星形胶质细胞在脑内移植中的作用*
作者：黄纲雄 陈碧芬 黄秀兰 高美钦
单位：黄纲雄 陈碧芬 (高美钦福建医科大学病理解剖学教研室；福州 350004)；黄秀兰 (福建医科大学实验动物中心 福州 350004)
关键词：星形细胞；脑组织移植；恒河猴
福建医科大学学报990204 目的 探讨星形胶质细胞在脑内移植中的作用。方法 应用人胚胎皮质的星形胶质细胞移植于恒河猴脑皮质内,通过免疫组化方法动态观察星形胶质细胞的形态变化。结果 星形胶质细胞在宿主组织中可继续生长、分化,其胶质纤维突起生长形成，并与宿主组织呈渐进融合。同时,星形胶质细胞与移植组织中毛细血管的形成关系密切,并可能直接参与毛细血管的形成过程。结论 星形胶质细胞移植对于改善宿主脑组织的微环境条件,促进其结构功能修复具有积极意义。
Investigations of Morphologic Change of Astrocytes in Brain Transplantation
, 百拇医药
Huang Gangxiong Chen Bifen
(Department of Pathology)
Huang Xiulan
(Department of Experimental Animal,Fijian Medical University, Fuzhou, 350004)
Objective To study investigate the astrocyte morphologic change,and then to determine the role of astrocyte in brain transplantation.
Methods Dislocated cell suspend of donor astrocytes was prepared from cerebral cortex tissue fragments which taken from abortive human fetus. These cells were transplanted into the cerebral cortex of rhesus monkeys and studied by glial fibrillary acidic protein(GFAP) immunohischemistry.Results That donor astrocytes survived,differentiated in transplanted sites,meanwhile they send extensive processes and integrated into host brain of rhesus monkeys. These astrocytes and their processes surrounded or contacted with capillaries in the process of the angiogenesis in transplant. These observations indicated that astrocytes performed positive effects in the graft-host communication and angiogenesis.Conclusion The usefulness of astrocytes in the improvement of host brain microenvironment and repair of central nervous system injures.
, 百拇医药
Key words astrocyte;brain transplantation;rhesus monkey
以往众多的脑内移植研究侧重于以神经元为供体进行移植、移植后效应观察及其作用机制的探讨[1]。近年来，星形胶质细胞在脑内移植中的作用日益受到关注[1～5]。本文在进行恒河猴脑内人胚皮质神经细胞移植的工作中[6]，对移植细胞成分中的星形胶质细胞在移植后不同时期的形态变化进行动态观察，旨在探讨其在脑内移植中的作用。
1 材料与方法
1.1 受体动物 成年、健康的恒河猴3只，均为雌性，年龄7～13岁(平均10.3岁)，平均体重5.8kg。由福建医科大学实验动物中心提供。移植前行相应部位颅骨钻孔，仅暴露至硬脑膜后即缝合伤口，以备注射移植。
1.2 供体神经细胞 选用12～16周胎龄的水囊引产新鲜胚胎,取皮质组织,采用胰酶消化法制备成细胞悬液。经神经元烯醇化酶(neuron speciafic enolase,NSE)和胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)免疫组化染色证实其中含神经元和星形胶质细胞两种成分，锥虫蓝检查细胞活度在60%以上。
, http://www.100md.com
1.3 移植手术 通过恒河猴预先颅骨钻孔的双侧额叶、顶叶部位,用移植注射针进行悬液移植。每部位移植量0.5ml,活细胞数约(1～10)×105/ml。每只恒河猴设置一部位,注射同等量Ringer液作为对照部位。
1.4 病理组织检查 移植后分别于4,8,12周取移植部位脑组织进行HE染色和NSE、GFAP免疫组化染色,光镜下观察。
2 结 果
