神經(jīng)元標(biāo)記物

首頁>實驗材料和方法>神經(jīng)元標(biāo)記物神經(jīng)元標(biāo)記物PatimaTanapatPh.D.patimadottanapatatgmaildotcomPrinceton,NewJersey,UnitedStates譯者王秀英博士maryatlabomedotcom美國新澤西州普林斯頓合原研究有限責(zé)任公司(SynatomResearch)DOI日期更新:2013-10-19;原始版:2013-06-05引用實驗材料和方法2013;3:196簡介神經(jīng)元是大腦的基本信號組件。因此，一切嘗試從整體上了解大腦是如何工作的基本組成部分都要從研究功能不同的各類型神經(jīng)細胞開始。為此，免疫組化標(biāo)記已逐漸成為神經(jīng)科學(xué)家最有價值的工具之一。利用各種細胞組分的抗體，研究者能夠識別表達神經(jīng)細胞表型的細胞，而且，就其形態(tài)特征和特定蛋白表達收集信息。在下面的章節(jié)中，將討論可以區(qū)分不同神經(jīng)元細胞類型的方法。此外，由于能夠?qū)⑸窠?jīng)元和其他類型腦細胞區(qū)分開來非常重要，也會簡要描述這些其他類型細胞。最后，免疫組織化學(xué)作為一種工具用于檢驗神經(jīng)元群也會有討論，重點介紹最常用的標(biāo)記，以及在選擇一個標(biāo)記為一個特定的研究對象時一些關(guān)鍵的考慮因素。大腦的細胞神經(jīng)元神經(jīng)元由四個不同形態(tài)的部分構(gòu)成：細胞體（軀干）、樹突、軸突和突觸前末梢。這些高度特化的細胞結(jié)構(gòu)使它們能夠傳播電信號或動作電位，是神經(jīng)元之間通信的基礎(chǔ)。細胞體是細胞代謝的中心。它包含含有細胞DNA的細胞核和其他細胞器。從細胞體延伸出兩種突起。第一種類型，稱為樹突，接收傳入的信號，而第二種類型，軸突，輸出傳出的信號。通常情況下，神經(jīng)元有多個樹突。每個樹突反過來又都可以包含成千上萬的棘狀突起，是從其他神經(jīng)元的軸突輸入信號的節(jié)點。（應(yīng)該指出的是軸突也可能突觸于胞體或軸突上，盡管這種現(xiàn)象并不常見。）軸突從細胞體上叫做軸突丘的區(qū)域延伸出來，負責(zé)動作電位的傳播。它最終會分為幾個分支，終止于突觸。盡管突觸被說成是神經(jīng)元之間的接觸點，但細胞之間并不互相接觸，而是由稱為突觸間隙的結(jié)構(gòu)分隔開來。在每個軸突分支的末端是突觸前末端，其中包含充滿神經(jīng)遞質(zhì)的囊泡。當(dāng)一個動作電位到達終端，囊泡的內(nèi)容物被釋放到突觸間隙從而與突觸后細胞的進行化學(xué)通訊。神經(jīng)膠質(zhì)細胞除了神經(jīng)元，大腦也包含另一類稱為神經(jīng)膠質(zhì)細胞的細胞。神經(jīng)膠質(zhì)細胞為神經(jīng)??元提供結(jié)構(gòu)和代謝支持。它們大致可分為膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞兩大類。膠質(zhì)細胞在生理條件下存在于發(fā)育和成年階段。膠質(zhì)細胞有四大類：星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞、室管膜細胞、放射狀膠質(zhì)細胞。星形膠質(zhì)細胞支持和滋養(yǎng)腦細胞。它們保持了細胞外的離子平衡，為血管內(nèi)皮細胞提供生化支持，并協(xié)助維持血-腦屏障。少突膠質(zhì)細胞負責(zé)生成和長期維護，髓鞘能夠隔離神經(jīng)軸突和幫助動作電位的傳播。室管膜細胞形成心室上皮層，包含腦脊液的空腔，以及脊髓中央管。它們也形成圍繞脈絡(luò)叢的上皮細胞層，脈絡(luò)叢也產(chǎn)生腦脊液，作為血液和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間的界面。