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大鼠分泌期成釉细胞线状溶酶体的研究

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大鼠分泌期成釉细胞线状溶酶体的研究大鼠分泌期成釉细胞线状溶酶体的研究 第11卷第1期 2002年3月 中国组织化学与细胞化学杂志 CHINESEJOURNALOF}IIsToCHEMISTRYANDCYTOCHEMISTRY Vo1.11.No.1 Mar.2O02 大鼠分泌期成釉细胞线状溶酶体的研究 高洁石玉秀 (中国医科大学口腔医学院组织胚胎学教研室110002) [摘要]目的研究分泌期戚微细胞中,线状溶酶体的分布,探讨其在牙釉质形成中的 作用方法运用酶组织细胞 化学光,电镜技术进行制定和观察,并利用图像分析软件进行定量分析=结果在分 ...
大鼠分泌期成釉细胞线状溶酶体的研究
大鼠分泌期成釉细胞线状溶酶体的研究 第11卷第1期 2002年3月 中国组织化学与细胞化学杂志 CHINESEJOURNALOF}IIsToCHEMISTRYANDCYTOCHEMISTRY Vo1.11.No.1 Mar.2O02 大鼠分泌期成釉细胞线状溶酶体的研究 高洁石玉秀 (中国医科大学口腔医学院组织胚胎学教研室110002) [摘要]目的研究分泌期戚微细胞中,线状溶酶体的分布,探讨其在牙釉质形成中的 作用方法运用酶组织细胞 化学光,电镜技术进行制定和观察,并利用图像分析软件进行定量分析=结果在分 泌期成釉细胞中有线状溶酶体(y)的 分布,且分布的密度随日龄而不同结论分泌期成釉细胞中的线状溶酶体与牙釉质 的形成和矿化过程相关= [关键词]成釉细胞;线状溶酶体(Niy);大鼠 :中围分类号]R781.21[文献标识码:A STUDYOFNEMATOLYSOSOMESINSECRET0RYAMELOBLASTSOFRAT' GaoJie.ShiYuxiu (DepartmentStomato/ogy,~DepartmentofHistologyandEmbryology, China:ViedicalUniversity,Shenyang.110002ChZna) [Abstract]ObjectiveInordertostudythenematolysosomes(Nly)inameloblasts.MethodAC Pase histochemicalmethodwithlightandelectronmicroscopywasused.ResultTheresultsindicat ethe distributionofNlyinthesecretoryameloblastsofrats.ConclusionTheseNlymighttakeparti nthe synthesisandsecretionofthematrixofenamel,andparticipateinthetransportofcalcium. [KeyWords]Ameloblast;Nly(nematolysosome);Rat 成釉细胞(Ameloblast)是牙釉质的形成细胞, 在牙釉质的形成过程中具有重要的作用.对成釉细 胞的深入研究,将有利于我们认识牙釉质的发育机 制.探讨釉质发生异常的原因.线状溶酶体(Nly) 是一种能动的细胞器,可能参与细胞内的物质转 运0].研究已经,在成熟期成釉细胞中即有Nly 的分布.并且这些Nly与釉质基质的再吸收和降解 相关J,但对分泌期成釉细胞的Nly的研究尚少见 到.我们运用电镜酶组织化学技术研究分泌期成釉 细胞的Nly.以探讨其在牙釉质形成中的作用. 材料和方法 取生后1,3,6,9天的SD大鼠各5只.用乙 醚麻醉,多聚甲醛和戊二醛混合固定液灌注固定.取 双下领切牙的牙胚组织,在相同固定液中续固定2 [收稿日期]2001-07[修回日期]2001-12 (基金项目]国家自然科学基金资助(No399703833 :作者简介]高洁,女,(1966年),汉族,副教授. 小时,入0.1mol/L的二钾砷酸钠缓冲液(pH7.3) 4C过夜;运用冰冻切片技术制作光镜切片,并用 Gomori3的方法进行组织化学染色;电镜标本先进 行ACPase细胞化学染色,之后行锇酸后固定并制 成超薄切片;在光,电镜下观察切片标本. 利用图象分析仪和MetaMorph/Coolsnapfx/ AX70软件系统对光镜下成釉细胞的ACPase染色 强弱进行定量分析. 