人胎儿中枢神经系统星形胶质细胞形态发育的观察
作者：邓晓林 蔡文琴
单位：第三军医大学组织学胚胎学教研室，重庆 400038
关键词：发育；中枢神经系统；星形胶质细胞；免疫组织化学；胎儿
解剖学报980321 摘 要 为观察人胎儿中枢神经系统(CNS)星形胶质细胞(astrocyte, Ast)形态发育。用胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)抗体进行免疫组织化学染色。结果表明：(1)在颈段脊髓、脑干、海马和小脑蚓部于胚胎25周其GFAP染色强度、细胞密度接近出生时水平。而此时期大脑皮层Ast密度约为出生时的四分之一。(2)在同一胎龄CNS的不同部位，GFAP阳性Ast分布不均匀。(3)Ast不仅在毛细血管周围，而且在小血管周围密度大，染色深，环绕血管呈辐射状排列。(4)人胎脑GFAP阳性细胞不具有典型的Ⅰ、Ⅱ型Ast特点，可见单突起、少突起、中间型和多突起4种类型。这提示，人胎儿CNS星形胶质细胞发育表现为形态上逐渐成熟和数量上逐渐增加，但在CNS不同部位存在差别。
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Choi等[1]应用胶质原纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)多克隆抗体，对8～20周人胚胎脑组织进行免疫组织化学染色，观察了GFAP阳性Ast出现时间、与血管的关系、室管膜及室管膜下区辐射状阳性纤维，但对于不同时期胚胎CNS不同部位GFAP阳性Ast形态和分布特征却鲜见报道。传统的Ast分类法是根据Golgi银浸染法，将Ast分为原浆型和纤维型两种。体外细胞培养观察也证明Ast存在这两种主要类型。然而亦存在一部分形态上不同于这两种类型的Ast[2]；有人用GFAP染色亦发现在大脑组织切片上的阳性细胞不具备这两种类型的典型形态[3]。因此，有关人CNS发育过程中GFAP阳性细胞的形态及分布具有什么特征有待更多的研究。本研究应用GFAP抗体对12～38周的人胎儿标本CNS不同区域进行免疫组织化学染色，着重观察了人胎儿中枢神经系统GFAP阳性Ast在发育时间和部位分布上的特点及其可能的意义。
材料和方法
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1.材料
收集43例因故终止妊娠的人胚胎。根据孕妇末次月经日期、胚胎顶臀长、体重以及发育状况等指标确定胎龄为12～38周。标本分组及每组例数见附表，采用4%甲醛加2%多聚甲醛-0.1mol/L PB(pH7.4)灌注固定2～4h，灌注后取出大脑皮质(额、顶、枕、颞叶)、间脑、中脑、桥脑、小脑、延髓及颈段脊髓，均切成0.5cm×0.5cm×1cm的小块，再固定于上述固定液8～12h，20%蔗糖浸泡过夜。每部位选1～3个组织块作恒冷箱冰冻切片，厚30μm。每隔5～15张取切片2张，分两套；一套行Nissl染色，鉴别有无尼氏体溶解现象(有尼氏体溶解的标本弃之不用)，并用作免疫组织化学染色后Ast分布部位描述的参考。另一套行GFAP免疫组织化学染色。
附表 人胚胎标本分组及例数
Table Groups and numberof human fetus samples 组别(group)
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例数(number)
12～15周(12～15 weeks)
4
16～20周(16～20 weeks)
9
21～24周(21～24 weeks)
11
25～30周(25～30 weeks)
7
31～38周(31～38 weeks)
12
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2. 免疫组织化学染色 切片贴于铬矾明胶处理的载玻片上，1%H2O2-甲醇液处理30min，1%牛血清白蛋白-0.3%Triton X-100 37℃处理30min。采用北京中山公司提供的美国ZYMED公司的SPTM试剂盒及染色程序进行染色，切片经以上处理后，入兔抗GFAP抗体( 1∶100 Sigma) 37℃孵育30min后置于4℃冰箱48h，再入生物素标记的羊抗兔抗体(1∶200)37℃，30min，然后入过氧化物酶标记的链霉卵白素(streptavidin/peroxidase,1∶200)孵育30min，DAB-H2O2显色约2min，0.01mol/L PBS充分冲洗以终止反应(每步骤间均以0.01 mol/L PBS充分漂洗)。
3. 对照
3.1 替代实验：用0.01 mol/L PBS和正常牛血清分别替代第一抗体进行免疫组织化学染色；用0.01 mol/L PBS分别替代二抗和过氧化物酶标记的链霉卵白素进行染色。
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3.2 吸收实验：取牛GFAP(Sigma)作抗原，与工作浓度的GFAP抗体混合，高速离心后取上清液做为第一抗体进行染色。
结 果
1. 颈段脊髓
人胎儿12～20周Ast主要为单突起细胞，分布于脊髓周边部的白质，其细长突起向中央管方向辐射；还可见突起较少的细胞整齐分布于背腹中线两侧和中央管周围(图1)；灰质阳性细胞主要集中在脊髓背侧部的两侧，细胞突起较多约6～12个、突起长短均一。21～24周，白质部分的Ast进一步增加，但以灰质Ast增多更明显，分布趋向均匀。到胚胎25周，颈段脊髓各部位Ast密度、胞体及突起的染色强度和分布已接近于出生时期。
2.脑干
12～15周时Ast可见于延髓周边区域，以单突起细胞和少突起细胞(突起数2～5个)为主，向实质中央呈辐射状排列；背腹中线纵向排列。大脑导水管周围、第四脑室室管膜(ventricular zone,VZ)及室管膜下区(subventricular zone, SVZ)呈辐射状排列(图2，3)。桥脑背腹中线纵向排列(图4)。16～25周脑干实质内，Ast首先见橄榄核及脑神经的脑内段纤维内，数量迅速增多，为多突起(约6～12个)细胞，突起长短均匀(图5，11D)。25周时，脑干实质内Ast平均密度已接近出生时的水平，但在橄榄核及脑神经的脑内段纤维内，阳性细胞数目仍较多。
