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黄体生成素和卵泡刺激素在大鼠垂体前叶的细胞共定位研究

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黄体生成素和卵泡刺激素在大鼠垂体前叶的细胞共定位研究黄体生成素和卵泡刺激素在大鼠垂体前叶的细胞共定位研究 第 28 卷 第 1 期V o l. 28, N o. 1 解剖学报 1997 年 1 月 . 1997A C TA A N A TOM ICA S IN ICA J an 黄体生成素和卵泡刺激素在大鼠垂体 3 前叶的细胞共定位研究 郝建明陈实帄刘帄张帄 王莎丽阎月敏董红燕陈克铨 ( ) 中国医学科学院基础医学研究所 中国协和医科大学基础医学院, 北京 100005 () () 为探讨卵泡刺激 与黄体生成生素 分泌及基因表达与调控用抗人 2亚单位单F SH L H L ...
黄体生成素和卵泡刺激素在大鼠垂体前叶的细胞共定位研究
黄体生成素和卵泡刺激素在大鼠垂体前叶的细胞共定位研究 第 28 卷 第 1 期V o l. 28, N o. 1 解剖学报 1997 年 1 月 . 1997A C TA A N A TOM ICA S IN ICA J an 黄体生成素和卵泡刺激素在大鼠垂体 3 前叶的细胞共定位研究 郝建明陈实帄刘帄张帄 王莎丽阎月敏董红燕陈克铨 ( ) 中国医学科学院基础医学研究所 中国协和医科大学基础医学院, 北京 100005 () () 为探讨卵泡刺激 与黄体生成生素 分泌及基因表达与调控用抗人 2亚单位单F SH L H L H Β 摘要 克隆抗体和抗人 2亚单位单克隆抗体进行免疫细胞化学定位的研究。 通过连续切片免疫酶技术, F SH Β 免疫细胞化学双标记及电镜免疫金双标记技术, 在大鼠垂体前叶进行 和 的免疫细胞化学共定 F SH L H (()) 位研究。结果表明: 存在着棕 显色示 、蓝 显色示 及棕蓝混合染色细胞; 电镜免疫金 DA B F SH CN L H ( ( )( ) 双 标记发现分别被 15金粒 示 、10示 及被 15、10金粒同时标记的 3 种细胞 另nm F SH nm L H nm nm ) 文报道; 光镜连续切片染色亦发现 阳性、阳性及 2双阳性 3 种细胞。因此可以确定垂体F SH L H F SH L H () ( ( )) 前 叶存在 3 种促性腺激素 细胞, 即 细胞 只含 、细胞 只含 和 2细胞GT H F SH F SH L H L H F SH L H ( )既含 又含 。 本文对垂体前叶 细胞存在着 3 种激素基因表达形式的可能原因进行了探 F SH L H GT H 讨。 关键词 黄体生成素 卵泡刺激素 垂体前叶 细胞共定位 大鼠 () () () 四 十多年来, 关于黄体生成素 和卵泡刺激素 是由同一种促性腺激素 细胞 L H F SH GT H 分泌还是由不同 细胞分泌的问, 实际上也就是 细胞起源的问题, 已从组织形态学、免 GT H GT H 疫细胞化学、分子生物学等方面进行了探讨, 但至今仍有很大争论。和 在人类生殖调控中F SH L H 1 占据中心地位, 它们一方面与性腺内各自受体结合, 直接参与性腺功能的调控, 另一方面又接受中枢神经系统和内分泌系统的调节。随着 分泌和基因表达调控研究的深入, 彻底澄清 和 GT H L H 的细胞起源, 就是一个必要的前提。 本研究采用抗 2和抗 2单克隆抗体进行免疫细 F SH ΒL H ΒF SH 胞化学定位的研究, 论证了垂体前叶存在着、和2种促性腺激素细胞, 为进一步探 3 L HF SH L H F SH 讨 和 分泌及基因表达与调控, 揭示生殖生理规律, 提供了新的资料和思路。F SH L H 材料和方法 11 实验动物 正常成年雄性大鼠, 体重 250, 300, 由中国医学科学院动物所供应。W ista r g 21 主要试剂和仪器2 1121 () 抗 2单克隆抗体 亲和常数 1. 42×10, 与 、无交叉反应和抗 2单 ΒL H L m o lF SHT SH ΒF SH 821 () 克隆抗体 亲和常数 2. 