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1、1嗅鞘细胞可塑性研究进展【关键词】 嗅鞘细胞;可塑性;形态;抗原表达19 世纪后叶有学者发现在嗅球中存在两大类胶质细胞，一种是分布于整个嗅球的星形细胞，另一种是存在于嗅球 I、层的梭形细胞(后来证实为嗅鞘细胞（olfactory ensheathing cells,OECs)。上世纪末期有学者对其功能及形态学作了相应的描述。随后 Tumer CP1检测出该细胞的神经生长因子受体(P75)阳性。有学者将 OECs 分为类星形细胞型和类施万细胞型，并且可以肯定它们来源于相同谱系。Richard Axel2证实：原来认为不具备分化能力的小鼠嗅感觉神经元能够再次进入细胞分裂周期,其更新的半衰期大约是
2、90 天。这一发现是嗅觉神经系统可塑性的典型体现。但对于嗅鞘细胞的归类一直存在争论3 。近年来由于嗅鞘细胞在多种神经系统疾病的潜在治疗作用，故对其相关研究已成为热点。可塑性指在变化的内外环境刺激下细胞改变自身的特性，其可塑性的研究近年来逐渐受到关注。本文针对 OECs 形态及抗原表达的可塑性作描述。1 形态异型性1.1 在体研究 0ECs 异型特征髓鞘是包裹在神经轴突外的由蛋白质和脂质组成的膜状结构。星型胶质细胞(Astrocyte ells，ACs)和施万细胞(Sehwann cells，SCs)分别是中枢神经系统和周围神经系统的髓鞘形成细胞。OECs 起源于嗅粘膜的基底膜并与上述两者的生物
3、学特性彼此交叉、又有异同。从胚胎发育阶段到成年期，呈现出很特别的形态。在胚胎发育阶段 OECs 属外周性起源并能向中枢迁移和自我增殖，不同于其它中枢性起源的星型胶质细胞(神经管起源)4 。光镜下可见 OECs 常为圆形，胞浆稀疏，内有一典型分叶状胞核，染色质位于核膜下,呈斑点状,有 l2 个核仁,具有干细胞特性。不同发育阶段及不同组织来源的 OECs 其形态也不一致。在发育早期，OECs 形态上多为梭形，此时 OECs 可能是一种施万氏细胞，而在发育晚期，形态上以星形为主。光镜下成熟 OECs 多为梭形，也可为三极或多极，平行排列，突起细长，此时倾向于星形胶质细胞5 。但是他们具有共同的特点是
4、：在过度区包裹神经元的轴突的方式一样，偏向中枢区是成束包裹，偏向外周是逐个包裹 这就决定了它具有不同于施万细胞的特性。其次它的细胞和星形胶质细胞通过基膜相连，并且在血管周围形成伪足，这种特性又与星形胶质细胞相似6 。其超微结构与组织的年龄、部位没多大关系。电镜下 OECs 有一个不规则或齿状核，一般位于细胞中央。染色质均匀分散在整个核浆内，在核膜下可见均匀分布的微小成簇的染色质微粒。胞浆内含有丰富的游离核糖体、多聚核糖体、内质网和弥散分布而不成束的中间丝散布在胞浆中成束状分布，胞膜呈现皱折状的外观。Windus7通过扫描电镜发现嗅鞘细胞能动的细胞膜片状伪足突并可出现波动。可能有利于细胞间粘附和
5、嗅鞘细胞迁移。Vincent3根据 OECs 在体内组织的形态随着组织部位及发育、分化、成熟的各个时期发生相应变化。推断嗅鞘细胞来源于单一的祖细胞，随着发育及环境的变化而表现出不同形态。其形态可能与相接触的神经轴突有关。目前对于嗅鞘细胞的分类(包括亚细胞类别)2及其归属尚无定论。12 体外研究 0Ecs 形态异型特征体内 0ECs 异型特征决定了它在体外培养情况下形态的可塑性。成熟中枢神经系统的胶质细胞在体外不能生长，而来源于成熟嗅觉系统的嗅鞘细胞却能生长。体外纯化及培养的方法中免疫亲和吸附法的纯化效果最好，其纯度可达 93.2 以上8 。体外培养的 OECs 按其形态可分为：双极或梭形、多突
