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编号:10281959
体外培养的施万细胞在平面和聚乙醇酸纤维网架上的迁移
http://www.100md.com 《解剖学报》 2000年第2期
     作者:王晓冬 顾晓松 张沛云 张天一 张裕东 杨柳

    单位:王晓冬 张沛云 张裕东 杨柳(南通医学院组织学胚胎学教研室,);顾晓松(神经科学研究所,);张天一(电镜室,南通 226001)

    关键词:施万细胞;聚乙醇酸;立体网架;细胞迁移

    解剖学报000215 【摘要】 目的 观察培养的施万细胞(SCS)在平面或聚乙醇酸(PGA)纤维的立体网架上迁移特性。 方法 用光、电镜技术观察在不同培养环境和培养时间中,SCS在平面或立体网架上的形态变化。 结果 平面上SCS一般为长梭形,同群细胞间以突起相连接;同群细胞迁移有方向和速率一致的特征。立体网架上细胞有球形和长橄榄形两种,细胞间也互相接触;细胞迁移速度快于平面,纤维上的长橄榄形细胞快于球形细胞;长橄榄形细胞长轴往往与纤维呈一定夹角,有包裹纤维的趋势。 结论 PGA在SCS生长中具有良好的生物相容性;与平面相比SCS更易在立体网架的纤维上迁移,长橄榄形的SCS有包裹纤维的趋势。观察培养的施万细胞(SCS)在平面或聚乙醇酸(PGA)纤维的立体网架上迁移特性。 方法 用光、电镜技术观察在不同培养环境和培养时间中,SCS在平面或立体网架上的形态变化。 结果 平面上SCS一般为长梭形,同群细胞间以突起相连接;同群细胞迁移有方向和速率一致的特征。立体网架上细胞有球形和长橄榄形两种,细胞间也互相接触;细胞迁移速度快于平面,纤维上的长橄榄形细胞快于球形细胞;长橄榄形细胞长轴往往与纤维呈一定夹角,有包裹纤维的趋势。 结论 PGA在SCS生长中具有良好的生物相容性;与平面相比SCS更易在立体网架的纤维上迁移,长橄榄形的SCS有包裹纤维的趋势。
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    【中图分类号】 R329.2 【文献标识码】 A

    【文章编号】 0529-1356(2000)02-157

    THE STUDY OF SCHWANN CELL MIGRATING BETWEEN THE

    WELL PLANE AND STEREOFRAME OF POLYGLYCOLIC

    ACID ON CELL CULTURE

    WANG Xiao-dong, ZHANG Pei-yun, ZHANG Yu-dong, YANG Liu

    (Department of Histology and Embryology;)
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    GU Xiao-song

    (Institute of Neuroscience,)

    ZHANG Tian-yi

    (Laboratory of Electron Microscopy,Nantong Medical College,Nantong 226001,China)

    【Abstract】 Objective To investigate the migrating characteristic of culturing Schwann cell (SCS)on the plane or the fibre frame of polyglycolic acid(PGA). Methods The morphology of SCS on the plane or on the stereoframe was observed under inverted phase contract microscope and scan electric microscope of regular intervals. Results On the plane SCs showed spindle shape,which were connected with the extensions of cells.The cells,in the same population,were unanimous on the migrating direction and speed.There were two kinds of the shape of SCs on the stereoframe,spherical cells or long olivary cells;Cells contacted each other too.The migrating speed of cells on the stereoframe was faster than that on the plane;and the long olivary cells being faster than the spherical cells.There was a angle between two axes of the long olivary cell and fibre.The long olivary SCs were trending to wrapping fibre up. Conclusions Experimental study of co-culture showed that there was a good biological compatibility between fibreframe of PGA and SCS.Compared with SCs on the plane,SCs migrated easily on the stereoframe.The long olivary cell of SC was still trending to wrapping fibre up without neurons.
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    【Key words】 Schwann cell; Polyglyooli acid; Stereoframe; Cell migration

    在神经系统发生过程中,施万细胞(Schwann cell,SCS)沿轴索迁移形成周围神经的有髓神经纤维髓鞘;在周围神经纤维损伤后,SCS能增生、迁移形成细胞索(Büngner带),并以细胞桥形式把神经断端连接起来,轴突长入并形成髓鞘[1]。因此周围神经纤维的发生或再生均涉及SCS的迁移问题,但在体内要观察到SCS的迁移过程是困难的,体外培养条件下对研究SCS的迁移变化主要局限于平面水平上。为此,我们用具有较好生物相容性的人工合成的生物降解材料聚乙醇酸(PGA)纤维[2]为SCS培养构建三维环境;并用光、电镜及免疫细胞化学等方法观察SCS在立体网架上迁移变化的特征,同时与平面的培养进行比较,为研究周围神经发生和再生过程中SCS的迁移提供实验依据。
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    材料和方法