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3.间脑
12～15周时间脑的Ast主要为单突起细胞，集中于第三脑室的VZ及SVZ区，向两侧辐射排列；实质内较少。16～20周以后VZ及SVZ区细胞密度增加，突起延长；实质内阳性细胞增多，首先集中于小血管周围，环绕小血管呈密集的辐射状分布。21～38周间脑实质内Ast密度变化不明显(图6)。
4. 海马
12～15周时已能在海马区清晰地见到GFAP阳性Ast，多为单突起细胞或少突起细胞(2～5个)。分布均匀，与海马各层神经元的配布无明显关系。随着胎龄增加，其细胞形态及分布变化并不明显，但密度逐渐增加。
5. 小脑
12～15周时在小脑原基内仅见少量浅染的辐射状纤维即伯格曼(Bergmann)纤维。16～20周小脑蚓部Ast数目迅速增加，胞体染色清晰，突起均匀，突起数约4～8个，而伯格曼纤维密度及染色深浅变化不明显。除伯格曼纤维外，小脑皮质内出现少数突起较短的阳性细胞。25周时小脑皮质的伯格曼纤维和散在的阳性细胞的密度及染色强度均迅速增加，25周以后变化不明显。
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6. 大脑
12～15周仅在大脑原基的纹状体核团内见到GFAP染色阳性的Ast。在大脑原基灰质、白质及侧脑室的VZ及SVZ区GFAP染色均为阴性。16周时，侧脑室VZ及SVZ区的阳性细胞出现，细胞形态为单突起纤维状，胞体位于VZ及SVZ，突起向脑表面辐射，愈近表面其纤维愈细，染色愈浅。16周以后，这种辐射状排列的细胞其纤维增长、数目增多、染色加深(图11A)；小血管和毛细血管周围的阳性细胞出现并逐渐增加(图7)。25周以后，大脑皮质内GFAP阳性Ast密度逐渐增加(图8)，到38周时，密度增加约4倍(数据未列出)，可见到由辐射状单突起细胞演变的双突起细胞和少突起细胞，垂直于脑的表面呈辐射状排列(图9，10)；还有散在分布的非辐射状排列细胞，突起数目约4～8个(图11C)。16周后纹状体内的阳性细胞数目增加，但细胞突起较少(2～5个)且长短不一(图11B)。
对照：替代实验和吸收实验结果均为阴性。
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讨 论
1. 人胎儿中枢神经系统 GFAP阳性星形胶质细胞发育的时间、部位及其顺序和意义
本实验的结果显示：人胎CNS发育过程中，GFAP阳性星形胶质细胞出现时间具有如下顺序特征：(1)由低级中枢到高级中枢：在第12周人胎的颈段脊髓已能见到较多的GFAP阳性细胞，而在此期大脑原基皮质、侧脑室室管膜及室管膜下区GFAP染色均为阴性。在整个端脑发育顺序上，GFAP阳性细胞首先见于进化过程中出现较早的脑区，如纹状体和海马，最后出现于大脑皮质。在25周的颈段脊髓、脑干各部分，GFAP阳性细胞的密度和染色强度已接近出生时的水平，而此时大脑皮质GFAP阳性细胞密度仍远低于出生时期。(2)由室周区和脑、脊髓周边部向实质：以室管膜区、室管膜下区以及脑、脊髓周边部先出现，且这些部位的阳性反应最强。(3)同一部位的同一水平面发育不均匀：在人胎12周颈段脊髓首先观察到出现于背腹中线两侧及中央管周围。在脑干实质先见于背腹中线、橄榄核以及脑神经的脑内段，与Weidenheim在猴胚胎所作的观察相似[4]。Silver[5]等采用连续切片GFAP染色，观察猫胚胎胼胝体发生，证实星形胶质细胞对神经纤维生长具有引导作用。本实验所观察到的这些先出现于神经纤维和某些核团的GFAP阳性星形胶质细胞亦可能与神经纤维生长相关。
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2. GFAP阳性Ast的分型
臧旭[3]应用GFAP抗体对人、羊、大鼠和豚鼠大脑星形胶质细胞进行染色，发现其阳性细胞均不具有典型的Ⅰ、Ⅱ型星形胶质细胞的特点。在本实验中，我们观察到人胎脑发育过程中的GFAP阳性细胞亦是如此，但大量切片观察发现主要存在4种类型：单突起细胞、少突起细胞、中间型细胞以及多突起细胞(图11A～D)。从4种类型细胞出现的时间和部位来看，可能反映了星形胶质细胞的发育过程和功能转变：单突起细胞比较幼稚且与引导神经元迁移有关[5，6]。而少突起、中间型和多突起细胞可能由单突起细胞转变而来，其形态更复杂功能更完善，可能与营养物质转运、胶质网络形成等相关[7～9]。这种形态转变在大脑皮层的发育上较为明显，在胚胎早期我们仅见到由侧脑室的室管膜及室管膜下区的单突起星形胶质细胞辐射达皮层的阳性纤维，随着发育可以见到双突起、神经元样和中间型(突起数目4～8个)星形胶质细胞。这些类型的细胞可能由单突起细胞的突起回缩及重排形成，但需研究证实。
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收稿 1997-04 修回 1998-01
图版说明
图1 12周人胎儿颈段脊髓背腹中线两侧排列的GFAP阳性星形胶质细胞。图1A ×40，图1B ×400
图2 12周人胎儿大脑导水管周围的GFAP阳性星形胶质细胞。图1A ×40，图2B(2A箭头所指处的放大) ×400
图3 12周人胎儿第四脑室室管膜及室管膜下区的GFAP阳性星形胶质细胞。图3A ×40，图3B(3A箭头所指处的放大) ×400
图4 15周人胎儿桥脑背腹中线上排列的GFAP阳性星形胶质细胞。图4A ×100，图4B ×400
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图5 17周人胎儿桥脑橄榄核内GFAP阳性星形胶质细胞。图5A ×40，图5B ×200
图6 27周人胎儿第三脑室旁的间脑实质内GFAP阳性星形胶质细胞密集分布于小血管周围。图6A ×100，图6B(6A箭头所指处的放大) ×400
图7 24周人胎儿颞叶皮层内GFAP阳性星形胶质细胞环绕于毛细血管周围 ×200
图8 26周人胎儿纹状体内的GFAP阳性星形胶质细胞 ×200
图9 25周人胎儿枕叶皮层内GFAP阳性的双突起星形胶质细胞(↑) ×400
图10 30周人胎儿枕叶皮层内GFAP阳性形似神经元样的星形胶质细胞(↑)。 ×400