5×10, 与 、无交叉反应均由本课题组自行制备。戊二醛、多 L m o lL HT SH ( 聚甲 醛 及 大 鼠 购 自 美 国 公 司, 二 氨 基 联 苯 氨 3, 3′222PA P S igm a D iam ino B en zid in eT e t rah y2 () ) 及 42氯212萘酚 42212购自瑞士 公司, 显微摄片系统 , , d ro ch lo r ideDA B C h lo ro N ap h tho lCN F lu k a 为日本 产品。O lym p u s 31 连续切片及光镜免疫双标记 3 ()国家自然科学基金资助课题 . 38970737, 39200128 N o 3. 1 光镜标本制作: 断头处死大鼠, 取出脑垂体, 液固定 6, 8, 梯度酒精脱水, 二甲苯透 Bo u in h 明, 石蜡包埋。连续切片的厚度为 3, 用于免疫双标记的切片厚度为 6为防止染色时脱片, 均 , Λm Λm 裱贴于用甲醛明胶涂过的干净载玻片上。 3. 2 染色过程 () ( ) ( ) ( )3. 2. 1 免疫细胞化学单染: 1脱蜡到水, 2浸洗 10, 310% 正常羊血清 10, 4 PB S m in m in () ( ) ( ) 5, 52甲醇 30以去除内源性过氧化物酶, 65, 72100 5 PB S m in H 2O 2 m in PB S m in T r ito n X m in ( ) ( ) ( ) 以增强抗体穿透力, 81% 正常羊血清封闭 10, 9加入第一抗体, 1021% 正常羊血清m in PB S ( ) ( ) ( ) ( ) 10, 11加入第二抗体羊抗鼠 21% 正常羊血清 10, 13复 1: 5015, 12m in IgG m in PB Sm in PA P ( ) ( ) ( ) ( ) 合物 1: 100 25, 14 盐 缓 冲 液 , 7. 6 5, 15 加 入 底 物 m in T r is t r is b u ffe r sa lin eTB S pH m in () ( ) ( ) 2溶于 0. 05ƒ7. 6 中反应 5, 16浸洗 10, 17苏木素衬染, DA B H 2O 2 m o lL TB S pH m in TB S m in () (18脱水、透明、封片、光镜观察。本实验中鼠抗人 2单克隆抗体 1: 5000 稀释, 4?孵育 18; 鼠 ΒL H h抗人 2单克隆抗体 1: 1 500 稀释, 4?孵育 40; 为作连续切片观察, 相邻的两张切片分别加入 ΒF SH h )不同的第一抗体。 3, 4(() ) ( ) 3. 2. 2 免疫双标记染色: 上述 1, 8同免疫细胞化学单染程序 1, 8, 9加入鼠抗人 Β2 () ( ( ) ) ( )单克隆抗体 1: 1 500, 4?孵育 40; 10, 16同上述免疫细胞化学单染程序 10, 16, 17 F SH h () () () 羊抗鼠 。至此第一重染色完成。18梯度酒精脱水, 二甲苯透明, 空气干燥, 19多 1: 5015IgG m in ( () () ) ( ) 聚甲醛熏蒸, 80?5, 2010, 21, 26同上述免疫细胞化学单染程序 3, 8, 27加入鼠 h TB S m in ( ) ( ) ( ) 抗 人 2单克隆抗体 1: 5 000, 4?孵育 18, 2821% 正常羊血清 10, 29加入羊抗鼠 ΒL H h PB Sm in ( ) ( ) () () ( ) 21% 正常羊血清封闭 10, 31复合物 1: 10025, 321: 5015, 30IgG m in PB Sm in PA P m in TB S () () ( ) 7. 6 5, 33加入底物 2溶于 0. 05ƒ中反应 5, 34浸洗7. 6 pH m in CN H 2O 2 m o lL TB S pH m in TB S () 10。 至此, 第二重染色完成。 35甘油明胶封片, 光镜观察。m in 3. 2. 