宿主脑皮质组织移植部位细胞数量增多,移植细胞生长分化,与宿主脑组织有一定界限,细胞相互间排列呈无序状,明显有别于正常脑组织完整的结构层次。通过GFAP免疫组化染色显示移植组织内有较多的星形胶质细胞呈阳性表达，细胞生长活跃，呈簇状或散在分布;大部分细胞分化较成熟,胞核圆形，染色淡，可见核仁，胞浆有明显的纤维突起形成,突起长而粗大，互相交错延伸，构成网状结构。移植组织与宿主组织的界面间星形胶质细胞生长呈渐进的过程：4周时,移植组织已与宿主组织呈部分融合,其交界处有部分星形胶质细胞纤维突起穿越(图1)；8周时星形胶质细胞生长更活跃，胶质纤维突起明显增多,部分区域GFAP阳性纤维呈带状结构,移植组织与宿主组织间结合更为紧密(图2)；12周时,细胞数量减少，存留较多的胶质纤维和血管。移植组织周围的宿主脑组织星形胶质细胞呈反应性增生活跃,细胞胞体肥大,突起增粗,但仍呈纤细的星芒状形态,与移植的星形胶质细胞形态有别。
, 百拇医药
图1 移植后4周，星形胶质细胞在宿主脑组织中生长、发育，胞浆突起形成，GFAP染色阳性。×400
图2 移植后8周，移植组织(G)与宿主组织(H)界面间星形胶质细胞突起生长、穿越、交错呈网状，并与宿主组织融合。×200
移植后4～8周,移植组织中有较丰富的毛细血管形成,星形胶质细胞与新生的毛细血管形成关系密切:在GFAP阳性的胶质纤维突起内有细小的腔隙形成,部分星形胶质细胞纤维围绕呈毛细血管腔样结构(图3),部分新形成的毛细血管紧贴胶质纤维周边,而在形态结构完整的毛细血管壁上有众多的胶质纤维突起的终足附着,有的整个毛细血管壁为纤维突起所包绕,胶质纤维明显成为毛细血管壁的结构成分(图4)。
图3 移植组织中可见毛细血管形成，部分星形胶质细胞纤维突起内小腔隙形成。(↑)×400
, 百拇医药
图4 星形胶质细胞及其突起附着、包绕于毛细血管壁上(C)毛细血管腔。×400
对照部位脑组织结构、细胞形态均无明显变化,未见星形胶质细胞反应性增生，仅在移植早期表现轻微水肿。
3 讨 论
在神经移植中,星形胶质细胞具有相当活跃和复杂的功能[1,2],有些研究认为，星形胶质细胞释放的神经营养因子具有防止神经细胞变性的作用,可促使脑移植的神经功能改善[3,4]。但星形胶质细胞移植的作用及机制远未明确。1995年,Bradbury等[5]报道通过培养的纯星形胶质细胞脑内移植,能使胆碱能缺失的模型动物记忆、认知功能得以恢复,并认为其机制可能在于移植的星形胶质细胞与宿主组织间相互作用,引起宿主脑组织功能的改变。
本文中,通过形态学方法观察到移植的星形胶质细胞在宿主脑组织中生长、分化,通过其纤维突起形成,穿越移植物与宿主组织之间的界面,使移植组织与宿主组织渐进融合，表明星形胶质细胞能与宿主脑组织互相连接、整合。Del-Bigio等[7]通过免疫电镜观察到类似的结果。还有研究表明移植的星形胶质细胞能沿着相邻部位的白质神经核束生长及迁移[7,8]。因此,通过星形胶质细胞在宿主组织中的生长、发育,与宿主组织的整合,乃至迁移入宿主组织等过程,可促进宿主组织的结构改变,有利于促进细胞间互相作用、交流信息等,进而有可能促进神经系统功能的改善、修复。
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本文还观察到星形胶质细胞与移植组织中形成的毛细血管关系密切，星形胶质细胞纤维突起内腔隙形成，部分星形胶质细胞纤维围绕呈毛细血管腔样结构,纤维突起终足附着、包绕结构完整的毛细血管壁上，以上现象提示其可能是毛细血管形成的一个连续的动态过程,星形胶质细胞在毛细血管形成的整个过程起诱导、支架等作用，这与Suarez等[9]观察到的结果基本一致。此外,Suarez等还通过电镜证实血管内皮细胞与星形胶质细胞突起紧密相连,并认为通过血管内皮细胞迁移入管腔样的腔隙中分化成熟并被覆其上,直接诱导毛细血管的形成。移植组织内毛细血管的形成、血供重建，不仅有利于移植物的存活、生长而产生效应,而且通过改善局部组织的血供及微环境营养条件,也有利于促进宿主脑组织损伤的修复。因此,移植的星形胶质细胞通过促进局部毛细血管的形成,也有利于宿主脑组织结构功能的改善。
*:福建省科委科技项目(95-J-7)
参考文献
, http://www.100md.com
1 Blakemore WF,Franklin RJM.Transplantation of glial cells into the CNS.Trands Neurosci,1991；14:323
2 Bruckner MK,Arendt T.Intracortical grafts of purified astrocytes ameliorate memory deficits in rat induced by chronic treatment with ethanol.Neurosci Lett,1992；141:251
3 Smith GM,Miller RH,Siler J.Changing role of forebrain astrocytes during development,regenerative failure and induced regeneration upon transplantation.J Comp Neueol,1986;251:23
, http://www.100md.com
4 Lu SY,Shiplesy MT,Norman AB,et al.Striatal,ventral mesencephalic and cortical transplants into the intact rat striatum:A neuroanatomical study.Exp Neurol,1991;113:109