图11A 单突起星形胶质细胞：22周人胎儿侧脑室的室管膜及室管膜下区辐射状排列的GFAP阳性星形胶质细胞(↑) ×400
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B 少突起星形胶质细胞：24周人胎儿纹状体内的GFAP阳性星形胶质细胞，突起数目较少约2～5个，且长短不一(↑) ×400
C 中间型星形胶质细胞：24周人胎儿额叶皮层内的GFAP阳性星形胶质细胞，突起长短及染色均匀，突起数约4～8个(↑) ×400
D 多突起星形胶质细胞：25周人胎儿桥脑实质内的GFAP阳性星形胶质细胞，突起数目较多约6～12个，长短染色均匀(↑) ×400
Explanation of figures
Fig.1 Section from 12-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes along the dorsoventral midline in cervical spinal cord. 1A ×40, 1B ×400
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Fig.2 Section from 12-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes around aqueductus cerebri.2A (an arrow points to the magnified site.) ×40, 2B ×400
Fig.3 Section from 12-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in ventricular zone and subventricular zone of ventriculus quartus. 3A(an arrow points to the magnified site) ×40, 3B ×400
Fig.4 Section from 15-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes along the dorsoventrial midline in pons. 4A ×100, 4B ×400
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Fig.5 Section from 17-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in the nucleus olivaris of pons. 5A ×40, 5B ×200
Fig.6 Section from 27-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes around the small blood vessel in dienciphalon. 6A(an arrow points to the magnified site) ×100, 6B ×400
Fig.7 Section from 24-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes around the capillary in lateral cerebral cortex.×200
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Fig.8 Section from 26-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in striatum. ×200
Fig.9 Section from 25-week-old human fetus, showing GFAP-positive biprocess astrocytes in occipital cerebral cortex. ×400
Fig.10 Section from 30-week-old human fetus, showing GFAP-positive neuron-like astrocytes in occipital cerebral cortex. ×400
Fig. 11A Monoprocess astrocytes(↑). Section from 22 week old human fetus, showing monoprocess astrocytes in ventricular zone and subventricular zone of ventriculus lateralis. ×400
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B Oligoprocess astrocyte(↑). Section from 24 week old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in striatum. There are about 2-5 processes with different length each cell. ×400
C Intermediate astrocyte(↑). Section from 24 week old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in frontal cerebral cortex. There are about 4-8 processes indentical in length and staining each cell. ×400
D Multiprocess astrocyte(↑). Section from 25 week old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in pons. There are about 6-12 processes identical in length and staining each cell. ×400
