小胶质细胞研究动向与新型Iba1标签抗体

佐柳友规


◆前言


  中枢神经系统由神经细胞和神经胶质细胞组成。神经胶质细胞中包括:星形胶质细胞[1]、少突胶质细胞[2]、小胶质细胞[3]。其中小胶质细胞做为脑内免疫细胞,在脑病变或者损伤时快速感测神经障碍并被活化。活化的小胶质细胞在数量与形态上有显著的变化并迁移到损伤部位,发挥多种功能,例如吞噬死细胞、促炎性细胞因子产量增加等,因此认为其参与了各种中枢神经系统疾病。由于小胶质细胞被活化时,在形态和功能上发生显著变化,在病变脑、损伤脑中的作用受到关注。随着近几年的体内成像技术的发展,小胶质细胞在正常脑中的作用也越来越明确。有报道指出观察到小胶质细胞的细小分支突起频繁移动、接触神经元突触等现象,认为静态型小胶质细胞也在脑内活动频繁。在大脑皮质的发育过程中,经过过度形成突触和之后除去部分突触,从而维持适当的突触数量。根据小胶质细胞对突触的接触,可能参与突触的形成和去除。本文中,阐述了小胶质细胞的作用,以及它与近年来备受关注的精神疾病的关系。

  另外,介绍了使用小胶质细胞的标志物Iba1抗体分子进行免疫组织染色的案例。



相关产品请点击

兔源Iba1抗体,无标签

兔源Iba1抗体,有标签

鼠源Iba1抗体,无标签,单克隆抗体(NCNP24)



◆小胶质细胞和精神疾病


  近年来,关于精神病患者的报道急速增长。这些疾病患者多为社会生活变得困难。研究发病机制及早期诊断和治疗已经迫在眉睫。包括自闭症(ASD)在内的发育障碍和精神分裂症,被认为是在脑发育过程中神经回路形成异常和维护神经功能的结构的故障是其病因之一。在灵长类动物,包括人类,突触的数量从新生儿期迅速增加,在儿童期达到峰值。过多的突触,在青春期在成为成人的过程进行“修剪”减少,发育成成熟的大脑。相比之下自闭症患者的突触形成中修剪过少,另一方面,有报道指出精神分裂症中突触修剪过多,同时还提出在出生后发育过程中突触数目变动方式异常与发病有关系。有报道指出在自闭症和精神分裂症患者的大脑中小胶质细胞的增加和炎症相关基因的表达增加(图1)[5-8]。从已有报道证实来看,给患者投放抑制小胶质细胞活化的Minocycline米诺环素对患者病情有改善作用。认为小胶质细胞影响的神经回路形成和功能维持与这些疾病的发病存在可能性。

  在我们的研究小组,正在开展的研究主要集中在普通狨猴。可以观察到狨猴的各种动作,诸如家庭生活,幼儿哺养,社会行为,交流等,被认为是理解人类社会脑功能尤其有用的实验动物。诸如药物代谢途径,生理学、解剖学特征,基因表达等都与人类相似,而且大脑皮层发育过程中的突触数目变动方式亦类似于人。因此狨猴被确认为是理解灵长类的功能性神经回路形成的有用实验动物。我们准备利用狨猴胚胎阶段进行丙戊酸暴露,制作自闭症模型的狨猴。了解小胶质细胞的病理对自闭症模型狨猴的作用,以及在今后的包括自闭症的精神障碍的发病机制和治疗法研究都起到引领作用。


2514721171586726.jpg


图1.关于自闭症谱系障碍(ASD)患者的小胶质细胞活化的增加

  通过使用示踪剂[11C]PK11195特异性结合活性化小胶质细胞的PET,显示出自闭症谱系障碍患者脑内的活血化小胶质细胞的增加。(文献8)



◆Iba1抗体免疫组化染色〜从啮齿类到灵长类动物〜


  Iba1(Ionized  calcium  binding  adapter  molecule 1)是在中枢神经系统中的小胶质细胞中特异性表达约17kDa的钙结合蛋白。Iba1抗体已被广泛用作小胶质细胞标记物,但最近Wako研发了带有生物素标记或红色荧光染料标记Iba1标签抗体我们使用小鼠和大鼠的脑切片,通过生物素标记的和红色的荧光标记的Iba1标签抗体进行免疫组织化学染色实验(图2)。结果表明,两种标记抗体也能对小神经胶质细胞狭窄的凸起处染色。此外发现生物素标记的抗体也可以用于狨脑切片。使用上述标记抗体在任何脑切片的动物种类,比使用第二抗体时产生的非特异性染色低,染色时间更少和步骤简短,期待其更多的使用用途。


2614722014848854.jpg

图2.使用标记抗体Iba1进行免疫组织化学染色


  确认在小鼠,大鼠,狨猴的大脑皮层,使用标记抗体可以对小胶质细胞狭窄的凸起处染色。

 


◆总结


  已指出小胶质细胞激活状态的作用,近年来的图像分析技术的发展,通过图像分析明确小胶质细胞是积极参与到正常大脑的机能维持和调节中。本文介绍的新的标签Iba1抗体,将有助于增加小胶质细胞研究的幅度。小胶质细胞具有很大的潜力,日后将会发掘出其他新功能和新作用。



◆致谢


  本文介绍的研究方法得到真鍋朋子一直参与合作进行,非常感谢其对本研究的帮助。

  [1] 星形胶质细胞,是哺乳动物脑内分布最广泛的一类细胞,也是胶质细胞中体积最大的一种。用经典的金属浸镀技术(银染色)显示此类胶质细胞呈星形,从胞体发出许多长而分支的突起,伸展充填在神经细胞的胞体及其突起之间,起支持和分隔神经细胞的作用。细胞突起的末端常膨大形成脚板(foot plate)或称终足(end foot),有些脚板贴附在邻近的毛细血管壁上,因此这些脚板又被称为血管足或血管周足,靠近脑脊髓表面的脚板则附着在软膜内表面,彼此连接构成胶质界膜(glia limitans)。

  [2] 少突胶质细胞的主要功能是在中枢神经系统中包绕轴突、形成绝缘的髓鞘结构、协助神经电信号的跳跃式高效传递,维持和保护神经元的正常功能。少突胶质细胞的异常除导致中枢神经系统脱髓鞘病变之外,还会导致神经元损伤或精神类疾病,甚至可以引发脑肿瘤。

  [3] 小胶质细胞(microglia)是神经胶质细胞的一种,相当于脑和脊髓中的巨噬细胞,是中枢神经系统(CNS)中的第一道也是最主要的一道免疫防线。小胶质细胞大约占大脑中的神经胶质细胞的20%。小胶质细胞不停地清除着中枢神经系统中的损坏的神经,斑块及感染性物质。无数临床上和神经病理学研究表明激活的小胶质细胞在神经退化类疾病的发病机理中起到十分重要的作用,如帕金森病多发性硬化阿兹海默症等。但是过多激活或失控的小胶质细胞会引起神经毒性。他们是促炎因子和氧化应激的重要来源,如肿瘤坏死因子(TNF),一氧化氮,白介素等有神经毒性的物质。

关注微信公众号及时获取最新资讯
生物微信号
化学分析微信号