5 Bradbury EJ,Kershaw TR,Marchbanks RM，et al.Astrocyte transplants alleviate lesion induced memory deficits independently of cholinergic recovery.Neuroscience，1995；65:955
6 黄纲雄，陈碧芬，陈锦峰，等.恒河猴异种异体脑内移植的实验性研究. 中国神经免疫学和神经病学杂志,1997;4(3)：129
, 百拇医药
7 Del-Bigio MR,Colin C,Jacque CM,et al.Fine structure of astrogial integration into host brains following xenografting.J Neuropathol Experiment Neurol,1995; 54:385
8 Pundt LL,Kondoh T,Low WC.The fate of human glial cells following transplantation in normal rodents and rodent models of neurodegenerative disease.Brain Res,1995;659:25
9 Suarez I,Bodega G,Rubio M,et al.Astroglial induction of in vivo angiogenesis.J Neural Transplant Plast,1994;5:1
(收稿：1998-09-03 修回：1999-04-16), 百拇医药
单位：黄纲雄 陈碧芬 (高美钦福建医科大学病理解剖学教研室；福州 350004)；黄秀兰 (福建医科大学实验动物中心 福州 350004)
关键词：星形细胞；脑组织移植；恒河猴
福建医科大学学报990204 目的 探讨星形胶质细胞在脑内移植中的作用。方法 应用人胚胎皮质的星形胶质细胞移植于恒河猴脑皮质内,通过免疫组化方法动态观察星形胶质细胞的形态变化。结果 星形胶质细胞在宿主组织中可继续生长、分化,其胶质纤维突起生长形成，并与宿主组织呈渐进融合。同时,星形胶质细胞与移植组织中毛细血管的形成关系密切,并可能直接参与毛细血管的形成过程。结论 星形胶质细胞移植对于改善宿主脑组织的微环境条件,促进其结构功能修复具有积极意义。
Investigations of Morphologic Change of Astrocytes in Brain Transplantation
, 百拇医药
Huang Gangxiong Chen Bifen
(Department of Pathology)
Huang Xiulan
(Department of Experimental Animal,Fijian Medical University, Fuzhou, 350004)
Objective To study investigate the astrocyte morphologic change,and then to determine the role of astrocyte in brain transplantation.
Methods Dislocated cell suspend of donor astrocytes was prepared from cerebral cortex tissue fragments which taken from abortive human fetus. These cells were transplanted into the cerebral cortex of rhesus monkeys and studied by glial fibrillary acidic protein(GFAP) immunohischemistry.Results That donor astrocytes survived,differentiated in transplanted sites,meanwhile they send extensive processes and integrated into host brain of rhesus monkeys. These astrocytes and their processes surrounded or contacted with capillaries in the process of the angiogenesis in transplant. These observations indicated that astrocytes performed positive effects in the graft-host communication and angiogenesis.Conclusion The usefulness of astrocytes in the improvement of host brain microenvironment and repair of central nervous system injures.