    1. SCS培养

    新生1~2d的SD大鼠18只(本院动物实验中心提供),于无菌条件下取坐骨神经和臂丛神经。在体视显微镜下剥除神经外膜,用L15基础培养液(Gibco公司)洗涤,再把神经切成0.1mm3小块,贴附于24孔培养板的孔底圆型盖玻片上(预先涂布鼠尾胶原)。加入适量完全培养液(用含10%小牛血清的L15培养基,内加青霉素和链霉素各105IU/L),37℃、5%CO\-2培养箱培养。每隔1d换培养液1次,培养3周。

    2. PGA三维网架构建

    直径10~15μm的人工生物降解材料PGA纤维(中国南通)用蒸馏水反复泡洗后高压消毒,用基础培养液浸泡片刻。在SCS培养24h后加入培养孔中,让纤维交叉散布在孔底,形成孔底的三维网架。部分培养孔底不加纤维,作三维立体培养环境的对照组。
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    3. 光镜观察与测量

    每天在倒置显微镜下观察培养的细胞,用测微尺分别测量SCS在三维网架上和无网架的培养孔底上的迁移距离。

    4. 培养细胞的免疫细胞化学染色

    参照Gu等[3]方法,用酶联免疫细胞化学法。取培养14d的培养物用4%多聚甲醛(内含5%蔗糖)室温固定,0.2%Triton-100以及1%羊血清和小牛血清白蛋白等预处理。1∶400小鼠抗牛S-100蛋白抗体为一抗(Sigma公司),室温中孵育4h;然后用1∶400 HRP标记的羊抗小鼠抗体为二抗(Gibco公司),室温中孵育4h;DAB暗处显色,硫酸镍胺加强。最后脱水、透明和封片。

    5. 扫描电镜观察

    培养7d或14d的标本经基础培养液洗涤后2%戊二醛(4℃)固定,洗液洗涤,再用1%锇酸(4℃)后固定,乙醇逐级脱水。HCP-2临界点干燥仪(HITCHI公司)干燥,在JFC-1100离子溅射仪(JEOL公司)中喷金,JEM-T300扫描电镜(JEOL公司)观察。
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    结果和讨论

    1. 倒置显微镜观察

    对照组植块培养24h,35%的神经植块可见少数细胞开始移出,SCS迁移最远约0.06mm。48h,70%植块有细胞移出,细胞数较多,迁移最大距离为0.12mm。72h有90%的植块迁出细胞,原有的细胞生长良好,迁出细胞数增多,迁移距离达0.15mm,见细胞开始端对端或交错排列成细胞束,以植块为中心向四周放射状迁移。培养到1周时,植块外的细胞数继续增多,最远距离为0.46mm以上,细胞除成束排列外,还有成堆聚积现象,形成具有特征性的“细胞岛”。培养至2周时,植块间迁移出的细胞基本融合,细胞放射状排列的方式消失。平面上的SC形态主要表现为长梭形,少数成三角形。在实验组中,三维网架环境中培养48h的植块,可见少数细胞开始爬到距离最近的PGA纤维上,细胞长橄榄形或球形。72h,位于细胞迁出路径和PGA纤维的交叉处,可见许多细胞伸出细长的突起和PGA纤维相连,PGA纤维上的细胞增多,细胞在PGA纤维上每天约迁移0.08mm(图1)。6d时,PGA纤维上的细胞更多,细胞仍呈两种形态,每根纤维上均为一种形态的细胞;球形细胞成串珠状排列,长橄榄形细胞间多以突起首尾相接。在纤维交叉处,SCS可呈多极性迁移,但始终沿纤维方向迁移。到2周时,可见到长橄榄形细胞螺旋式包裹PGA纤维;至10d左右,PGA纤维上的细胞逐渐多于同孔底部平面的细胞。
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    图1 在三维网架中培养72h,SCS开始向纤维上迁移。 ×200

    Fig.1 Cultured for 72h on the stereoframe of PGA,SCS migrated on the fibre. ×200

    2. 免疫细胞化学法观察

    孔底平面上的长梭形细胞胞体及突起均呈棕褐色,核不显色,突起末端足板染色较弱,紧贴于培养孔底或相邻细胞上(图2)。成纤维细胞呈阴性。PGA纤维上的细胞不论球形或长橄榄形均呈S-100阳性,同时可见长橄榄形细胞的膨大足板贴于PGA纤维上(图3)。

    图2 S-100蛋白免疫细胞化学染色,平面上SCS以突起相连。 ×400
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    Fig.2 Immunocytochemical staining with the anti-S-100 protein antibody,On the plane SCS were connected with the extensions of cell. ×400

    图3 S-100蛋白免疫细胞化学染色,长橄榄形SCS突起首尾相连,螺旋式攀缠于纤维上。 ×400

    Fig.3 Immunocytochemical staining with the anti-S-100 protein antibody.On the fibre the long olivary SCS connected end-to-end.Cell migrated spirally on the fibre. ×400
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    3. 扫描电镜观察