3 (( ) ) 对照实验, 共设立 6 组: 1正常小鼠血清 1: 5 000或 1: 1 500分别替代第一抗 NM S () (体 2或 2单抗。 2在免疫双标记染色中, 第一重染色时不加入底物 即不进行第 15 ΒL H ΒF SH DA B ) ( ) 步, 也不进行第二重染色的各个免疫反应 [ 即省去 27, 31步 , 直接进行底物 2反应, 以 CN H 2O 2 () 观察第一重染色的 复合物中过氧化物酶是否被失活。3在免疫双标记染色中, 第一重染色时PA P () ( ) 不加入底物 2即不进行第 15 步, 也不进行第二重染色的一抗孵育 即省去 27 步, 以观 DA B H 2O 2 ( ) 察第一重染色的第二抗体是否被封闭。 4在免疫双标记染色中, 第一重染色时不加入底物 2DA B ( ) ( ) 即不进行第 15 步, 也不进行第二重染色的一抗孵育和二抗孵育 即省去 27, 30 步, 直接H 2O 2 ( ) 进行 及底物 2反应, 以观察第一重染色的游离第二抗体结合位点是否被失活。 5吸 PA P CN H 2O 2 附实验: 2 倍工作液浓度的两种单抗各 100分别与高度纯化的抗原 或 各 1100, ƒΛlL H F SH ΛgΛg () 4?孵育 72后, 替代染色程序中的第一抗体。 6在免疫双标记染色中, 第一重染色时以正常小鼠 h 血清替代 2单抗, 第二重染色照常, 以提供纯蓝色单染对照; 同样, 第一重染色照常, 第二重染 ΒF SH 色时, 以正常小鼠血清替代 2单抗, 以提供纯棕色单染对照。ΒL H [ 5, 6 ] 41 细胞计数与统计 在高倍镜下, 从切片上随机选择 30 个视野, 进行观察并摄片, 计数被苏木素染核的所有细胞和 免疫反应细胞。在连续切片中, 计数双阳性及单阳性的细胞数; 并计算 阳性细胞中所含 的 F SH L H 细胞的比例, 阳性细胞中所含 细胞的比例, 再用 检验考察与前人报道的结果异同。L H F SH t 在免疫双标记染色的切片上, 计数 单阳性、单阳性及 和 双阳性细胞, 计数它 L H F SH F SH L H 们各自在总阳性细胞中所占比例。 郝建明等 1 黄体生成素和卵泡刺激素在大鼠垂体前叶的细胞共定位研究 1 期?55? 结果 11 对照结果 () 1. 1 用正常羊血清替代第一单抗, 结果不见任何阳性染色 图 1。 ()()() 1. 2 对照实验 2、3、4的结果也不见任何阳性染色。说明前一重染色的 酶活性被消除,PA P 一抗和二抗的游离结合位点被封闭或失活。 1. 3 吸附实验的结果显示: 抗人 2单克隆抗体中加入人 抗人 2单抗中加入人 , , ΒL H L H ΒF SH F SH 都能强烈抑制免疫反应; 相反, 抗人 2单抗中加入人 或抗人 2单抗中加入人 均 , , ΒL H F SH ΒF SH L H 对染色结果无影响。 () () 1. 4 对照实验 6的结果, 只显示出一种颜色: 蓝色或棕色 图 3, 4。 21ƒ免疫反应细胞L HFSH ƒ免疫反应细胞, 在垂体前叶的分布比较均匀, 以血窦周围最多。其中, 阳性细胞在 L H F SH L H 垂体的分布比 阳性细胞更均匀, 几乎遍布于前叶的所有区域, 而 阳性细胞在前叶周边略F SH F SH 多, 在中央略少; 所有的 阳性细胞的免疫染色强度比较一致, 而 阳性细胞的免疫染色或较 L H F SH 强, 或较弱。 相邻切片上清楚地显示两种抗原大都在同一细胞出现, 但个别细胞内只存在一种抗原。即绝大部分的 或 阳性细胞是同时含 和 的 2双激素细胞, 只有很少一部分是只 F SH L H F SH L H F SH L H ()含 或只含 单激素细胞 图 5, 6。F SH L H ( )双标记的免疫细胞化学反应结果 图 2。 反应结果清楚地显示出 3 种细胞: 纯棕色显示 F SH的 单激素细胞, 纯蓝色显示 单激素细胞, 棕蓝混合染色显示含 和 的 2双 F SH L H F SH L H F SH L H 激素细胞。 根据 和 含量的不同, 双激素细胞中, 颜色偏棕的称为‚丰富的细胞?, 颜色F SH L H F SH 偏蓝的称为‚丰富的细胞?。 镜下可见, 双激素细胞在前叶周边分布略多, 而单激素细胞则较多 L H 分布在中央区。 