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Key words astrocyte;brain transplantation;rhesus monkey
以往众多的脑内移植研究侧重于以神经元为供体进行移植、移植后效应观察及其作用机制的探讨[1]。近年来，星形胶质细胞在脑内移植中的作用日益受到关注[1～5]。本文在进行恒河猴脑内人胚皮质神经细胞移植的工作中[6]，对移植细胞成分中的星形胶质细胞在移植后不同时期的形态变化进行动态观察，旨在探讨其在脑内移植中的作用。
1 材料与方法
1.1 受体动物 成年、健康的恒河猴3只，均为雌性，年龄7～13岁(平均10.3岁)，平均体重5.8kg。由福建医科大学实验动物中心提供。移植前行相应部位颅骨钻孔，仅暴露至硬脑膜后即缝合伤口，以备注射移植。
1.2 供体神经细胞 选用12～16周胎龄的水囊引产新鲜胚胎,取皮质组织,采用胰酶消化法制备成细胞悬液。经神经元烯醇化酶(neuron speciafic enolase,NSE)和胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)免疫组化染色证实其中含神经元和星形胶质细胞两种成分，锥虫蓝检查细胞活度在60%以上。
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1.3 移植手术 通过恒河猴预先颅骨钻孔的双侧额叶、顶叶部位,用移植注射针进行悬液移植。每部位移植量0.5ml,活细胞数约(1～10)×105/ml。每只恒河猴设置一部位,注射同等量Ringer液作为对照部位。
1.4 病理组织检查 移植后分别于4,8,12周取移植部位脑组织进行HE染色和NSE、GFAP免疫组化染色,光镜下观察。
2 结 果
宿主脑皮质组织移植部位细胞数量增多,移植细胞生长分化,与宿主脑组织有一定界限,细胞相互间排列呈无序状,明显有别于正常脑组织完整的结构层次。通过GFAP免疫组化染色显示移植组织内有较多的星形胶质细胞呈阳性表达，细胞生长活跃，呈簇状或散在分布;大部分细胞分化较成熟,胞核圆形，染色淡，可见核仁，胞浆有明显的纤维突起形成,突起长而粗大，互相交错延伸，构成网状结构。移植组织与宿主组织的界面间星形胶质细胞生长呈渐进的过程：4周时,移植组织已与宿主组织呈部分融合,其交界处有部分星形胶质细胞纤维突起穿越(图1)；8周时星形胶质细胞生长更活跃，胶质纤维突起明显增多,部分区域GFAP阳性纤维呈带状结构,移植组织与宿主组织间结合更为紧密(图2)；12周时,细胞数量减少，存留较多的胶质纤维和血管。移植组织周围的宿主脑组织星形胶质细胞呈反应性增生活跃,细胞胞体肥大,突起增粗,但仍呈纤细的星芒状形态,与移植的星形胶质细胞形态有别。
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图1 移植后4周，星形胶质细胞在宿主脑组织中生长、发育，胞浆突起形成，GFAP染色阳性。×400
图2 移植后8周，移植组织(G)与宿主组织(H)界面间星形胶质细胞突起生长、穿越、交错呈网状，并与宿主组织融合。×200
移植后4～8周,移植组织中有较丰富的毛细血管形成,星形胶质细胞与新生的毛细血管形成关系密切:在GFAP阳性的胶质纤维突起内有细小的腔隙形成,部分星形胶质细胞纤维围绕呈毛细血管腔样结构(图3),部分新形成的毛细血管紧贴胶质纤维周边,而在形态结构完整的毛细血管壁上有众多的胶质纤维突起的终足附着,有的整个毛细血管壁为纤维突起所包绕,胶质纤维明显成为毛细血管壁的结构成分(图4)。
图3 移植组织中可见毛细血管形成，部分星形胶质细胞纤维突起内小腔隙形成。(↑)×400
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图4 星形胶质细胞及其突起附着、包绕于毛细血管壁上(C)毛细血管腔。×400
对照部位脑组织结构、细胞形态均无明显变化,未见星形胶质细胞反应性增生，仅在移植早期表现轻微水肿。
3 讨 论
在神经移植中,星形胶质细胞具有相当活跃和复杂的功能[1,2],有些研究认为，星形胶质细胞释放的神经营养因子具有防止神经细胞变性的作用,可促使脑移植的神经功能改善[3,4]。但星形胶质细胞移植的作用及机制远未明确。1995年,Bradbury等[5]报道通过培养的纯星形胶质细胞脑内移植,能使胆碱能缺失的模型动物记忆、认知功能得以恢复,并认为其机制可能在于移植的星形胶质细胞与宿主组织间相互作用,引起宿主脑组织功能的改变。
