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大鼠表皮角化细胞分裂活性的拓扑学特征 |
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郑静怡 樊景禹 董志忠
(北京医科大学生物物理学系，北京 100083)
摘 要 为了探讨大鼠躯干背部皮肤表皮角化细胞的分裂活性是否因部位而有区别，常规石蜡切片和HE染色，通过核型观察计数分裂中期细胞。结果显示：在所研究的范围内，分裂活性随表皮的部位而异，分裂活性高低不同的角化细胞各自聚集成群，细胞群的大小约为10-3m数量级，大于已报告的变异尺度。而且在所观察的全部动物，在距背中线约10 mm处，均可看到1条与背中线大体平行的由低分裂活性细胞构成的细胞带。从比较解剖学看，这个部位相当于膀胱经经过的部位。结果提示，肾上腺素能神经末梢和缝隙连接的密集分布可能是这种表皮角化细胞分裂活性拓扑学特征形成的原因。
关键词 角化细胞 分裂活性 拓扑学 大鼠
细胞增殖受基因、生长因子、激素等多种因素的调控，其中很多环节仍然不清。在多细胞有机体内，不同部位的同一种组织细胞增殖活性可能不同，决定这种差异的因素称为位置信号(positional signals)［1］。对于位置信号本质的研究不仅有助于阐明细胞增殖调控这一复杂过程，而且在组织移植和肿瘤控制等方面可能具有实际意义。
表皮是研究位置信号的一个理想对象。因为：1.表皮覆盖于整个体表，不同位置的表皮局部环境各不相同；2.表皮角化细胞(主要是其中的基底细胞)处于不断分裂中，便于比较不同部位角化细胞增殖活性的差异；3.便于取材。迄今为止，有关表皮角化细胞增殖活性部位差异的研究仍然很不充分。Mackenzie［2］曾报告，角化细胞常以增殖单位形式存在，每个单位底部由10或11个基底细胞构成，增殖活跃的角化细胞主要位于单位周围。Lavker和Sun［3］报告，位于真皮乳头上板和表皮脊处的角化细胞分裂活性有明显差异。以上两种表皮角化细胞增殖活性差异的空间尺度均在10-4m的数量级，其形成的原因也尚待研究。本文报告了表皮角化细胞增殖活性随部位而变化的一种新形式，其空间尺度在10-3m数量级，并讨论了这种差异形成的可能原因。
材料和方法
实验所用皮肤取自雄性Wistar大鼠(重200～300g)。为便于观察，注射秋水仙素(华美公司)使细胞有丝分裂停止在分裂中期。秋水仙素于上午9～10点钟注射，剂量为0.4mg/100g体重。7～8h后，用3%戊巴比妥钠水溶液腹腔注射麻醉动物，并仔细剪除其躯干背部体毛。取材时考虑到：1.背中线两侧的表皮在结构和性质上应当是对称的；2.为便于切片，组织块不宜过大；3.根据比较解剖学，大鼠膀胱经线距背中线约1cm，应将其包括在观察范围之内。基于以上各点，每只动物仅取背中线一侧的皮肤，究竟取左侧还是右侧由抽签决定。具体做法是，由背中线开始向左(3只动物，No.1～3)或向右(6只动物，No.4～9)量取2cm，沿背中线方向在T7～L5间也量取2cm，划出面积为4cm2的区域，用手术刀片沿标记线取下皮肤。所取大块皮肤立即投入2%甲醛固定液中，并垂直于背中线，将其进一部切分成3等份，在背中线一侧的皮下组织中穿孔标记。在2%的甲醛固定液中固定4h，然后常规石蜡包埋。每只动物随机选取一块皮肤进行切片。切片方向垂直于背中线和皮肤表面，厚度8～9μm。一些动物(6只，No.1～6)的皮肤每间隔约0.3mm取1张切片，另一些动物(3只，No.7～9)的皮肤连续切片。连续切片的动物经抽签确定。经HE 染色后，在1 000倍的光镜下由背中线起始到皮肤另一端止，计数每80 μm长度表皮(在1 000倍下测微尺的长度)范围内处于分裂中期的细胞个数。由于切片的厚度和显微镜景深的限制，在一个焦面上只能看清一部分细胞。计数时，要轻轻调节显微镜的细调旋钮，将切片厚度范围内的所有分裂中期的细胞计算在内。所得数据用绘图软件Graftool 3.0～3.3绘图。上述动物编号仅为了便于结果的整理，并不代表动物接受实验的时间顺序。
结 果
经HE染色的大鼠背部皮肤切片如图1所示。此处表皮一般可清楚地区分出基底层、棘细胞层、颗粒层和角质层。有丝分裂中期的细胞显示为体积增大，核膜消失，并可见到呈团块或条索状的染色体。这些细胞多数见于基底层，少数亦可见于棘细胞层。
将每只大鼠所观察切片的数据合并，得到其在距背中线不同距离处每mm表皮中有丝分裂中期的细胞数的平均值，绘成直方图(图2)。由图2可见，所有大鼠都有1个分裂中期细胞数最低的位置，除第9只动物外，这个位置都在距背中线9～12mm的地方。统计结果显示，这一最低值邻近区域的分裂中期细胞数也都较低，和最低值没[1] [2] 下一页
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