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癫癎病人层间星形胶质细胞胞体层的研究

高丽+崔燕兵

摘 要： 层间星形胶质细胞作为星形胶质细胞的一种，其形态变化已有研究报道。然而，在癫癎疾病中层间星形胶质细胞的形态结构变化尚无文献报道。本实验通过研究层间星形胶质细胞在癫癎病人脑组织中形态学分布特点，为进一步研究层间星形胶质细胞功能和建立大脑疾病信息网络提供参考信息。
关键词：层间星性胶质细胞 图像分析 细胞分布
：R742.1 ：A ：1003-9082（2017）02-0260-02
前言
大量研究表明星形胶质细胞在中枢神经系统中有很重要的生理作用[1]，同时证明它们也参与了癫癎发作发展[2]。在很多中枢神经系统疾病的早期，星形胶质细胞形态就有了改变[2]。目前大多数研究都专注于激化状态的星形胶质细胞，作为星形胶质细胞亚型的层间星形胶质细胞至今还未得到足够的重视。
早在十九世纪末期，Carlo Martinotti、Lloyd Andriezen 和Gustaf Retzius 就已经描述了在大脑皮质中，有一种胞体比邻胶质毡层，具有长、直突起的星形胶质细胞[3]。但是在此之后的一百年中层间星形胶质细胞却再未被提起[4]。层间星形胶质细胞是灵长类独有的一类星形胶质细胞，其胞体位于皮质分层的第一层，其长突起可穿越第2或第3层，终止于第2到第4层[5]，其终端可有膨大，直径可达15μm[6]。
目前层间星形胶质细胞在阿尔茨海默病[4]、唐氏综合症[8]和多发性硬化[9]等多种疾病中的形态改变已有研究报道，但是其在癫癎病人脑组织中的形态分布尚不清楚。
本研究以癫癎病人手术切除组织的GFAP和尼斯染色（Nissl Staining， NIS）图像为研究对象，通过对同一块组织相邻切片不同染色图像中层间星形胶质细胞GFAP-IR胞体所在层与NIS分层比较，进一步完善层间星形胶质细胞的信息。
一、材料和方法
1.图像及来源
本研究所涉及的所有手术切除组织均来自美国克利夫兰医学研究中心（The Cleveland Clinic）。研究对象为手术切除组织块的GFAP、NeuN免疫组化切片或NIS组织染色切片图像。图像均由美国克利夫兰医学研究中心提供。
2.图像处理
2.1选择2.5倍物镜下所拍摄的图像。
2.2利用Image-Pro-Plus 6.0 软件测量研究GFAP-IR胞体层及NIS染色第一层厚度。
3.统计学分析
统计学处理采用SPSS11.5软件包。数据均以均属±标准差（）表示，两组间数据比较采用配对样本t检验，P<0.05 有统计学差异；P<0.01 有显著性统计学差异。
二、结果
1.层间星形胶质细胞GFAP-IR胞体层厚度研究结果
1.1脑沟处层间星形胶质细胞GFAP-IR胞体层厚度大于脑回处GFAP-IR胞体层厚度
利用IPP图像分析软件分别测量来自不同病人11个脑区的相邻脑沟和脑回处GFAP-IR胞体层的一对厚度值。选择配对样本t检验的统计方法对数据进行统计分析。研究结果为癫癎病人大脑皮质脑沟部层间星形胶质细胞GFAP-IR胞体层厚度大于脑回部GFAP-IR胞体层厚度（P=0.007）。（图1）
1.2脑沟处层间星形胶质细胞GFAP-IR胞体层厚度小于经典NIS分层的第一层厚度
利用IPP图像分析软件分别测量來自不同病人10个脑区相邻切片的脑沟处GFAP-IR胞体层厚度值与NIS染色第一层厚度值。选择配对样本t检验的统计方法对数据进行统计分析。研究结果为癫癎病人大脑皮质脑沟部层间星形胶质细胞GFAP-IR胞体层厚度小于经典NIS分层的第一层厚度（P=0.022）。（图2）
1.3脑回处层间星形胶质细胞GFAP-IR胞体层厚度小于经典NIS分层的第一层厚度
利用IPP图像分析软件分别测量来自不同病人10个脑区相邻切片的脑回处GFAP-IR胞体层厚度值与NIS染色第一层厚度值。选择配对样本t检验的统计方法对数据进行统计分析。研究结果为癫癎病人大脑皮质脑回部层间星形胶质细胞GFAP-IR胞体层厚度小于经典NIS分层的第一层厚度（P=0.002）。（图3）
三、讨论