放射狀膠質(zhì)細胞，其特點是有長的棘狀突起，能協(xié)助新的神經(jīng)細胞的遷移，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的類型和區(qū)域特異性分化中發(fā)揮作用，并已被確定為生成神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的前體[1][2]。小膠質(zhì)細胞最初來源于骨髓髓系祖細胞，在介導(dǎo)基于細胞的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫功能中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，包括細胞表面抗原呈現(xiàn)，通過分泌各種細胞因子促進炎癥反應(yīng)[3]。他們能通過吞噬清除雜質(zhì)，以及分泌細胞因子改變疾病進展[4]。在發(fā)育過程中，小膠質(zhì)細胞被認(rèn)為在突觸重塑、細胞凋亡、吞噬細胞清除和血管生成中發(fā)揮作用[5]。在成年后，小膠質(zhì)細胞被發(fā)現(xiàn)參與調(diào)控細胞凋亡、突觸消除、神經(jīng)再生??、神經(jīng)監(jiān)測以及病理條件下重塑中樞神經(jīng)系統(tǒng)的管脈系統(tǒng)[5][6]。這些觀察表明，小膠質(zhì)細胞對于神經(jīng)通路的成熟和塑造，以及這些通路調(diào)控下的神經(jīng)活動是至關(guān)重要的。按照這個想法，也有人提出小膠質(zhì)細胞的功能障礙可能是誘導(dǎo)精神和神經(jīng)系統(tǒng)紊亂的一個原因[4]。大腦微管脈組織構(gòu)成大腦微血管的內(nèi)皮細胞也與我們討論的非神經(jīng)元細胞相關(guān)。伴隨星形膠質(zhì)細胞，這些細胞參與形成血-腦屏障（BBB）。血-腦屏障緊密調(diào)節(jié)離子、分子和細胞在血液和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間運輸，為適當(dāng)?shù)纳窠?jīng)功能以及防止損傷和疾病提供所需的環(huán)境。血腦屏障的一個主要作用是防止血液中的有毒物質(zhì)進入大腦。鑒定神經(jīng)細胞的類型認(rèn)識到神經(jīng)家族存在巨大差異的第一個人，是神經(jīng)生物學(xué)的奠基人SantiagoRamonyCajal。利用高爾基銀染法，他觀察到了單個神經(jīng)元高度特異的形態(tài)特征。在這樣做時，他發(fā)現(xiàn)，組成大腦的各種細胞在大小和形狀上都有很大差異。而一些神經(jīng)元如顆粒細胞從一個小胞體的產(chǎn)生呈現(xiàn)出相對簡單的過程，其他如小腦浦肯野細胞則是非常絢麗的和復(fù)雜的。在Cajal的這一最初發(fā)現(xiàn)之后，科學(xué)家們已經(jīng)能夠分辨數(shù)百種不同的神經(jīng)細胞類型。然而，仍然缺乏一個統(tǒng)一的分類系統(tǒng)。部分原因在于不同細胞的命名往往在描述精度上各不相同。此外，神經(jīng)元的類別通常有相互重疊，其結(jié)果是，一個特定的細胞類型可以有幾個不同的名字。不過，一般情況下神經(jīng)元可根據(jù)一些標(biāo)準(zhǔn)，例如形態(tài)、突起模式、電生理特性和生化特性來進行分類。根據(jù)形態(tài)分類的實例（例如大小，胞體形狀和樹突狀分支型態(tài)），可以說是在科學(xué)文獻中發(fā)現(xiàn)的最常見的。雖然形態(tài)提供了一個明顯的和易于使用的手段，其應(yīng)用的更與次原理在于它的功能意義。