31 细胞计数 计数结果表明, 阳性细胞中同时呈现 2阳性的占 95. 9% , 阳性细胞中同时呈22ΒF SH ΒL H ΒL H 5 的结果对比, 有显著性差异, 见附表。现 2阳性的占 85. 8% , 与 ΒF SH D ada 垂 体 前 叶 2阳 性 细 胞 和 2 , 分 别 是 3. 8% 和阳 性 细 胞 占 前 叶 全 部 细 胞 的 百 分 比ΒF SH ΒL H 4. 0% 。 大鼠中同时含 和 的 细胞占 细胞总数的 80. 2% , 单阳性细胞和 单阳 F SH L H GT H GT H F SH L H 性细胞分别占 细胞的 5. 6% 和 14. 2% 。GT H 的 2阳性细胞及含 2的 含 2附表ΒL H ΒF SH ΒF SH 讨论2阳性细胞统计结果 ΒL H T ab le P e rcen tage s o f F SH ce lls tho se co n ta in 11 大鼠垂体前叶 和 的存在方式 L H FSH L H and v ice ve r sa 从免疫细胞化学单染的结果看, 阳性 L H 其中 阳性率 其中 阳性率 L H F SH 细胞比 阳性细胞在垂体前叶的分布更均F SH ra te o f L H ra te o f F SH po s it ive s ta in ing po s it ive s ta in ing 匀, 前者分布于前叶所有区域, 后者则以周边分3阳性细胞 ( ) 100% F SH 9519% 9816% 布略多, 中央分布略少。免疫双标记染色反应的 F SH po sit ive ce lls 结果表明, 2双激素细胞在周边分布较 F SH L H 3100% ( ) 阳性细胞8518% 89% L H 多, 单激素细胞在中央分布较多, 这一结论与 L H po s it ive ce lls 7 所见一致。 通过单染和双标记染色,N ak an e3 < 0. 05 括号内为1的结果 P M O D ada < 0. 05 . P B rack e t s is th e re su lt s f rom M OD ada 可以认为, 在垂体前叶周边 细胞中, 和 细胞共存于同一细胞中。 GT H F SH L H 60 年代初期, 人们认为 和 分别由两种不同的细胞分泌, 即‘一种细胞一种激素’学F SH L H 6, 89 说, 一种促性腺细胞只合成一种激素。 近 40 年来, 随着免疫细胞化学的发展, 等又 N ak am u ra 10 提 出了‘两种激素一种细胞’学说, 即每个促性腺细胞均有 和 的免疫反应性。 、 F SH L H G iro d 11 等则认为, 除了存在同时合成 、的 2细胞外, 还存在只合成 的 D ach eu x L HF SH L H F SH F SH F SH细胞及只合成 的 细胞, 即‘两种激素三种细胞’学说, 该论点在近 20 年中占主要地位。 在L H L H 人及大鼠、猪、猴、羊、狗等哺乳动物中 和 共存于同一 细胞已有报道。本研究F SH L H GT H 结果支持 和 可在同一 细胞共存的论点, 但有两点与前人工作不同。第一, 本研究采 F SH L H GT H 用的抗体为特异性的抗 2和抗 2单克隆抗体, 这是迄今未见报道的。 1992 年以前所有报 ΒF SH ΒL H 12 道的共定位研究均采用抗血清, 1992 年 利用抗 2单抗和抗 抗血清进行免疫双K um a rΒF SH L H 13 标记, 1993 年苑普庆报道用抗 2单抗和抗 2抗血清进行免疫双标记。我们的实验 2 ΒL H ΒF SH ΒL H ( ) 单抗与 F SH 及 T SH 均无交叉反应, 抗 Β2F SH 单抗与 L H 及 T SH 亦无交叉反应 待发表, 而抗血 清的交叉反应则一般是难免的。 无疑, 单抗比抗血清有极大的优越性。 第二, 我们的结果还证实了 和 共存方式的异质性, 大鼠垂体前叶的 细胞中, 和 可在同一 细胞中 F SH L H GT H F SH L H GT H 存在, 也可在不同的 细胞中存在; 即使在同一细胞中, 和 存在的含量和分布上也有 GT H F SH L H 不同, 即所谓‘丰富的细胞’或‘丰富的细胞’。