    平面上培养1~2周的SCS细胞胞体隆起呈长橄榄形或多角形,细胞突起末端菲薄,呈膨大足板紧贴于孔底或另1个细胞上(图4)。PGA纤维上培养1周的细胞,有的呈球形,与纤维的接触面小,表面有绒毛样突起;有的为长橄榄形,与纤维接触面大,同平面上的SCS相似,膨大足板包裹在纤维上。2周时,纤维上的细胞进一步增多,同时可见两种形态的细胞(图5);还可见并行的SCS突起相互连接成栅栏状膜包裹纤维(图6)。

    图4 平面上培养2周,SCS长橄榄形,同群细胞间以突起相连。标尺示100μm

    Fig.4 Cultured for 2 weeks on the plane,SCS were long olivary shape.In the same population cells connected each other with extensions of cell. Bar=100μm
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    图5 长橄榄形SCS螺旋式攀缠于纤维上,并能跨纤维迁移。标尺示10μm

    Fig.5 The long olivary SCS migrated spirally on the fibre,and it did from one fibre to another.Bar=10μm

    图6 纤维上并行的长橄榄形SCS突起互相连接成“栅栏”膜包裹纤维。标尺示100μm

    Fig.6 On the fibre,the extensions of side-by -side long olivary cells connected each other forming“paling” of membrane to wrap fibre up.Bar=100μm
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    SCS在平面上的迁移现象与文献报道相同[4]。实验组中,由于有纤维性的三维支架存在,细胞更趋向攀于纤维上,沿纤维长轴方向迁移。纤维上的细胞形态有球形和长橄榄形,球形细胞与纤维的接触面小,粘附力差,在样本处理过程中极易聚集成团或脱落;而长橄榄形细胞与纤维的接触面大,粘附力强,并往往以一定夹角攀于纤维上。培养早期,同一根纤维上的细胞形态相对一致,提示纤维上的细胞是最先爬上的细胞分裂增殖而来。同时很少见单个细胞远离细胞群现象。观察中还发现纤维上的细胞迁移速度快于孔底部平面上的细胞,长橄榄形细胞迁移速度快于球形细胞,提示SCS更适宜在纤维上迁移,符合体内的生长环境。我们推测,长橄榄形细胞更可能和髓鞘形成有关,而球形细胞可能是一种非髓鞘形成细胞[5]。细胞呈旋转式攀缠现象似乎表明SCS能以无生物活性的细长圆柱体或纤维作为轴心攀绕,但SCS以纤维为轴心旋转形成同心圆的髓鞘现象未观察到,说明SCS形成髓鞘还需神经元提供某种信息。这不同于少突胶质细胞,姜文跃等[6]在少突胶质细胞的体外立体网架上培养实验中,曾观察到聚酯纤维表面的少突胶质细胞突起融合形成2~3层髓鞘碱性蛋白阳性的类膜结构。但我们观察到培养2周后的少数纤维上有多层长橄榄形细胞完全包裹纤维或以并行的SCS的突起交叉形成栅栏状膜包裹PGA纤维的现象。
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    本实验结果表明:与平面培养相比,SCS更易在纤维网架上迁移,并以螺旋式迁移方式运动。同群SC迁移中,均以细胞间的突起相互连接,迁移在纤维上的细胞表现出两种形态特征——长橄榄形和球形,前者更可能和髓鞘形成有关。

    【基金项目】国家杰出青年科学基金资助项目(39425006),江苏省青蓝工程基金资助项目

    作者简介:王晓冬(1958—)男(汉族),江苏省南通市人,硕士,副教授

    参考文献

    [1]Kojun T,Hirchito FT,Akira T,et al.Basic behavior migratory Schwann cells in peripheral nerve regeneration[J].Exp Nerol,1997,137(2):301-308.
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    [2]张沛云,顾晓松,王晓冬,等.背根神经节与人工材料聚乙醇酸联合培养的形态学观察[J].中国神经科学杂志,1999,15(1):57~60.

    [3]Gu XS,Thomas PK,Mking RHM.Chemotropism in nerve regeneration studied in tissue culture[J].J Anat,1995,186:153-163.

    [4]Scarpini E,Kreider BQ,Lisak RP,et al.Estabolishment of schwann cell cultures from adult rat peripheral nerves[J].Exp Neurol,1988,102(2):167-176.

    [5]Thomaidou D,Yfanti E,Patsavoudi E.Expression of the 4C5 antigen during development and after injury of the rat sciatic nerve[J].J Neurosci Res,1996,46(1):24-33.

    [6]姜文跃,沈馨亚,苏清琴,等.体外培养中少突胶质细胞在立体网架上的迁移[J].神经解剖学杂志,1993,9(1):63~66.

    【收稿日期】1999-02-02

    【修稿日期】1999-07-09, 百拇医药