由于一個神經(jīng)元的形狀是由它接收的輸入信號和輸出的目標(biāo)共同決定的，神經(jīng)元結(jié)構(gòu)是細胞潛在聯(lián)系的直接反映，因此也是其功能的直接反映。舉個例子來說，攀登纖維的形狀和小腦顆粒細胞軸突的分支。這里，軸突的形狀是由連接浦肯野細胞樹突的聯(lián)系決定的，軸突分支同單一的樹突存在大量的聯(lián)系。同樣，不同的形態(tài)所揭示的信息也可通過研究典型的錐體細胞來驗證。椎體細胞的特點是一個大的、三角狀細胞體加上各種不同的錐尖和基底樹突。這種組織結(jié)構(gòu)暗示其功能是將不同細胞層的輸入信號整合為一個集成的消息并傳達到另一個大腦區(qū)域[7]。用到的另一個重要的結(jié)構(gòu)區(qū)分是基于一個神經(jīng)元的軸突預(yù)測。那些從分離的神經(jīng)群延伸出軸突從而連接的細胞成為突出或主要神經(jīng)元，而只在核內(nèi)有突觸連接的細胞被成為中間神經(jīng)元，或固有神經(jīng)元。應(yīng)該強調(diào)的是，這些術(shù)語是基于軸突突起，而不是根據(jù)輸入信號的來源來命名的。因此，投射神經(jīng)元可能只接收本地信號，相反固有神經(jīng)元可接收從其他神經(jīng)核傳來的輸入信號。鑒定這些形態(tài)的連接很重要，因為它提供了認(rèn)識這些細胞功能的內(nèi)在信息處理過程的基礎(chǔ)。實際上，這一重要概念成為近年來整理大腦內(nèi)神經(jīng)聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)圖工作的基礎(chǔ)，該網(wǎng)絡(luò)圖被稱為的“連接組”。神經(jīng)細胞類型也可通過其電生理特性得到區(qū)分。例如，新皮層神經(jīng)元，其動作電位反應(yīng)模式表現(xiàn)出顯著的差異，通常為規(guī)則峰（RS），快峰（FS）以及大爆發(fā)（IB）的細胞。RS細胞在保持刺激上適應(yīng)極強，F(xiàn)S細胞維持高激活頻率與很少或根本沒有適??應(yīng)，而IB細胞能單獨或重復(fù)生成集群尖峰[8][9]。這些細胞放電模式的多樣性是有意義的，它表明這些細胞對刺激的響應(yīng)可被調(diào)節(jié)。關(guān)于迄今已有的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，免疫組化可被用于提供關(guān)于細胞形態(tài)，以及在一定程度上提供的形態(tài)提供不同的神經(jīng)元群的軸突突起的信息。然而，該方法在神經(jīng)元表型分類上的真正能力在于它可以根據(jù)生化特性幫助區(qū)分細胞。事實上，這將在以下各節(jié)中所述，通過關(guān)聯(lián)與一個特定的神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)或一個特定的基因或蛋白質(zhì)的表達來對神經(jīng)元進行識別也是一個經(jīng)常采用的策略。免疫組化用于鑒定神經(jīng)細胞類型雖然高??爾基染色法仍然是鑒定神經(jīng)細胞類型一個有用的工具，但與之相關(guān)的技術(shù)仍有一定的弊端。其中最大的弊端是，即使實驗成功了，染色結(jié)果也傾向于是可變的。雖然可以實現(xiàn)完全浸漬樹突樹，軸突分支和末端分支很難完全標(biāo)記到[10]。此外，由于一些未知原因，浸漬作用僅能在1-10％的細胞中實現(xiàn)[11][12]。而這方面恰恰造成了Cajal的最初發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元在實際中是獨立的這一發(fā)現(xiàn)，它使得很難針對特定的細胞，要滿足樣本大小要求，需要的組織的量也增加了。伴隨著1970年代出現(xiàn)的免疫組化技術(shù)用于鑒定細胞類型，研究人員能夠規(guī)避一些老方法，如高爾基染色相關(guān)的技術(shù)問題。