2006年Colombo等[6]在研究爱因斯坦大脑层间星形胶质细胞时，用“mesh-like astroglial band来代表了本研究中的GFAP-IR胞体层，说明了此层GFAP阳性结构密集成条带状，较难进行单个结构数据分析，所以作为对其的初步探讨，本次研究暂且研究其所在层的分布特征。Colombo等研究得出“mesh-like astroglial band”厚度与灰质分层中的第一层厚度无差异，而本研究组经过观察测量得到层间星形胶质细胞GFAP-IR胞体层在脑沟脑回处的分布厚度与灰质分层中的第一层厚度有明显差异。考虑到Colombo等是对正常的脑组织结构的研究，本研究所用均为癫癎病人的脑组织，这为其研究结果与本研究不同的提供了一个可能；再者，其研究所得数据来自于显微镜带刻度目镜的测量值，而本研究先获得高质量图像，再利用IPP图像分析软件分析图像，根据需要由计算机自动给出相应数据，较之更为准确；最后其所研究对象为尸体，本研究所用为手术标本。Nancy A Oberheim 及其同事已经发现人死后大脑组织切片跟手术切除组织切片相比发生了一些微妙的改变[5]，这为研究结果的不同的提供了另一个可能。
本研究结果支持了人类星形胶质细胞种类及功能的多样性，同时也为今后研究脑沟、脑回处各神经细胞功能不同提供了文献支持。本研究作为对神秘大脑功能探索的初步研究，很多无法回答的问题还需进一步的研究探索。
参考文献
[1]Wang F， Smith NA， Xu Q， Fujita T， Baba A， Matsuda T， Takano T， Bekar L， Nedergaard M. Astrocytes modulate neural network activity by Ca2+-dependent uptake of extracellular k+. Sci Signal 2012；5（218）：ra26
[2]Oberheim NA， Tian GF， Han XN， et al. Loss of Astrocytic Domain Organization in the Epileptic Brain. J Neurosci 2008；28（13）， 3264-3276
[3]Colombo JA， Quinn B & Puissant V. Disruption of astroglial interlaminar processes in Alzheimers disease. Brain Res Bull 2002；58， 235-242
[4]Oberheim NA， Wang X， Goldman S.&Nedergaard M. Astrocytic complexity distinguishes the human brain. Trends Neurosci 2006；29， 547-553
[5]Oberheim NA， Takano T Han X， et al. Uniquely hominid features of adult human astrocytes. J Neurosci 2009；29， 3276-3287
[6]Colombo JA， Reisin HD， Miguel-Hidalgob JJ & Rajkowska G. Cerebral cortex astroglia and the brain of a genius： A propos of A. Einstein's. Brain Res Rev 2006；52， 257-263
[7]Bushong EA， Martone ME， Ellisman MH. Maturation of astrocyte morphology and the establishment of astrocyte domains during postnatal hippocampal development. Int J Dev Neurosci. 2004；22（2）：73-86
[8]Colombo JA， Reisin HD， Jones M.& Bentham C. Development of interlaminar astroglial processes in the cerebral cortex of control and Downs syndrome human cases. Exp Neurol 2005；193， 207-217
中文信息2017年2期
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