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参考文献
[1]Choi BH, Lapham LW. Radial glia in the human fetal cerebrum: a combined Golgi immunofluorescent and electron microscopic study. Brain Res, 1978, 148(2):295
[2]Bailey MS, Shipley MT. Astrocyte subtypes in the rat olfactory bulb:morphological heterogeneity and differential laminar distribution. J Comp Neurol, 1993, 328(4):501
[3]臧 旭, Nilavar G. 用抗GFAP血清对脑内星形细胞的免疫细胞化学分析.中华医学杂志，1985，65(7)：408
, 百拇医药
[4]Weidenheim KM, Epshteyn I, Rashbaum WK. Patterns of glial development in the human fetal spinal cord during the late first and second trimester. J Neurocytol, 1994, 23(3):343
[5]Silver J, Edwards MA, Levitt P. Immunocytochemical demonstration of early appearing astroglial structures that form boundaries and pathways along axon tracts in the fetal Brain. J Comp Neurol, 1993, 328(3):415
[6]Sievers J, Pehlemann FW, Gude S. The development of the radial glial scaffold of the cerebellar cortex from GFAP-positive cells in the external granular layer. J Neurol, 1994, 23(1):97
, 百拇医药
[7]Cooper MS. Intercellular signalling in neuronal-glial networks. Biosystems, 1995, 34(1-3):65
[8]Holzwarth JA, Glaum SR, Miller RJ. Activation of endothelin receptors by sarafotoxin regulates Ca2+ homeostasis in cerebellar astrocytes. Glia, 1992, 5(4):239
[9]邓晓林，蔡文琴.星形胶质细胞的异质性及胶质网络.解剖科学进展，1997，3(1)；45
DEVELOPMENTAL STUDY ON HUMAN CNS ASTROCYTES
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Deng Xiaolin, Cai WenqinΔ
(Department of Histology and Embryology, Third Military Medical University, Chongqing)
To understand the development of astrocytes in human fetal central nervous system(CNS)，immunohistochemical staining with anti-GFAP antibody. Results as follows;(1) At 25th week of fetal age, the staining intensity and cell density almost equalled to that at birth in cervical spinal cord, brainstem, hippocampus, and vermis of cerebellum; while there are only 1/4 cell densities in cerebral cortex. (2) In the different brain areas of the same fetal age, the distribution of GFAP-positive astrocytes in different.(3) The astrocytes radially surrounded the capillaries and the small blood vessels, where the stronger staining and increased number were observed. (4)In the developing human CNS, no typical type Ⅰand type Ⅱ astrocytes were seen with anti-GFAP immunohistochemical staining, but there were following 4 types of GFAP-positive astrocytes: monoprocess, oligoprocess, intermediate and multiprocess astrocytes. The development of human fetal astrocytes presents the morphological maturation and increase in number progressively, but it was not identical in different areas of CNS.