结果 lJ成釉细胞的一般结构特征:光镜下,在1天 日龄的大鼠,其下颌切牙的成釉器呈帽状,由内釉 上皮(成釉细胞构成),外釉上皮和星网状层组成, 成釉细胞呈柱状紧密排列成一层,细胞核位于细胞 的中部(图1);在3天日龄的大鼠,下切牙的成釉 器呈钟状,在内釉上皮和星网状层之间有中间细胞 层形成,成釉细胞的核逐渐远离基底膜移向靠近中 间层的一端,呈逆向极化,并且在成釉器的下方已 经有牙釉质基质形成:6天时可见釉质厚度增加;在 第l期高洁等.太良分泌期成釉细胞线状溶酶体的研究29 9天的标本上见未来牙尖部位的成釉细胞高度逐渐 变低一釉质厚度变化不明显.电镜下,成釉细胞的 胞体排列于基底膜上,胞核呈椭圆形,可见L,2个 桉仁,胞浆内有丰富的游离核糖体.在1天El龄的 大鼠成釉细胞中,细胞核位于细胞的中间,线粒体, 内质网和高尔基体等细胞器分布在核的上方,离基 底膜较远;3天时见细胞枝逐渐移向靠近中间细胞 层的一方,而随着成釉细胞的逆向极化.细胞器逐 渐增多并移向细胞核下方靠近基底膜处(图2).细 胞顶端向基底膜方向有Tomes'prosess形成. 2.酵组织细胞化学染色结果:光镜下不同日龄 的大鼠成釉细胞远端,均有ACPase阳性反应的棕 黄色颗粒沉着,这些阳性反应颗粒的沉积部位主要 位于成釉细胞的远端,或者说是靠近基底膜的一端, 且日龄不同酶反应阳性颗粒的浓度亦不相同,在1 天和6天日龄时染色相对较浅,而3天和9天日龄 者染色相对较深(图3,6),运用图象分析软件系统 进行测定和分析的结果(见1)显示,不同日龄大 鼠成釉细胞中ACPase含量差异显着(P<O.05). 表1不同日龄太鼠成釉细胞中ACPase含量测定 在电镜下,成釉细胞中ACPase阳性的高电子 密度的溶酶体多呈线状,沿细胞长轴排列(图7),有 的与高尔基复合体靠近(图8),有的位于细胞远端 的胞质内.同时见胞质内有小的分泌颗粒存在.有 些已经分泌到细胞外,其电子密度与Nly接近不 同日龄的大鼠成釉细胞中,Nly的数量也不同,在1 天日龄者较少见,以后渐有增多.3天时较多,后又 减少,6天时仅偶尔可见,之后又明显增多;在高尔 基体部分板层中亦见有酶反应颗粒沉积 讨论 已经证明,成釉细胞是牙釉质形成的关键细 胞】,而成釉细胞胞质中细胞器和顶端突起的变化 是成釉细胞的分化特征】我们的研究结果显示,光 镜下,随着大鼠日龄的增长,内釉上皮细胞的细胞 棱逐渐移向靠中间层细胞的一端,呈极化逆转现象, 在电镜下,这些细胞的细胞器也随着细胞核的逆向 极化而增多并发生移位,细胞远端冲长形成了指状 的Tomes'process,并且在光镜下见到有牙釉质基 质的形成,表明此时成釉器的内釉上皮细胞正逐渐 分化为具有合成和分泌功能的分泌期成釉细胞在 9天日龄时,我们看到,釉质的厚度较6天时变化不 大,而未来牙尖部位的成釉细胞的高度已有所降低, 表明此时牙冠部位的牙釉质已开始进人成熟期. 我们在研究中看到,光镜下成釉细胞的远端有 ACPase阳性反应颗粒沉着,电镜下也见到Nly的 分布,这表明在分泌期的大鼠成釉细胞中有Nly的 分布和活动,根据图象分析的结果,在不同目龄的 大鼠,成釉细胞的酶反应强度各不相同,而电镜下 Nly的数量也随日龄的不同而有变化,与图象分析 仪的测定结果,致,提示Nly的活动因大鼠日龄的 不同而变化0liver的研究提示大鼠腮腺和胰腺腺 泡细胞中的Nly与进人细胞内的外源性物质的降 解有关H,Yamasaki等则认为在大鼠牙龈结合上 皮中,Nly是酸性水解酶的载体0j,Salama等对大 鼠的成熟期成釉细胞Nly的观察结果提示,这些结 构与成釉细胞的内吞作用有关联可见,Nly的功 能是多种的.Sasaki通过对大鼠分泌期成釉细胞内 高尔基体的研究表明,发育完善的高尔基复台体和 高尔基体粗面内质网溶酵体系统(Golgi associatedendoplasmiereticulumlysosomeGERI) 与外源性物质的消化及釉质基质前体的形成有 关,Sasaka也提示成釉细胞中分泌颗粒的形成和 成熟即发生在GERI_l我们的研究结果显示,光 镜下不同日龄的大鼠成釉细胞的ACPase组织化学 染色的酶含量各不相同,呈先升高,后降低,又再 升高的变化过程,电镜下,这些成釉细胞中的Nly 的数量亦有相似的变化趋势,并且在胞质中有与 Nly密度相近的分泌颗粒,提示Nly参与了成釉细 胞的早期功能活动.Otsuji等曾报道,内釉上皮细 胞在伸长,极化并分化为前成釉细胞时,此细胞开 始合成釉质的基质,但并不分泌,此后,由于最初 矿化的牙本质的形成的诱导,成釉细胞才分泌釉基 质.Nanci等用免疫学定位的方法对分泌期成釉细 胞中的釉质蛋白进行检测,结果也发现,在大的溶 酵体样结构中,有釉质蛋白的标记物根据Araki 的研究结果,线状溶酶体可能参与细胞内的物质转 运,我们分析,在分泌期成釉细胞中,Nly数量的 逐渐变化过程,体现了其与釉质基质蛋白的合成和 向细胞外分泌以及牙釉质的成熟的密切相关,当釉 基质合成时,Nly逐渐增多,以转运已经合成的釉基 质;成釉细胞开始分泌釉基质后,Nly明显减少;而 中国组织化学与细胞化学杂志第11卷 当釉基质沉积完成,成釉细胞已趋于成熟时,釉质 的成熟过程开始.