到那個時候，研究人員已經(jīng)開始使用免疫組化來確定神經(jīng)元含有單胺合成酶酪氨酸羥化酶（TH），多巴胺β-羥化酶（DBH）以及色氨酸羥化酶（TRH）[13][14][14]。然而，在運用神經(jīng)元特異性烯醇化酶（NSE）和非神經(jīng)元特異性烯醇化酶（NNE）分別為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞特異標(biāo)記的報道出來后，免疫組化用來鑒定細胞的技術(shù)才開始真正蓬勃發(fā)展起來[15]。緊隨其后的是一些不同神經(jīng)元類型中特異性表達的多種不同抗原標(biāo)記，如NGF-介導(dǎo)的大外部糖蛋白（NILE-GF）[16]，膽堿乙?；D(zhuǎn)移酶[17]，小白蛋白[18]，神經(jīng)絲蛋白[19][20]作為了標(biāo)記物。雖然這些并沒有全部繼續(xù)用于這方面的研究中，但方法學(xué)上的技術(shù)的影響仍然是重要的。通常，我們用到神經(jīng)元抗原的分子性質(zhì)和功能特性在發(fā)現(xiàn)它們的時候是未知的。然而，它們?nèi)匀挥杏玫?，因為它們能夠在特定的神?jīng)元群中可靠表達。此外，采用免疫組化的優(yōu)勢也很顯著。免疫組化技術(shù)上是非常容易實現(xiàn)的，組合免疫組化還能夠用于檢測與神經(jīng)元標(biāo)記共定位的多種其他功能的標(biāo)記分子。最近，用于闡明神經(jīng)元特性的分子生物學(xué)方法得到發(fā)展。利用轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子和位點特異性重組酶來標(biāo)記特定的神經(jīng)元群體的方法已經(jīng)能夠被研究者使用了[21]。然而，免疫組化仍是研究神經(jīng)細胞類型的主要方法，因為它相對低的成本，只需要很少的專門設(shè)備，用到的試劑也是被廣泛使用的。此外，常規(guī)顯微方法可被用來搜集數(shù)據(jù)，并根據(jù)可視化方法，免疫標(biāo)記組織可被保存以供將來參考。目前，研究人員在研究中有大量的免疫組化標(biāo)記物來幫助區(qū)分大腦中細胞的表型。在以下部分中，將要討論一些最常用的用來鑒定神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的標(biāo)記物。圖1.成年大鼠C6神經(jīng)元用NSE（綠色）免疫標(biāo)記，以及用DAPI（藍色）復(fù)染圖。比例尺=20μm.源自[72]圖5A.神經(jīng)細胞標(biāo)記物神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)NSE,也簡稱為γ-烯醇或烯醇化酶2，是由成熟神經(jīng)元和神經(jīng)元起源細胞持續(xù)表達的胞質(zhì)蛋白（圖1）。它是一種腦特異性的糖酵解酶，在細胞內(nèi)能量代謝中起著重要的作用[22]。在發(fā)育過程中，NSE的水平非常低，但在神經(jīng)元形態(tài)和功能成熟過程中增加[23]。雖然NSE作為神經(jīng)元標(biāo)記物得到廣泛使用，但重要的是需要注意，它已被證明僅在特定條件下在神經(jīng)膠質(zhì)細胞中表達。具體來說，在培養(yǎng)的少突膠質(zhì)細胞中檢測到的NSE活性水平、蛋白和mRNA水平與培養(yǎng)的神經(jīng)細胞相似[24]。少突膠質(zhì)細胞分化過程中其表達增加，細胞成熟后受到抑制。在病理情況下，神經(jīng)膠質(zhì)腫瘤和反應(yīng)性膠質(zhì)細胞中也能檢測到NSE[25]。神經(jīng)核(NeuN)1992年，Mullen等人報道了能夠識別脊椎動物神經(jīng)元特異的核蛋白單克隆抗體的產(chǎn)生（圖2）[26]。