本文中,通过形态学方法观察到移植的星形胶质细胞在宿主脑组织中生长、分化,通过其纤维突起形成,穿越移植物与宿主组织之间的界面,使移植组织与宿主组织渐进融合，表明星形胶质细胞能与宿主脑组织互相连接、整合。Del-Bigio等[7]通过免疫电镜观察到类似的结果。还有研究表明移植的星形胶质细胞能沿着相邻部位的白质神经核束生长及迁移[7,8]。因此,通过星形胶质细胞在宿主组织中的生长、发育,与宿主组织的整合,乃至迁移入宿主组织等过程,可促进宿主组织的结构改变,有利于促进细胞间互相作用、交流信息等,进而有可能促进神经系统功能的改善、修复。
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本文还观察到星形胶质细胞与移植组织中形成的毛细血管关系密切，星形胶质细胞纤维突起内腔隙形成，部分星形胶质细胞纤维围绕呈毛细血管腔样结构,纤维突起终足附着、包绕结构完整的毛细血管壁上，以上现象提示其可能是毛细血管形成的一个连续的动态过程,星形胶质细胞在毛细血管形成的整个过程起诱导、支架等作用，这与Suarez等[9]观察到的结果基本一致。此外,Suarez等还通过电镜证实血管内皮细胞与星形胶质细胞突起紧密相连,并认为通过血管内皮细胞迁移入管腔样的腔隙中分化成熟并被覆其上,直接诱导毛细血管的形成。移植组织内毛细血管的形成、血供重建，不仅有利于移植物的存活、生长而产生效应,而且通过改善局部组织的血供及微环境营养条件,也有利于促进宿主脑组织损伤的修复。因此,移植的星形胶质细胞通过促进局部毛细血管的形成,也有利于宿主脑组织结构功能的改善。
*:福建省科委科技项目(95-J-7)
参考文献
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1 Blakemore WF,Franklin RJM.Transplantation of glial cells into the CNS.Trands Neurosci,1991；14:323
2 Bruckner MK,Arendt T.Intracortical grafts of purified astrocytes ameliorate memory deficits in rat induced by chronic treatment with ethanol.Neurosci Lett,1992；141:251
3 Smith GM,Miller RH,Siler J.Changing role of forebrain astrocytes during development,regenerative failure and induced regeneration upon transplantation.J Comp Neueol,1986;251:23
, http://www.100md.com
4 Lu SY,Shiplesy MT,Norman AB,et al.Striatal,ventral mesencephalic and cortical transplants into the intact rat striatum:A neuroanatomical study.Exp Neurol,1991;113:109
5 Bradbury EJ,Kershaw TR,Marchbanks RM，et al.Astrocyte transplants alleviate lesion induced memory deficits independently of cholinergic recovery.Neuroscience，1995；65:955
6 黄纲雄，陈碧芬，陈锦峰，等.恒河猴异种异体脑内移植的实验性研究. 中国神经免疫学和神经病学杂志,1997;4(3)：129
, 百拇医药
7 Del-Bigio MR,Colin C,Jacque CM,et al.Fine structure of astrogial integration into host brains following xenografting.J Neuropathol Experiment Neurol,1995; 54:385
8 Pundt LL,Kondoh T,Low WC.The fate of human glial cells following transplantation in normal rodents and rodent models of neurodegenerative disease.Brain Res,1995;659:25
9 Suarez I,Bodega G,Rubio M,et al.Astroglial induction of in vivo angiogenesis.J Neural Transplant Plast,1994;5:1
(收稿：1998-09-03 修回：1999-04-16), 百拇医药