KEY WORDS Fetus; Development; Central nervous system; Astrocyte; Immunohistochemistry
△Department of Histology and Embryology, Third Military Medical University, Chongqing 400038, China, 百拇医药
单位：第三军医大学组织学胚胎学教研室，重庆 400038
关键词：发育；中枢神经系统；星形胶质细胞；免疫组织化学；胎儿
解剖学报980321 摘 要 为观察人胎儿中枢神经系统(CNS)星形胶质细胞(astrocyte, Ast)形态发育。用胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)抗体进行免疫组织化学染色。结果表明：(1)在颈段脊髓、脑干、海马和小脑蚓部于胚胎25周其GFAP染色强度、细胞密度接近出生时水平。而此时期大脑皮层Ast密度约为出生时的四分之一。(2)在同一胎龄CNS的不同部位，GFAP阳性Ast分布不均匀。(3)Ast不仅在毛细血管周围，而且在小血管周围密度大，染色深，环绕血管呈辐射状排列。(4)人胎脑GFAP阳性细胞不具有典型的Ⅰ、Ⅱ型Ast特点，可见单突起、少突起、中间型和多突起4种类型。这提示，人胎儿CNS星形胶质细胞发育表现为形态上逐渐成熟和数量上逐渐增加，但在CNS不同部位存在差别。
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Choi等[1]应用胶质原纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)多克隆抗体，对8～20周人胚胎脑组织进行免疫组织化学染色，观察了GFAP阳性Ast出现时间、与血管的关系、室管膜及室管膜下区辐射状阳性纤维，但对于不同时期胚胎CNS不同部位GFAP阳性Ast形态和分布特征却鲜见报道。传统的Ast分类法是根据Golgi银浸染法，将Ast分为原浆型和纤维型两种。体外细胞培养观察也证明Ast存在这两种主要类型。然而亦存在一部分形态上不同于这两种类型的Ast[2]；有人用GFAP染色亦发现在大脑组织切片上的阳性细胞不具备这两种类型的典型形态[3]。因此，有关人CNS发育过程中GFAP阳性细胞的形态及分布具有什么特征有待更多的研究。本研究应用GFAP抗体对12～38周的人胎儿标本CNS不同区域进行免疫组织化学染色，着重观察了人胎儿中枢神经系统GFAP阳性Ast在发育时间和部位分布上的特点及其可能的意义。
材料和方法
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1.材料
收集43例因故终止妊娠的人胚胎。根据孕妇末次月经日期、胚胎顶臀长、体重以及发育状况等指标确定胎龄为12～38周。标本分组及每组例数见附表，采用4%甲醛加2%多聚甲醛-0.1mol/L PB(pH7.4)灌注固定2～4h，灌注后取出大脑皮质(额、顶、枕、颞叶)、间脑、中脑、桥脑、小脑、延髓及颈段脊髓，均切成0.5cm×0.5cm×1cm的小块，再固定于上述固定液8～12h，20%蔗糖浸泡过夜。每部位选1～3个组织块作恒冷箱冰冻切片，厚30μm。每隔5～15张取切片2张，分两套；一套行Nissl染色，鉴别有无尼氏体溶解现象(有尼氏体溶解的标本弃之不用)，并用作免疫组织化学染色后Ast分布部位描述的参考。另一套行GFAP免疫组织化学染色。
附表 人胚胎标本分组及例数
Table Groups and numberof human fetus samples 组别(group)
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例数(number)
12～15周(12～15 weeks)
4
16～20周(16～20 weeks)
9
21～24周(21～24 weeks)
11
25～30周(25～30 weeks)
7
31～38周(31～38 weeks)
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2. 免疫组织化学染色 切片贴于铬矾明胶处理的载玻片上，1%H2O2-甲醇液处理30min，1%牛血清白蛋白-0.3%Triton X-100 37℃处理30min。采用北京中山公司提供的美国ZYMED公司的SPTM试剂盒及染色程序进行染色，切片经以上处理后，入兔抗GFAP抗体( 1∶100 Sigma) 37℃孵育30min后置于4℃冰箱48h，再入生物素标记的羊抗兔抗体(1∶200)37℃，30min，然后入过氧化物酶标记的链霉卵白素(streptavidin/peroxidase,1∶200)孵育30min，DAB-H2O2显色约2min，0.01mol/L PBS充分冲洗以终止反应(每步骤间均以0.01 mol/L PBS充分漂洗)。
3. 对照
3.1 替代实验：用0.01 mol/L PBS和正常牛血清分别替代第一抗体进行免疫组织化学染色；用0.01 mol/L PBS分别替代二抗和过氧化物酶标记的链霉卵白素进行染色。
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3.2 吸收实验：取牛GFAP(Sigma)作抗原，与工作浓度的GFAP抗体混合，高速离心后取上清液做为第一抗体进行染色。
结 果
1. 颈段脊髓
人胎儿12～20周Ast主要为单突起细胞，分布于脊髓周边部的白质，其细长突起向中央管方向辐射；还可见突起较少的细胞整齐分布于背腹中线两侧和中央管周围(图1)；灰质阳性细胞主要集中在脊髓背侧部的两侧，细胞突起较多约6～12个、突起长短均一。21～24周，白质部分的Ast进一步增加，但以灰质Ast增多更明显，分布趋向均匀。到胚胎25周，颈段脊髓各部位Ast密度、胞体及突起的染色强度和分布已接近于出生时期。
2.脑干
12～15周时Ast可见于延髓周边区域，以单突起细胞和少突起细胞(突起数2～5个)为主，向实质中央呈辐射状排列；背腹中线纵向排列。大脑导水管周围、第四脑室室管膜(ventricular zone,VZ)及室管膜下区(subventricular zone, SVZ)呈辐射状排列(图2，3)。桥脑背腹中线纵向排列(图4)。16～25周脑干实质内，Ast首先见橄榄核及脑神经的脑内段纤维内，数量迅速增多，为多突起(约6～12个)细胞，突起长短均匀(图5，11D)。25周时，脑干实质内Ast平均密度已接近出生时的水平，但在橄榄核及脑神经的脑内段纤维内，阳性细胞数目仍较多。