該蛋白被稱為神經(jīng)核（NeuN），能夠在成年小鼠中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)的多數(shù)神經(jīng)細胞類型中檢測到。NeuN的出現(xiàn)暫時與神經(jīng)細胞退出細胞周期和/或終末分化開始一致。該蛋白質(zhì)在胚胎和成年神經(jīng)細胞中，除小腦浦肯野細胞、嗅球僧帽細胞、視網(wǎng)膜感光細胞、黑質(zhì)中的多巴胺能神經(jīng)元外的其他細胞中都能夠檢測到[27][28]。圖2.小鼠大腦新皮層用NeuN標(biāo)記的神經(jīng)元的例子.源自[73]圖3B.盡管NeuN的免疫組化檢測已經(jīng)被廣泛使用，其功能知道最近才被了解清楚。研究人員現(xiàn)在已經(jīng)能夠?qū)euN鑒定為Fox-3，F(xiàn)ox-3蛋白質(zhì)參與調(diào)控的mRNA剪接[29]。由于Fox-3由神經(jīng)系統(tǒng)特異性表達，人們發(fā)現(xiàn)它在調(diào)節(jié)神經(jīng)細胞分化和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中發(fā)揮作用[29]。微管相關(guān)蛋白2(MAP-2)MAP-2是一個神經(jīng)元特異性的細胞骨架蛋白，能夠作為神經(jīng)細胞的表型的標(biāo)記物[30]。它在脊椎動物胚胎和成年神經(jīng)系統(tǒng)的組織中表達。在神經(jīng)前體中表達較弱，但在隨后顯著提高（大約在神經(jīng)元特異性微管蛋白亞型βIII一天后表達）[31]。在大鼠的研究已表明MAP-2至少包括2a、2b和2c三個亞型。MAP-2c似乎在早期發(fā)育過程中特異性表達，只在軸突中表達。MAP-2c在成熟過程中被MAP2a所替代。與此相反，MAP2b被發(fā)現(xiàn)整個生命過程中都有表達。MAP-2蛋白被認(rèn)為參與微管組裝，通過與中間纖絲和其他微管的交聯(lián)作用穩(wěn)定微管生長。具體來說，它可能在神經(jīng)發(fā)育過程中決定和穩(wěn)定樹突形狀中發(fā)揮作用，因此只有在樹突軸心中能夠觀察到[32]。在一般情況下，它的表達似乎局限在神經(jīng)元和反應(yīng)性星形膠質(zhì)細胞中[33]。?III微管蛋白(TuJ1)TuJ1是一種被認(rèn)為參與神經(jīng)元細胞類型特異性分化的微管蛋白[34]。微管蛋白是微管的主要結(jié)構(gòu)，是細胞骨架的組成成分，在細胞結(jié)構(gòu)的維護，有絲分裂，減數(shù)分裂，細胞內(nèi)的運輸?shù)鹊确矫姘l(fā)揮作用。因此，免疫組化染色發(fā)現(xiàn)TuJ1存在于未成熟的神經(jīng)元胞體，樹突，軸突和軸突末端。使用免疫組化檢測TuJ1的顯著優(yōu)點之一是其展現(xiàn)軸突和末端細節(jié)的能力（圖3）。事實上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它在檢測細胞骨架元件受損后的變化中是有用的[35]。雖然某種β-微管蛋白的結(jié)構(gòu)在膠質(zhì)細胞中也有發(fā)現(xiàn)，但它卻并不能被TuJ1抗體識別[35]。圖3.標(biāo)記細胞在成年小鼠齒狀回區(qū)用雙腎上腺皮質(zhì)激素抗體標(biāo)記的細胞。源自[74]圖5.雙腎上腺皮質(zhì)激素(DCX)DCX在遷移神經(jīng)元中廣泛表達，在神經(jīng)元發(fā)育早起也能觀察到[36]。它是一種微管相關(guān)蛋白，在有絲分裂后的神經(jīng)元表達，在細胞前緣的神經(jīng)元突起生長中可能發(fā)揮作用[37]。