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目的:Bcl-2家族在中枢神经系统(central nervous system,CNS)发育和动态平衡中起重要的作用。Bcl-2家族成员之间可形成同源二聚体或异源二聚体,这种二聚体反应可以调节细胞死亡和存活信号的平衡状态,是决定细胞存亡的关键。Bcl-2蛋白是Bcl-2家族中起抗凋亡作用最关键的成员,其表达在决定神经元的存活方面发挥重要的作用。
Proliferating cell nuclear antigen(PCNA)的合成和出现受细胞周期的调节,与细胞的增殖状态有关。PCNA分子结构的特性为它与DNA及与其相互作用的蛋白质的结合奠定了基础。已知很多蛋白质通过与PCNA的结合来增加其催化活性,也因此PCNA参与了神经细胞的DNA合成、DNA修复、细胞周期调控、染色体重组、DNA甲基化、以及细胞凋亡等多种过程,最终影响了神经系统的发育和成熟。
神经元的发育和再生是神经科学中令人关注的研究领域,其如何发育是神经科学中最热门的问题,也是非常必要的。本研究通过对人胚神经元Bcl-2、PCNA表达时相变化的研究,用形态学的方法揭示神经元生长发育过程的机理,进而探讨神经元生长发育的相关因素,揭示神经发育与神经系统疾病机理的相关关系,为降低神经系统的发病率提供理论基础。
方法:本研究拟采用收集的3、4、5、6、7月不同胎龄的人胚大脑组织标本,分别从胎儿大脑组织皮层,以中央前回为界取第一运动区,利用HE染色、电镜超薄切片技术、Bcl-2和PCNA免疫组织化学等方法,观察人胚胎不同月龄大脑组织神经元的结构及Bcl-2、PCNA表达的时相变化。采用胎儿标本共24例,这些胎儿均无神经系统的病变和畸形。普通HE染色和透射电镜观察采用常规方法进行。免疫组化染色先用10%福尔马林固定48h,再以54℃石蜡包埋,切成6 μm切片,用北京中杉生物技术有限公司的Bcl-2、PCNA蛋白抗体作ABC染色,DAB显色6-8 min。结果:光镜观察发现从胚胎3月龄可区分皮质和髓质,大脑皮质的神经细胞排列紧密,细胞核大而圆,突起少;从4月龄开始,大脑皮质逐渐分为分子层、外颗粒层、外锥体细胞层、内颗粒层、内锥体细胞层五层。神经元的突起增多,长度逐渐加长。随着月龄的增加,外颗粒层相对厚度下降,绝对厚度增加;7月龄时,分子层、外颗粒层、外锥体细胞层、内颗粒层、内锥体细胞层分层明显,突起数量更多,长度更长。电镜观察:3月龄时,大脑皮层的神经细胞排列紧密,细胞核大,胞质少,突起亦少,胞质内充满尚未发育成熟的核糖体和高尔基复合体,线粒体少而幼稚,此时突触处于形成期,突触前膜、突触后膜和突触间隙已清晰可辨,突触小泡较少:5月龄时,神经细胞增大,胞质中细胞器的种类和数目较3月龄时明显增多,胞质中含有较丰富的线粒体,高尔基复合体位于核周质中部,呈环形排列,可伸至一级树突。绝大多数突触依然是突触样连接,特点是两膜呈对称性增厚,突触间隙清晰可见,突触前终末内线粒体结构较幼稚,突触小泡较少;7月龄时,神经元基本成熟,胞质中有丰富的粗面内质网、线粒体和核糖体,高尔基复合体趋于成熟,可见大量分泌泡。细胞突起的数量增多且较长。突触结构也趋于成熟,突触前、后膜增厚,突触前终末内的小泡增多,且向前膜聚集,突触样连接数目减少,典型突触增多。免疫组织化学:1.Bcl-2表达各月龄组Bcl-2免疫反应阳性产物均定于神经元的胞质,胞核不表达,阳性细胞分布在各层。Bcl-2在生长发育过程中随月龄的增长,大脑皮层第一运动区的动态表达变化如下:在3月龄时,胞质中未见阳性颗粒表达;在4月龄时,开始出现少量的阳性细胞,细胞突起少。阳性表达见于胞质;5、6、7月龄时,阳性细胞数量增加,突起逐渐加长,胞体和突起均为阳性,Bcl-2蛋白表达密度逐渐增强。2.PCNA表达各月龄组PCNA免疫反应阳性产物均定于神经元的胞核,胞质不表达,阳性细胞分布在各层,3个月时主要表达在室管膜层,4月份以后阳性表达逐渐减弱,随着月龄的增加细胞体积增大、排列松散,阳性细胞随着月龄增加逐渐向其他各层迁移,阳性细胞的数量逐渐减少。结论:
1在人胚胎大脑发育的过程中,随着月龄的增加,大脑皮层Bcl-2的含量逐渐升高,具体表现为:在3月龄时,胞质中未见阳性颗粒表达;在4月龄时,开始出现少量的阳性细胞;5、6、7月龄时,阳性细胞数量增加,Bcl-2蛋白表达密度逐渐增强。而神经胶质细胞未见Bcl-2阳性表达。
2在人胚胎大脑发育的过程中,随着月龄的增加,大脑皮层PCNA的含量逐渐减少。
3神经细胞随胎龄增加,其结构和功能可逐步完善,细胞体积增大,突起数量增多,长度加长。 4电镜观察可见部分神经元的细胞核及各种细胞器随发育时间的推移出现明显的形态变化。