of the rat hypothalamo-neurohypophyseal tract.Proc Natl Acad Sci USA,1990,87(19):7400
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    12 Nordmann JJ.Hormone content and movement of neurosecretory granules in the rat neural lobe during and after dehydration.Neuroendocrinology,1985,40(1):25

    13 Carnmata MA,Morris JF.Changes in the appearance of hypothalamus-neurohypophysial neurosecretory granules associated with their maturation.J Endocrinol,1973,57(3):531

    14 Nordmann JJ,Labouesse J.Neurosecretory granules:Evidence for an aging process within neurohypophysis.Science,1981,211(4482):595

    收稿1998-09 修回1999-04, 百拇医药