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3.间脑
12～15周时间脑的Ast主要为单突起细胞，集中于第三脑室的VZ及SVZ区，向两侧辐射排列；实质内较少。16～20周以后VZ及SVZ区细胞密度增加，突起延长；实质内阳性细胞增多，首先集中于小血管周围，环绕小血管呈密集的辐射状分布。21～38周间脑实质内Ast密度变化不明显(图6)。
4. 海马
12～15周时已能在海马区清晰地见到GFAP阳性Ast，多为单突起细胞或少突起细胞(2～5个)。分布均匀，与海马各层神经元的配布无明显关系。随着胎龄增加，其细胞形态及分布变化并不明显，但密度逐渐增加。
5. 小脑
12～15周时在小脑原基内仅见少量浅染的辐射状纤维即伯格曼(Bergmann)纤维。16～20周小脑蚓部Ast数目迅速增加，胞体染色清晰，突起均匀，突起数约4～8个，而伯格曼纤维密度及染色深浅变化不明显。除伯格曼纤维外，小脑皮质内出现少数突起较短的阳性细胞。25周时小脑皮质的伯格曼纤维和散在的阳性细胞的密度及染色强度均迅速增加，25周以后变化不明显。
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6. 大脑
12～15周仅在大脑原基的纹状体核团内见到GFAP染色阳性的Ast。在大脑原基灰质、白质及侧脑室的VZ及SVZ区GFAP染色均为阴性。16周时，侧脑室VZ及SVZ区的阳性细胞出现，细胞形态为单突起纤维状，胞体位于VZ及SVZ，突起向脑表面辐射，愈近表面其纤维愈细，染色愈浅。16周以后，这种辐射状排列的细胞其纤维增长、数目增多、染色加深(图11A)；小血管和毛细血管周围的阳性细胞出现并逐渐增加(图7)。25周以后，大脑皮质内GFAP阳性Ast密度逐渐增加(图8)，到38周时，密度增加约4倍(数据未列出)，可见到由辐射状单突起细胞演变的双突起细胞和少突起细胞，垂直于脑的表面呈辐射状排列(图9，10)；还有散在分布的非辐射状排列细胞，突起数目约4～8个(图11C)。16周后纹状体内的阳性细胞数目增加，但细胞突起较少(2～5个)且长短不一(图11B)。
对照：替代实验和吸收实验结果均为阴性。
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讨 论
1. 人胎儿中枢神经系统 GFAP阳性星形胶质细胞发育的时间、部位及其顺序和意义
本实验的结果显示：人胎CNS发育过程中，GFAP阳性星形胶质细胞出现时间具有如下顺序特征：(1)由低级中枢到高级中枢：在第12周人胎的颈段脊髓已能见到较多的GFAP阳性细胞，而在此期大脑原基皮质、侧脑室室管膜及室管膜下区GFAP染色均为阴性。在整个端脑发育顺序上，GFAP阳性细胞首先见于进化过程中出现较早的脑区，如纹状体和海马，最后出现于大脑皮质。在25周的颈段脊髓、脑干各部分，GFAP阳性细胞的密度和染色强度已接近出生时的水平，而此时大脑皮质GFAP阳性细胞密度仍远低于出生时期。(2)由室周区和脑、脊髓周边部向实质：以室管膜区、室管膜下区以及脑、脊髓周边部先出现，且这些部位的阳性反应最强。(3)同一部位的同一水平面发育不均匀：在人胎12周颈段脊髓首先观察到出现于背腹中线两侧及中央管周围。在脑干实质先见于背腹中线、橄榄核以及脑神经的脑内段，与Weidenheim在猴胚胎所作的观察相似[4]。Silver[5]等采用连续切片GFAP染色，观察猫胚胎胼胝体发生，证实星形胶质细胞对神经纤维生长具有引导作用。本实验所观察到的这些先出现于神经纤维和某些核团的GFAP阳性星形胶质细胞亦可能与神经纤维生长相关。
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2. GFAP阳性Ast的分型
臧旭[3]应用GFAP抗体对人、羊、大鼠和豚鼠大脑星形胶质细胞进行染色，发现其阳性细胞均不具有典型的Ⅰ、Ⅱ型星形胶质细胞的特点。在本实验中，我们观察到人胎脑发育过程中的GFAP阳性细胞亦是如此，但大量切片观察发现主要存在4种类型：单突起细胞、少突起细胞、中间型细胞以及多突起细胞(图11A～D)。从4种类型细胞出现的时间和部位来看，可能反映了星形胶质细胞的发育过程和功能转变：单突起细胞比较幼稚且与引导神经元迁移有关[5，6]。而少突起、中间型和多突起细胞可能由单突起细胞转变而来，其形态更复杂功能更完善，可能与营养物质转运、胶质网络形成等相关[7～9]。这种形态转变在大脑皮层的发育上较为明显，在胚胎早期我们仅见到由侧脑室的室管膜及室管膜下区的单突起星形胶质细胞辐射达皮层的阳性纤维，随着发育可以见到双突起、神经元样和中间型(突起数目4～8个)星形胶质细胞。这些类型的细胞可能由单突起细胞的突起回缩及重排形成，但需研究证实。
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收稿 1997-04 修回 1998-01
图版说明
图1 12周人胎儿颈段脊髓背腹中线两侧排列的GFAP阳性星形胶质细胞。图1A ×40，图1B ×400
图2 12周人胎儿大脑导水管周围的GFAP阳性星形胶质细胞。图1A ×40，图2B(2A箭头所指处的放大) ×400
图3 12周人胎儿第四脑室室管膜及室管膜下区的GFAP阳性星形胶质细胞。图3A ×40，图3B(3A箭头所指处的放大) ×400
图4 15周人胎儿桥脑背腹中线上排列的GFAP阳性星形胶质细胞。图4A ×100，图4B ×400
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图5 17周人胎儿桥脑橄榄核内GFAP阳性星形胶质细胞。图5A ×40，图5B ×200
图6 27周人胎儿第三脑室旁的间脑实质内GFAP阳性星形胶质细胞密集分布于小血管周围。图6A ×100，图6B(6A箭头所指处的放大) ×400
图7 24周人胎儿颞叶皮层内GFAP阳性星形胶质细胞环绕于毛细血管周围 ×200
图8 26周人胎儿纹状体内的GFAP阳性星形胶质细胞 ×200
图9 25周人胎儿枕叶皮层内GFAP阳性的双突起星形胶质细胞(↑) ×400
图10 30周人胎儿枕叶皮层内GFAP阳性形似神经元样的星形胶质细胞(↑)。 ×400
图11A 单突起星形胶质细胞：22周人胎儿侧脑室的室管膜及室管膜下区辐射状排列的GFAP阳性星形胶质细胞(↑) ×400