釉基质由成釉细胞重吸收或降解, NLy又增多.Slama等对成熟期成釉细胞的N1.y的 研究也提示,在釉质成熟早期,成釉细胞中的N[y 的数量明显多于成熟晚期这个结果与我们的结果 相符台.因此我们推测,分泌期成釉细胞中的N[y 可能参与了釉质基质的合成和分泌功能 根据文献报道,脊椎动物小肠吸收细胞中的溶 酶体与细胞内钙的稳态和钙的转运机制密切相 关,溶酶体和ACPase在有机基质钙化过程中起 作用Ds],而脊椎软骨的钙化也与溶酶体有关_]. Sasaki的研究证明,分泌期成釉细胞具有多种功能, 它们合成和分泌牙釉质基质,并行使再吸收功能,同 时与钙盐的活跃转运有关.而在成釉细胞分泌的 釉质基质中即存在着矿物盐的晶体,由此我们推测, 分布在分泌期成釉细胞中的NIy,可能与牙釉质形 成过程中矿物质的转运和釉质的矿化过程相关联. 参考文献 1]ArakiN,MatsubaraH.TakashimaY.eta】.Three— dimensionaldistributionofacidphophatase—positive thread—likestructuresnemato]ysosomes"inrat pancreaticexocrJnecells.ActsHistochemCytochem. 1989:22(5):585 C23NanciA,SlavkinHC.SmithCE.ImmunocytochernieM andradioautographicevidenceforsecretionand intracellulardegradationofenamelproteinsby ameloblastsduringthematurationstageof amelogenesisinratincisors.Ana1.Rec]987;217 (2):107 [3]GomoriG,eta】.MicroscopeHistochemistryPrinciple andPracticePressofUniversityofChicago,Chicago l952:l89 [43LundgrenT.,PerssonLG.?EngstromE.U.,eta】. Asecondaryionsspectroscopicstudyofthe elementalcompositionpatterninratincisordental enamelduringdifferentstagesofamelohlast dIfrentiation.ArchOra】Bio1.1998;43(11);841 [53KatchburianE,BurgessAM.Lysosomesandremoval ofbasallaminaofamelohlastsinearlystagesof odontogenesis.CellBio]lnt.Repl983Jun;7(6):.107 [6]OliverC.Cytochemlcallocalizationofacidphosphatase andtrJmetaphosphataseactivitiesinexocrineacinar cells.JHistochemCytoeheml980;28(1);78 [73OliverC.Endocyticpathwaysatthelateralandbasal ceI】surfacesofe~octineacina】1s.J(el1Bio11982; 95(1J:l54 [8jYamasakiA,NikaiH.1juhinN.eta1.Cytochemiea[ identificationoflysosomalsystemoftheratjunetiona[ epithelium.JPeriodontRes1985;20(6):591 [g]SlamsAH,ZakiAE,EisenmannDR.Tuhu】arly- sosomesinruffle—endedamelohlastsassociatedwith i~name1maturat1oninratinclsor.JHistochem Cytocbeml989;37(6):801 [1O]SasaklT.U】trastructureandcytochemistryofthe Golgiapparatusandrelatedorganellesofthesecretory