6、起形、扁圆形。无论哪种培养条件下都有聚居现象出现，且成鞘细胞的生长有很强的方向性，纵行排列。在单一培养条件下形态会长期保持不变6 。不同的培养条件导致 OECS 可塑性更加复杂。OECs 在含血清培养条件下形态为扁平形态，而在无血清培养条件下为多突起形。在无血清培养的化学限定培养基中，0ECs 具有较长和直的突起，呈平行排列：而在 neurobasal 培养基+B27 添加剂中，0ECs 同样具有突起，但呈放射状；从含血清培养基到无血清培养基，0ECs 形态由扁平状变为有突起.但在含有或不含血清的培养基培养时其形态的改变是可逆的8 。在含 bFGF 一 2（成纤维细胞生长因子-2）的培养基中
7、0ECs 呈纺锤形并可促进其增殖。上述变化可能是通过调节 RhoA 所介导的肌动蛋白细胞支架重组达到改变细胞形态9-10 。不同培养时间下的 OECs 形态各不相同。2 天时大部分细胞呈圆球形，少量为双极细胞，4 天时呈梭形，细胞发出纤细的突起，从 6 天后保持施万细胞的双极形8-9 。超微结构与供体的年龄。取材部位和培养条件无较大关系与在体时基本一致。但培养的嗅鞘细胞有一个非常典型的超微结构就是其胞膜存在皱褶，此外相当一部分的胞膜存在和基板沉淀物相似的沉淀物质。体外培养时发现，嗅粘膜细胞群之间以及共同培养的其他神经细胞群之间存在细胞相互作用的特征: 嗅鞘细胞、嗅神经成纤维细胞和新生鼠星形胶质
8、细胞共培养，能有效刺激体外中枢神经系统神经元定向轴突生长，体外星型胶质细胞增生模型发现 0ECs 可减少星形胶质细胞的 GFAP 表达,促进神经干细胞分化11-12 。2 抗原表达特异性2.1 在体研究 0ECs 抗原表达特异性通过免疫组织化学方法可检测到不同发育阶段、不同区域的 0ECs 存在抗原表达的差异性。由此推断其发育过程中免疫学特征3 。胶质纤维酸性蛋白(glial fiber acidic protei,GFAP)从出生后 l 天嗅黏膜的基底膜开始一直呈阳性表达。胚胎期 13 天的嗅黏膜首次观察到 P75 表达,14 天嗅神经出现首次表达，并随胚胎发育阶段逐渐增加从出生后 5 天时
9、开始减少免疫电镜显示成年大鼠几乎观察不到表达。S100(一种钙结合蛋)和 GFAP 分别出现在胚胎期 14 天和 15 天的外周嗅神经，而 0NL 从胚胎 20 天开始表达3，9 。采用免疫组化和原位杂交技术证实发育阶段 ONL 从胚胎期 15 天开始出现神经肽(NPY)表达，在嗅球内层存在 NPY 的集中表达，而外层的 NPY 表达明显减少13 。最近的研究表明 04 是少突胶质细胞的标志物，在整个发育期均可观察到其表达。成年的嗅鞘细胞膜表面可检测出微量的 04。但不是其表达的，可能是粘附在其轴突膜表面的片段14 。总之在胚胎发育早期 OECs 免疫特性类似SCs，而在发育晚期又倾向于 AC
10、s。3成年期 0ECs 膜类分子的表达包括细胞粘附分子和轴突生长分子两大类，前者如细胞粘连分子 Ll、层粘连蛋白(LN)、纤粘连蛋白(FN)、神经细胞粘附分子(neural cell adhesion mlolecule，NCAM)。后者包括有血小板源性生长因子(PDGF)、神经肽 Y 和 S1001,5 。某些膜类分子在 OECs 分布具有特征性，VEGF和 FGFR1 仅表达在 OECs 筛孔外与轴突接触的部分，E-NCAM 和 P75 仅在嗅神经外层的 OECs 形成的胶质细胞界膜上表达，而嗅神经内层近基底膜的胞膜表达 NPY和 TROY3 。OECs 表达的蛋白质包括、胶质源性神经营养
11、因子( ial cell line derived neumtrUphic factor，GDNF) 、波形蛋白 (Vimentin) 、睫状神经营养因子(CNTF)、PDGF、神经肽 Y、和 S100、神经营养素(NTs) 、Laminin，促轴突生长因子及细胞粘附分子，神经生长因子(nerve growth factor,NGF)、脑源性神经子 (BDNF)等。可能是促进神经再生的关键15 。细胞体内可表达的平滑肌 肌动蛋白是 OECs 与 SCs 区别的重要生物学标记物。荧光电镜显示其产生的细菌和病原体相关的分子结构激活的核因子 kappaB 和膜表面分子 O4 与一些细菌配体应答从而发