L H F SH 21 免疫双标记的特点 本实验采用同种动物间接 法进行免疫双标记, 即所采用的第二抗体 和 单抗均 PA P F SH L H 来自同一种系小鼠, 第二抗体也来自同一种系的动物如羊抗鼠 。其原理是: 第一重染色时, 一抗 IgG 与组织抗原结合后, 过量的二抗与之反应并封闭一抗的抗原位点; 这样, 第二重染色的二抗就不会 与之反应; 为避免过量二抗的游离抗原位点与下一重染色之一抗结合的交叉反应, 采用多聚甲醛熏 蒸处理, 使游离二抗的抗原位点失活。实践证明, 该方法颇具实用价值, 取得了理想的结果。本方法 () 中, 针对我们应用了同种动物的一抗、二抗 桥抗体及 可能产生的交叉反应, 设立了相应的多 PA P 组对照, 有效地否定了因非特异结合而产生的假阳性结果。 31 对垂体前叶 和 存在方式的进一步探讨FSH L H 我们对 和 在垂体前叶定位方式的研究, 目的不只是为了参加学术界的讨论。 垂体在 F SH L H 生殖轴系中处于中心的地位, 在生育调控中的作用至关重要。 和 作为垂体分泌的两种主F SH L H 要的促性腺激素, 它们的细胞起源与分化, 它们的基因表达与调控, 必须有个明确的定论, 这正是目 前生殖生物学和发育生物学研究的一个热点问题。 从 的基因表达与调控来说, 一些学者已发现 的 、亚单位在发育上并非同时出 GT H GT H ΑΒ 现, 和 , 某一 亚单位先表 亚单位一般先于 亚单位表达。推测 亚单位的表达也有先后ΑΒF SH L H ΒΒ达, 则在垂体前叶发现该单激素细胞, 随着细胞发育及周围环境如体液等的变化, 另一个 的 GT H Β 亚单位也开始表达, 因而可见双激素细胞。以上推测也是导出两种激素三种细胞的原因。至细胞分 化的某一时期, 一旦先表达的某一 亚单位基因彻底关闭, 细胞就演变为只分泌后一种激素的单激Β 14 素细胞。另有一些学者认为, 细胞也有可能类似胚胎干细胞, 或骨髓干细胞, 在发育早期具 GT H 有一定的全能性, 以后逐渐分化成 细胞或 细胞, 因而, 与性周期一样, 可以考虑 细胞 F SH L H GT H 也分期, 在不同时期, 其 的比例不同。ƒF SH L H 从细胞的起源和分化来说, 应该考虑到 表达调控不帄行的机制及其生理意义。 一些 ƒF SH L H 15 学者, 如 等已经注意到 中 亚单位对整个激素分子的组装、修饰及分泌至关重 G reen b e rg GT H Α 要。 对 亚单位的研究已经很多, 同时研究 、亚单位是今后工作的又一个可能方向。ΒΑΒ 郝建明等 1 黄体生成素和卵泡刺激素在大鼠垂体前叶的细胞共定位研究 1 期?57? 本文了我们在细胞水帄的工作。在亚细胞水帄的工作另文报道; 我们还拟将原位杂交技术与免疫细胞化学相结合, 从分子水帄上进一步验证我们的结果, 进而阐述 的基因表达与 ƒF SH L H 调控。两种促性腺激素 及可见于垂体前叶 3 种不同的促性腺细胞中, 很可能是因为, 这两 , F SH L H 种激素基因, 在细胞分化或功能变换过程中受不同因子作用, 而出现不同表达形式的结果。 收稿 1995- 09 修回 1996- 06 本文图 1, 6 见插图第 11 页 图 版 说 明 ) ( 1 方法对照, 用正常小鼠血清代替第一抗体染色, 呈阴性反应, ×400 下同图 () 图2 大鼠垂体石蜡切片免疫细胞化学双标记染色, PA P 法。 Β2F SH 单抗用 DA B 2H O 显色, 呈棕黄色 F ; Β2L H 单抗用 22 ()() CN 2H O 显色, 呈蓝色, L ; 棕蓝混合色的 F SH ƒL H 细胞 M 22 3, 4 石蜡切片的免疫细胞化学双标记染色对照实验。 以正常小鼠血清分别替代第一重染色的 单抗和第二重染 F SH 图色的 单抗。 图 3 显示 细胞, 呈纯蓝色; 图 4 显示 细胞, 呈棕黄色。 L H L H F SH 5, 6 相邻石蜡切片的免疫细胞化学染色。法, 2显色。图 5 为 2单抗染色结果, 图 6 为 2单抗 图PA P DA B H 2O 2 ΒL H ΒF SH 染色结果。 