與這一作用相關(guān)，DCX的免疫染色主要出現(xiàn)在神經(jīng)突起的極端以及生長核的近側(cè)區(qū)，而在尖端并不表達。臨床上重要的神經(jīng)細胞標(biāo)記物值得注意的是，有一些神經(jīng)細胞表型的標(biāo)志物能夠引起人們特別的興趣，因為它們可用在了解臨床疾病的病理上。其中兩個是膽堿乙?；D(zhuǎn)移酶和酪氨酸羥化酶。膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶(ChAT)ChAT是催化乙酰膽堿合成的酶??。因為它在絕大多數(shù)的膽堿能神經(jīng)元中表達，ChAT的免疫反應(yīng)性經(jīng)常被用來作為在各種神經(jīng)退行性疾病中認(rèn)知能力下降的標(biāo)志物。它的檢測已經(jīng)被用于研究阿爾茨海默氏?。ˋD）的典型神經(jīng)性變化中，這是與基底前腦膽堿能神經(jīng)元的大量損失相關(guān)的疾病。為了說明問題，驗尸報告研究已經(jīng)利用ChAT免疫組化揭示認(rèn)知功能受損患者的高級額葉皮層和杏仁核的纖絲密度下降和軸突靜脈瘤中[38][39]。此外，在動物模型中，免疫組化已被用于評價改變內(nèi)側(cè)隔核和布羅卡區(qū)域的ChAT陽性神經(jīng)元數(shù)量的實驗操作能力[40][41]。在扣帶皮層、機動區(qū)和感覺皮質(zhì)、基底前腦等區(qū)域，免疫標(biāo)記也被用于評價ChAT纖維網(wǎng)的膽堿能神經(jīng)元損壞和整體形態(tài)的變化[42][43]。酪氨酸羥化酶(TH)同樣，酶TH免疫組化一直是研究帕金森氏病的一個重要工具，帕金森氏病是伴有黑質(zhì)多巴胺能細胞損失的運動障礙疾病。TH能夠限制多巴胺（以及腎上腺素和去甲腎上腺素）的合成速度。在驗尸研究中，TH免疫組化已被用來量化帕金森氏癥患者的多巴胺細胞損失[44]。為了研究這種類型的損失能否通過干預(yù)得到緩解，TH免疫組化已作為檢測多種帕金森氏病的動物模型研究中保護作用的一種手段[45][46]。更多神經(jīng)元標(biāo)記物除了上述的標(biāo)記物外，還有許多其他神經(jīng)細胞相關(guān)的標(biāo)記物也可以購買的到（表1）。標(biāo)記物定位功能相關(guān)神經(jīng)元唾液酸神經(jīng)細胞黏附分子(PSA-NCAM)細胞膜神經(jīng)細胞粘附分子在調(diào)節(jié)細胞形態(tài)，發(fā)育過程中細胞生長遷移中發(fā)揮作用；被認(rèn)為參與成年后激活的突觸塑造[47]神經(jīng)分化1(NeuroDorBeta2)細胞質(zhì)和細胞核在腦中部分區(qū)域表達的轉(zhuǎn)錄因子；參與神經(jīng)系統(tǒng)分化；是后生微神經(jīng)正確分化所必需的，其缺失會導(dǎo)致細胞死亡[48]在不成熟的神經(jīng)元中表達Tau軸突的遠端部分，在樹突中不存在*高度可溶的微管相關(guān)蛋白，相比非神經(jīng)元細胞大多存在于神經(jīng)元中[49];調(diào)節(jié)細胞骨架的穩(wěn)定性，提供軸突的適應(yīng)性[50]在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中豐富；在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的星形膠質(zhì)細胞和少突細胞中也少量表達鈣結(jié)合蛋白-D28k細胞體、樹突和棘狀突起；細胞質(zhì)基質(zhì)鈣結(jié)合蛋白;在鈣快速緩沖中發(fā)揮作用[51]浦肯野神經(jīng)元，神經(jīng)內(nèi)分泌細胞中表達鈣網(wǎng)膜蛋白細胞質(zhì)基質(zhì)29kDa的蛋白，與鈣結(jié)合蛋白-D28存在58%同源性；在脊椎動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達的第一個鈣結(jié)合蛋白[52]廣泛分布于不同的神經(jīng)元群體，包括皮質(zhì)中間神經(jīng)元神經(jīng)絲蛋白(NFP)軸突神經(jīng)元細胞骨架蛋白；中間纖維；為軸突提供結(jié)構(gòu)支持并調(diào)節(jié)軸突的直徑[53];[22]廣泛存在與不同的神經(jīng)元群體；在一些神經(jīng)元中含量相對較低表1.