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B 少突起星形胶质细胞：24周人胎儿纹状体内的GFAP阳性星形胶质细胞，突起数目较少约2～5个，且长短不一(↑) ×400
C 中间型星形胶质细胞：24周人胎儿额叶皮层内的GFAP阳性星形胶质细胞，突起长短及染色均匀，突起数约4～8个(↑) ×400
D 多突起星形胶质细胞：25周人胎儿桥脑实质内的GFAP阳性星形胶质细胞，突起数目较多约6～12个，长短染色均匀(↑) ×400
Explanation of figures
Fig.1 Section from 12-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes along the dorsoventral midline in cervical spinal cord. 1A ×40, 1B ×400
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Fig.2 Section from 12-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes around aqueductus cerebri.2A (an arrow points to the magnified site.) ×40, 2B ×400
Fig.3 Section from 12-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in ventricular zone and subventricular zone of ventriculus quartus. 3A(an arrow points to the magnified site) ×40, 3B ×400
Fig.4 Section from 15-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes along the dorsoventrial midline in pons. 4A ×100, 4B ×400
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Fig.5 Section from 17-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in the nucleus olivaris of pons. 5A ×40, 5B ×200
Fig.6 Section from 27-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes around the small blood vessel in dienciphalon. 6A(an arrow points to the magnified site) ×100, 6B ×400
Fig.7 Section from 24-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes around the capillary in lateral cerebral cortex.×200
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Fig.8 Section from 26-week-old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in striatum. ×200
Fig.9 Section from 25-week-old human fetus, showing GFAP-positive biprocess astrocytes in occipital cerebral cortex. ×400
Fig.10 Section from 30-week-old human fetus, showing GFAP-positive neuron-like astrocytes in occipital cerebral cortex. ×400
Fig. 11A Monoprocess astrocytes(↑). Section from 22 week old human fetus, showing monoprocess astrocytes in ventricular zone and subventricular zone of ventriculus lateralis. ×400
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B Oligoprocess astrocyte(↑). Section from 24 week old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in striatum. There are about 2-5 processes with different length each cell. ×400
C Intermediate astrocyte(↑). Section from 24 week old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in frontal cerebral cortex. There are about 4-8 processes indentical in length and staining each cell. ×400
D Multiprocess astrocyte(↑). Section from 25 week old human fetus, showing GFAP-positive astrocytes in pons. There are about 6-12 processes identical in length and staining each cell. ×400
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参考文献
