小鼠增龄与胸腺微环境临床医学论文.doc

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小鼠增龄与胸腺微环境_临床医学论文【摘要】目的观察增龄过程中小鼠胸腺微环境中胸腺上皮细胞、巨噬细胞的形态学改变以及微环境中与胸腺衰老相关的细胞因子白介素(IL)6的变化情况，进而判断胸腺微环境的变化与鼠龄的关系。方法运用HE和电镜方法对1、6、12和16月龄小鼠胸腺形态进行观察；用免疫组化方法对四种不同月龄小鼠胸腺微环境中IL6的表达情况进行分析。结果随着小鼠的增龄，胸腺微环境主要表现为胸腺上皮细胞不同程度的破坏和巨噬细胞的增多。不同月龄小鼠胸腺微环境中IL6的分泌强度不同。结论小鼠胸腺微环境随鼠龄增长变化明显。胸腺微环境中IL6表达强弱与小鼠鼠龄增长呈正相关。【关键词】胸腺；增龄；IL6；小鼠胸腺微环境由胸腺基质细胞（thymic stromacell，TSC,包括上皮细胞、巨噬细胞、成纤维细胞等），细胞外基质（ECM）以及它们所分泌的可溶性分子组成，微环境为胸腺T细胞的分化和发育提供了最适宜的生存环境〔1〕。小鼠增龄相关的退行性改变势必要影响到胸腺微环境的功能。本实验旨在通过一些实验手段来观察小鼠增龄过程中胸腺微环境的改变以及与胸腺衰老相关的细胞因子白介素(IL)6的表达情况。1材料与方法1.1动物1、6、12和16月龄BALB/c小鼠各10只，由哈尔滨医科大学第二临床医学院实验动物中心提供。1.2方法1.2.1试剂和仪器免疫组化采用兔抗小鼠IL6抗体（上海申能博彩生物科技有限公司），SABC试剂盒（武汉博士德公司）。冰冻切片机、MIAS医学图像分析管理系统以及H600透射电子显微镜（哈尔滨医科大学）。1.2.2取材取前述4组BALB/c小鼠，均颈椎离断处死，颈动脉放血，快速取出胸腺。每只小鼠两叶胸腺分别置于4%多聚甲醛固定液和2.5%戊二醛固定液中，用于冰冻切片及电镜标本的制作。1.2.3冰冻切片胸腺用PLP液固定6～12 h，蔗糖梯度，OCT包埋，然后进行冰冻切片，厚4μm，用于HE染色和免疫组化实验；免疫组化染色（ABC法）采用兔抗小鼠IL6抗体作为一抗，SABC试剂盒，DAB显色，光镜观察。阴性对照用PBS代替一抗。免疫组化结果应用MIAS医学图像分析管理系统进行图像采集及分析。每张切片随机计数10个视野的阳性目标数、面密度和数密度，取其均数。1.2.4半薄、超薄切片法取新鲜组织标本1 mm×1 mm×4 mm，置于4℃冰箱、2.5%戊二醛预固定液中2～4 h；再经过锇酸固定和常规电镜制作过程后进行定位、切片、醋酸双氧铀和枸橼酸铅铀双重染色，用H600透射电子显微镜观察、记录拍照。1.3统计学分析用SPSS10.0统计学分析软件进行组间比较，数据用x±s表示。2结果2.1胸腺微环境HE染色结果1月龄小鼠微环境中基质细胞较少，髓质中清晰可见上皮细胞相互交织成网状，胸腺细胞嵌入其中，皮髓界限清楚。随着增龄，退化先发生于皮质，胸腺细胞的减少使微环境中基质细胞相对增多；12月龄鼠的胸腺髓质已由斑点状连成一体，微环境中细胞外基质增多，上皮细胞发生形状改变；16月龄鼠胸腺皮髓界限不清，胸腺细胞明显减少，微环境中的上皮细胞网状结构有破坏，不连续；细胞外基质明显增多，可见大量的成纤维细胞。见图1。2.2微环境中细胞因子IL6的免疫组化结果1月龄小鼠可见IL6阳性细胞在胸腺内广泛分布，髓质中较密集；皮髓交界和髓质处的阳性细胞胞体较大，呈星形多突起状、圆形或卵圆形，细胞之间可见一些阳性分泌物。随着增龄，胸腺细胞的减少使皮质中表达IL6阳性的基质细胞变得清晰，但仍呈散在分布；髓质中的阳性细胞已由斑点状连成一体，阳性细胞变得密集，有些阳性细胞呈强阳性表达。见图2。应用MIAS医学图像分析管理系统对4种月龄的小鼠进行免疫组化阳性结果分析可见，IL6随鼠龄增长而增多，但从6月龄组开始增多不很明显。见表1。表1小鼠不同月龄组的阳性目标个数、面密度、数密度值(略)2.3透射电镜结果1月龄组小鼠基质细胞处于正常状态。微环境中吞噬细胞少见。皮质区的网状细胞核大，呈圆形，可见少量的溶酶体，网状细胞的膜结构改变不明显，粗面内质网呈扩张状态，颗粒清晰，蛋白质合成功能良好；髓质区网状上皮细胞胞体较小，有突起，核形较不规则，异染色质较多，胞质电子密度较高，细胞器发育良好，有较多的游离核糖体。12月龄组微环境中细胞出现损伤现象，但损伤程度较小。