大鼠少突胶质细胞前体细胞的发育及细胞生物学特性的研究

论文摘要

中枢神经系统（CNS）是由神经元和胶质细胞组成。近年来CNS中发现一类新的胶质细胞类型,依据其表达NG2硫酸软骨素多聚糖蛋白的特性,命名为少突胶质细胞前体细胞（OPCs）。一般认为OPC属于少突胶质细胞系,但是不表达成熟少突胶质细胞（OL）的蛋白标记。体外培养条件下证实OPCs也能分化为神经元和星形胶质细胞（AST）,因而认为这类细胞可能是一种多潜能的干细胞。在神经元轴突髓鞘化形成前,OPCs在CNS广泛迁移。尽管OPCs可以分化成为成髓鞘的OL,但是在成熟CNS仍有大量未分化的OPCs保持这种不成熟的状态。这需要重新认识其细胞性质、与CNS其它细胞的关系、以及在前体细胞之外的功能。许多实验证实OPCs在是一种反应性胶质细胞,可能在维持神经功能和损伤修复中有作用,从而认为,OPCs可能是OL、AST之外大胶质细胞,但是尚缺乏形态学和细胞学证据。OPCs可以与谷氨酸能和GABA能神经元形成直接的突触联系,可以接受突触前神经元信号。和神经元之间的突触结构类似,神经元-OPCs之间的突触也具有双脉冲易化现象LTP现象。但是仍不清楚突触后OPCs不能进行信息持续传递的原因。作为少突胶质系的OPCs,在缺氧缺血性脑损伤（HIBD）中细胞的变化以及在脑损伤的反应也不清楚。因此,本文首先应用免疫组化技术研究NG2标记的OPCs在正常成年CNS的定位和表达模式。然后观察围生期OPCs的细胞生物学特点及HIBD后的变化。最后观察生后不同阶段,OPCs形态学和电生理学的特点。主要得到以下结果:1. OPCs广泛分布于CNS各脑区。海马、白质和灰质细胞形态有差异。在灰质OPCs主要分布于非神经元层,细胞呈星形,突起向四周发散,突起长度多在10-40μm。与此对应的是,白质OPCs胞体狭长,并行的突起向胞体两极发出,与神经元轴突走向一致。突起长度多在20-50μm,比灰质细胞稍长。细胞密度在部分脑区有集中分布,但是灰质与白质无显著差异。2. OPCs表现与神经元和AST不同的电生理特性。海马CA1区辐射层的OPCs有小的内向Na+电流,大的外向K+电流和延迟整流K+电流。OPCs表现和神经元类似的电压依赖性Na+电流,但是不能在去极化电流刺激下产生动作电位。OPCs具有比AST更高的输入阻抗（Rin）,但是在静息水平对K+仍有较大的通透性。在电流钳模式下,OPCs表现有非线性膜电位反应。而AST则仅有被动膜电位反应。在白质和海马OPCs的静息电位、膜阻抗和膜电容也不一致。3.围生期缺氧缺血2h,海马OPCs显示更活跃的细胞膜去极化反应。细胞膜特征参数也有显著变化,包括膜电容和膜阻抗增加,而静息电位降低至超极化的水平。瞬时外向钾电流和内向整流钾电流幅度增加,而延迟整流钾电流减少。在不同的刺激模式下,OPCs表现的电流模式没有明显改变,但是电压依赖性离子通道动力学特性有显著改变,表现在:Na+电流、瞬时外向K+电流和尾电流激活加快,幅度增加。应用Boltzmann拟合各电压依赖离子通道的半激活电压和激活斜率因子,均表明HIBD后OPCs兴奋性增强。Na-K电导率的变化也是如此。然而AST和神经元则不表现如此显著变化。4. OPCs持续表达于CNS生后不同发育时期。在生后7d海马和白质的OPCs即可以发出许多分支的突起,而且细胞数量在各生后时期最高。蛋白表达水平也是如此。由新生发育至成年,OPCs突起逐渐增加数量、丰富、分支复杂、长度增加。电生理特性也显示随发育而呈现瞬时外向K+电流和延迟整流K+电流均有增加,但是Na+随发育成熟增加得更明显,因此Na-K电导率也随着发育成熟而增加。发育至成年,虽然去极化反应有所增加,但是Na-K电导率远小于神经元,因而OPCs仍然不能产生细胞膜动作电位反应,属于非兴奋细胞。总之,本研究从多个方面支持认为OPCs可以作为CNS另一类大胶质细胞:⑴生后发育中突起增长、分支丰富显示形态学的复杂性;⑵膜电容和Na-K电导比率随发育成熟而增加;⑶独特的细胞生物学特点和在HIBD中的早发性反应;⑷与神经元和AST不同的形态学和电生理学特征。

论文目录

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• 论文正文 大鼠少突胶质细胞前体细胞的发育及细胞生物学特性的研究
• 前言
• 总材料与方法
• 第一部分 少突胶质细胞前体细胞在成年大鼠脑内的分布
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 第二部分 少突胶质细胞前体细胞的生物学特性及其在HIBD 中的变化
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 第三部分 少突胶质细胞前体细胞的发育学研究
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 全文总结
• 致谢
• 照片
• 参考文献
• 文献综述
• 参考文献
• 博士期间申请及参与的课题
• 发表及会议交流文章