1 示 阳性的细胞; 1 示 阳性的细胞; 1 示 、均阳性的细胞 F F SH L L H M L HF SH E xp lana t io n o f f igu re s () 1 M e tho d co n t ro l. S ta in ing w ith no rm a l m o u se se rum NM Sa s th e f ir st an t ibo dy aga in st Β2F SH o r Β2L H. N ega2 F ig. ( )×400 . t ive reac t io nT h e sam e a s fo llow s2 . D o ub le imm uno sta in ing w ith PA P m e tho d o n p a raff in sec t io n o f ra t p itu ita ryT h ree d iffe ren t k ind s o f ce lls co u ld F ig. . " " 2; "" be iden t if ied th ro ugh co lo r d iffe rence sF show ing F SH ce lls sta ined in b row n deve lop ed w ith DA B H 2O 2L 4221222 ; "" show ing L H ce lls sta ined in b lue deve lop ed w ith ch lo ro nap h tho lM show ing F SH L H ce lls in b lu ish b row n co lo r . 3 23, 4 F igS ta ined by u sing th e NM S in stead o f ΒF SH F ig. Co n t ro ls o f do ub le imm uno sta in ing by PA P m e tho d. , . . 4 2, M cA bshow ing L H ce lls in b lueF igS ta ined by u sing th e NM S in stead o f ΒL H M cA b show ing F SH ce lls .in b row n 5, 6 Se r ia l sec t io n s imm uno sta ined by PA P m e tho d. D eve lop ed in DA B 2H O . Co un te r sta ined w ith h aem a to xy lin. F ig. 22. 5: 2; . 6: 2; " ": F igS ta ined w ith ΒF SH M cA bF igS ta ined w ith ΒL H M cA bF Po sit ive ce ll o f F SH fo und in . "": o ne sec t io n th a t w a s no t fo und in th e o th e r sec t io nL Po sit ive ce ll o f L H fo und in o ne sec t io n th a t w a s no t . "" .fo und in th e o th e r sec t io nM show ing T h e ce lls th a t sta ined fo r bo th ho rm o ne s 参 考 文 献 2136. . 2. . : , 1988: 851 H ad ley M EE ndo c r ino lo gyedE ng lew oo d C liff sN ew J e r seyP ren t ice H a ll Inc ( ) 2 王保君, 陈实帄, 陈克铨等. 在甲基纤维素半固体培养基上制备抗人黄体生成素中国医学科学院学报, 1992, 14 5: . 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