网状上皮细胞内细胞器较少，偶可见线粒体嵴断裂，空泡样变，内质网扩张、脱颗粒，高尔基扁平囊崩解，运输小泡消失，胞质内脂质颗粒也有所增加，还可见一些空囊泡；该组网状上皮细胞可见核膜下有染色质的轻度边集现象，坏死的上皮细胞增多，其胞内出现大量的脂滴；吞噬细胞吞噬淋巴细胞的数量增多，形成胞质内残体，溶酶体的体积也增大。16月龄组小鼠微环境破坏程度明显大于前两组，细胞间质的密度降低。坏死的网状上皮细胞增多，导致上皮细胞数量减少。未破坏的上皮细胞体积缩小，细胞核染色质呈块状散布于核内，细胞内的膜结构明显减少，残存的线粒体出现空泡样变性；吞噬细胞数量增多，可见部分吞噬细胞崩解现象，其质膜和细胞内膜破碎裂解，有大量溶酶体残存。见图3。基质细胞中的成纤维细胞明显多于以上两组。3讨论在小鼠增龄过程中胸腺微环境的细胞组成会发生一定改变。本研究主要观察的是胸腺微环境中上皮细胞和巨噬细胞以及细胞因子IL6随鼠龄增长的变化情况。随着鼠龄的增长，胸腺发生退化最显著的改变是胸腺内胸腺细胞数量的减少，微环境中上皮细胞损伤、网状结构消失以及可溶性因子的减少，这些都可以表明胸腺的退化使细胞分化成熟必不可少的微环境遭到破坏〔2，3〕。目前对微环境中另一重要成分巨噬细胞在增龄过程中变化情况还有很多不同观点，本实验通过光镜、电镜全面观察得出巨噬细胞的数量是随鼠龄增加而增加的结论。由此可见，不是所有的基质细胞都表现为破坏和数量减少，巨噬细胞除在增龄这一过程中对T、B细胞的辅助协同作用无明显变化，识别和提呈抗原的能力有所下降以外，主要表现还是细胞数量的增多、吞噬和分泌功能的活跃，这可能是一种代偿性反应。该细胞通过数量的增多，功能的活跃来清除大量的凋亡、坏死的胸腺细胞和胸腺基质细胞。以上这些都说明随着鼠龄增长，胸腺微环境中的基质细胞组成会发生一定改变，这也许正是细胞因子表达改变的关键因素所在。关于增龄过程中胸腺微环境的改变与衰老的关系还有待深入研究。细胞因子是胸腺微环境中的重要组成部分，它不仅可以调节胸腺细胞发育，而且可以参与维持胸腺微环境的完整性。IL6是一种具有广泛免疫调节作用的细胞因子〔4〕，它可由正常的组织细胞产生，如T细胞、B细胞、单核细胞、成纤维细胞。许多有关中枢免疫器官胸腺的研究表明，IL6参与胸腺细胞的增殖与分化。关于胸腺中细胞因子的研究目前主要集中在体外培养的胸腺上皮细胞、树突状细胞、巨噬细胞系中，而这些被研究的因子当中IL6的产生比较广泛，它可由位于胸腺皮髓质区的不同的胸腺基质细胞系产生，并且表现出分泌量的不同，但是IL6在小鼠胸腺体内条件下究竟是由何种细胞产生的报道甚少。由于胸腺中不同部位的基质细胞组成不同，细胞因子的产生情况也不尽相同，这可能是与T淋巴细胞发育不同阶段相对应的。本实验通过免疫组化方法显示，胸腺的IL6产生细胞虽然广泛，但无论皮质还是髓质的胸腺细胞均不产生IL6，IL6的产生细胞主要集中在皮髓交界和髓质中的有较多突起交错成网状的上皮细胞和巨噬细胞，有的成纤维细胞和内皮细胞也呈阳性反应，而皮质中的阳性细胞却较少见，这和以往所研究的体外细胞系产生的细胞因子的情况相一致，而与某些研究结果有所不同〔5〕。有报道指出，给小鼠静脉注射IL6，观察该因子是否可诱导胸腺急性萎缩，结果证实该因子可促进胸腺萎缩，并且伴随皮质胸腺细胞的丧失。对正常已萎缩的胸腺组织也有分析表明IL6 mRNA水平是随鼠龄增长而增高的。本实验通过形态学手段观察发现，小鼠胸腺中IL6的表达与鼠龄增长呈正相关，这为小鼠胸腺微环境中IL6参与胸腺萎缩的调控提供了形态学依据。IL6在胸腺中的产生细胞已经证实了主要为胸腺上皮细胞和巨噬细胞，在增龄过程中胸腺上皮细胞是逐渐被破坏的，自然它所产生的细胞因子（包括IL6）应该是减少的，而IL6的总体趋势是增多，这与巨噬细胞随鼠龄增长而增多且功能活跃密不可分，所以，小鼠在老龄时IL6的分泌主要与巨噬细胞有关。【参考文献】1魏守礼，张英杰.小儿胸腺肥大猝死10例尸检报道〔J〕.诊断病理学杂志，2002；9（6）：3379.2耿素霞.胸腺功能及其测定方法的研究进展道〔J〕.免疫学杂志，2002；21（5）：42730.3朱喜科，王振宇，鲁阳.老龄小鼠胸腺内皮细胞的变化〔J〕.解剖科学进展，2008；14（1）：247，31.4冯继明，吴江声，陈慰峰，等.小鼠胸腺细胞株MTECB自发产生低水平IL6〔J〕.解剖学报，1995；26（3）：41820.5陈东，山岸舞，曾我浩之，等.IL6阳性细胞在小鼠胸腺内的定位〔J〕.解剖学杂，2002；25（6）：5225.