12、挥中枢神经系统抗感染免疫作用16-17 。2.2 体外研究 0Ecs 抗原表达特异性体外培养时根据取材时间取材部位和培养条件的不同 0Ecs 抗原表达相应的特异性。取材于任何时期大鼠体外培养的细膜表面均高表达 MHC-1 分子和中等表达 MHC-2 分子,但未发现髓磷脂酸碱性蛋白(MBP)分子表达18 。新生期大鼠 OECs 在体外培养时,中间丝含有 Vimentin 和 nestin，膜上有神经细胞黏附因子，产生 S-100，并且被抗体 Ran2，A5E3，O4，7B11 所标记。无论在胚胎期、新生儿期还是成年期，GFAP 均呈阳性反应.OECs 对 A2B5。而 ACs恰相反9 。新生大鼠
13、的 OECs 分别在含 Hrgpl、Forskolin 的无血清培养基中培养 10 天后改为含血清培养基显示 P75 和 GFAP 表达均保持不变，而 O4 表达消失：同时 NCAM 在含血清的培养基中几乎不表达，bFGF-2 和 Forskolin 可诱导 NCAM表达，HrgBl 不能诱导 NCAM 表达3 。成年大鼠的 OECs 在体外培养时，其表型和长期培养的新生大鼠相似。在含血清培养基中一些细胞的中间丝表达 GFAP，膜表达 PSA、低亲和力 P75，S100、ErbB1-2-3 受体等，但 ErbB4 受体阴性19 。所有的嗅鞘细胞不再被抗 CD3A2B5，HNK-1，所标记，而在
14、血清去除后膜开始表达 GFAP。在含有血清的培养基培养时所有细胞的中间丝都表达 Vimentin 且不被 ED-1，oX2，Ran-2，HNK-1，MAP2 标记。免疫组化技术证实培养的成年大鼠的嗅鞘细胞能表达 NGF 、BDNF、GDNF 及促轴突生长因子。取材于嗅球的培养细胞中 GFAP 和髓鞘蛋白均为阳性的则是 OECs。嗅黏膜源性的 OECs 除了具有脑源性OECs 的特性以外，还能表达一些重要的蛋白质 CD44，P200，NG2，PACAP 及 CREB等结合蛋白。 OECs 纯化培养时 S100，P75 成强阳性细胞对 GFAP 标记较敏感。OECs 和 SCs 均对 Ll 和 P
15、75NTR，S100 呈阳性免疫反应，但 OECs 表达 GFAP，SCs则不表达。两者均微量表达 HNK-1，但通过调整培养条件可上调 HNK-1 或下调P75 表达20 。OECs 与脊髓背根神经节神经元或嗅球组织混合培养，OECs 会联络神经元并合成鞘磷脂如 MBP，但单独培养条下不能诱导 MBP 合成。提示仅在一定的培养环境中尤其是与神经元取得联系后才会启动相关基因，促进髓鞘蛋白乃至髓鞘的合成。在相当长时间内因为缺乏 MBP，这提示 OECs 可能在移植之初不太可能受到自身免疫系统的攻击18 。以上发现表明离体 0ECs 不但具有可变的形态，而且存在不同的抗原表达，均依赖于培养环境的变
16、化。体外 0Ecs 与大肠4杆菌共同培养发现其体内可合成一氧化氮从而发挥抗菌作用17 。此外研究发现人 OECS 体外培养时 HLADR、 CD80、CD86、CD40 和 CD40I 均为阴性。而上述抗原是免疫排斥反应发生的最重要的信号分子，这提示 OECs 可能是一种免疫缺陷细胞在体外有诱导细胞移植免疫耐受性的作用。目前体外培养证实 OECs 表达的多种神经营养因子不受其形态变化影响这一特点有利于展开对 0ECs 分泌的各种神经营养因子、细胞外基质的基础和临床研究5，12 。总之，通过对 OECs 的可塑性研究，可能揭示其超出其在正常嗅觉系统的作用的多种功能。现在有很多的实验证据表明 0ECs 治疗脊髓及外周神经损伤，脱髓鞘疾病，运动神经元病等有广泛的应用前景。【参考文献】Tumer CP;Regulation of the low affinity receptor for never growth fa