amelohlastsoftheratincisorArch0ra1BioI.1983 28(10){895 [11]SasakaT.Synthesisandsecretionoftheenamel precusorbythekittensecretoryamdohlast.Acta. Anat(Base1)1984;120(3):98 (12]OtsujiW-TanaseS,YoshidaS.eta1.The jmmunohistochemicalIocalizationofinterferon一and granu]ocytecolony—stimulatingfactorreceptorsduring earlyamelogenesisinratmolars.ArchOralBio]. 1999{44(2):173 (】3]NanciA.KawaguchiH.-and.KogayaY.Ultras— truetura】studiesandimmunoloeallzationofenarrtl~1 proteinsinrodentsecretorystageameloblasts processedbyvariouscryofixationmethods.Anat Recl994;238(4){425 [14]JonesRG.,DavisW.LCalcium—containing ]ysosomesintheoutermantleepithelialceilsof Amhlema,afresh—watermo】luscAnatRecl982Ju1; 203(3):337 [15.3ChanJ.F.Y..andA.S.M.Saleuddin.Acid phophataseinthemantleoftheshell—regenerating snailHelisomaduryiduryi.Calcif.TissueRes.1974; 15(3):2l3 [163Mat$o:~awaT..andAndersonH.C.Phosphataseof epiphysealcartilagestudiedbyelectronmicroscopic cytocbemica[methods.JHistochemCytochem1971; 19(12){801 [173SasakiT.TakaglM,YanagisawaT,eta1.Structure andfunctionofsecretoryamelohlastsinename】 formation.CihaFoundSyrup1997}205:32 图版说明 图1大鼠牙胚中的成釉细胞十成釉细胞桉?成釉细 胞HE染色(X200) 图2大鼠成釉细胞的电镜结构N成釉细胞棱G高尔 基复台体E内质网(×50000) 图3,图61天,3天,6天和9天大鼠成釉细胞的ACPase 组化染色.可见阳性反应部位位于细胞棱下方 第l期高洁等大鼠丹泌期成釉细胞线状褡酶体的研究3l 靠近基底膜一端,1天和6天的标本染色较浅. 3天和9天的标本染色较探?成釉细胞十 ACPase阳性反应部位ACPase组化染色(× 400) 图7成釉细胞中线状溶酶体的电镜照片 (×65000) 图8成釉细胞中线状溶酶体的电镜照片 体Nly线状溶酶体(×80000) Nly线状溶酶体 G高尔基复合 EXPLANATIONOFFIGURES Fig.1Ameloblastsofrats十nuc[~usJrameloblast HE(×200) 800O0) Fig.3,6DistributionofACPaseinratanaelob[astsofl 一 ,3一,8一.and9-dayold.ThePositive rtionsofACPasewerea】1}ocatedatthe apicalpartofthecellsnearlytothebasement [nerftbrane.Itwasweakerinl—and6一dayold specimenthanin3一and9-dayoldspecimen ?ameloblast十PositivereactionofACPase ACPaseHistochemiealstaining(×400) Fig7Nlyinratanaelob[astNlynematolysosome(× 65000) Fig8Nlyinratame[oblastNlynematolysosomeG Fig.2U1?t?.fratame[oblastNnlusGGgol.(8000O) Ggolgi'scomplexEEndoplasmicreeticu[um(×
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