[1]Choi BH, Lapham LW. Radial glia in the human fetal cerebrum: a combined Golgi immunofluorescent and electron microscopic study. Brain Res, 1978, 148(2):295
[2]Bailey MS, Shipley MT. Astrocyte subtypes in the rat olfactory bulb:morphological heterogeneity and differential laminar distribution. J Comp Neurol, 1993, 328(4):501
[3]臧 旭, Nilavar G. 用抗GFAP血清对脑内星形细胞的免疫细胞化学分析.中华医学杂志，1985，65(7)：408
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[4]Weidenheim KM, Epshteyn I, Rashbaum WK. Patterns of glial development in the human fetal spinal cord during the late first and second trimester. J Neurocytol, 1994, 23(3):343
[5]Silver J, Edwards MA, Levitt P. Immunocytochemical demonstration of early appearing astroglial structures that form boundaries and pathways along axon tracts in the fetal Brain. J Comp Neurol, 1993, 328(3):415
[6]Sievers J, Pehlemann FW, Gude S. The development of the radial glial scaffold of the cerebellar cortex from GFAP-positive cells in the external granular layer. J Neurol, 1994, 23(1):97
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[7]Cooper MS. Intercellular signalling in neuronal-glial networks. Biosystems, 1995, 34(1-3):65
[8]Holzwarth JA, Glaum SR, Miller RJ. Activation of endothelin receptors by sarafotoxin regulates Ca2+ homeostasis in cerebellar astrocytes. Glia, 1992, 5(4):239
[9]邓晓林，蔡文琴.星形胶质细胞的异质性及胶质网络.解剖科学进展，1997，3(1)；45
DEVELOPMENTAL STUDY ON HUMAN CNS ASTROCYTES
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Deng Xiaolin, Cai WenqinΔ
(Department of Histology and Embryology, Third Military Medical University, Chongqing)
To understand the development of astrocytes in human fetal central nervous system(CNS)，immunohistochemical staining with anti-GFAP antibody. Results as follows;(1) At 25th week of fetal age, the staining intensity and cell density almost equalled to that at birth in cervical spinal cord, brainstem, hippocampus, and vermis of cerebellum; while there are only 1/4 cell densities in cerebral cortex. (2) In the different brain areas of the same fetal age, the distribution of GFAP-positive astrocytes in different.(3) The astrocytes radially surrounded the capillaries and the small blood vessels, where the stronger staining and increased number were observed. (4)In the developing human CNS, no typical type Ⅰand type Ⅱ astrocytes were seen with anti-GFAP immunohistochemical staining, but there were following 4 types of GFAP-positive astrocytes: monoprocess, oligoprocess, intermediate and multiprocess astrocytes. The development of human fetal astrocytes presents the morphological maturation and increase in number progressively, but it was not identical in different areas of CNS.
KEY WORDS Fetus; Development; Central nervous system; Astrocyte; Immunohistochemistry
△Department of Histology and Embryology, Third Military Medical University, Chongqing 400038, China, 百拇医药