其他常用中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫組化標(biāo)記物。神經(jīng)膠質(zhì)細胞標(biāo)記物膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)毫無疑問，最廣泛使用的星形膠質(zhì)細胞的標(biāo)記之一是GFAP（圖4）。GFAP是一種中間絲在細胞中形成網(wǎng)絡(luò)，為細胞提供支持和力量。GFAP被認(rèn)為可控制它們的形狀、運動和功能。在受傷的情況下（創(chuàng)傷或疾病），星形膠質(zhì)細胞迅速增加GFAP表達[54]。最近，一些GFAP亞型已經(jīng)確定[55]，包括GFAPδ，它在增生性放射狀膠質(zhì)細胞以及成年后的神經(jīng)干細胞中表達[56]。圖4.大鼠海馬體中用GFAP標(biāo)記的細胞比例尺=15μm.源自[75]圖6D1.S100βS100β蛋白是一種由部分包圍血管的成熟星形膠質(zhì)細胞以及NG2-表達細胞表達的蛋白質(zhì)，被認(rèn)為是少突膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞的亞群的前體[57][58]。S100β參與許多不同的功能，包括突起延長，星形膠質(zhì)細胞增生，軸突增殖，抑制微管組裝[59][60]。此外，S100β蛋白已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)在發(fā)育過程中可作為神經(jīng)營養(yǎng)因子，會在成年后的損傷中表達量升高[59]。波形蛋白中間絲波形蛋白是星形膠質(zhì)細胞細胞骨架的組成部分。它也被放射狀神經(jīng)膠質(zhì)細胞表達，在發(fā)育過程中起著重要的作用。更具體地說，它被認(rèn)為通過磷酸化機制組織附著，遷移和細胞信號通路相關(guān)的關(guān)鍵蛋白[61]。在的損傷的條件下，波形蛋白參與膠質(zhì)細胞的激活[62]，并與反應(yīng)性星形膠質(zhì)細胞遷移近端局灶性損傷的部位相關(guān)[63]。在一般情況下，波形蛋白已用作神經(jīng)膠質(zhì)細胞的可靠標(biāo)記。然而，應(yīng)該指出的是，也有報道其在發(fā)育期間和神經(jīng)元損害的條件下也由表達[64]。2'，3'-環(huán)核苷酸3'-磷酸二酯酶(CNPase)CNPase是一種在中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)中高水平存在的酶。它幾乎只存在于少突膠質(zhì)細胞（和雪旺細胞）[65]，被認(rèn)為對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的髓鞘形成很重要[66]。CNPase出現(xiàn)在少突膠質(zhì)細胞發(fā)育早起，與許多其他髓鞘蛋白相比，能夠成年動物的少突膠質(zhì)細胞中持續(xù)表達[67]。膜結(jié)合的蛋白可以將微管蛋白連接到膜上，也可調(diào)節(jié)胞質(zhì)微管的分布[68]。微血管標(biāo)記物內(nèi)皮屏障抗原(EBA)在一般情況下，形態(tài)特征能將微脈管內(nèi)皮細胞分開。然而，微脈管系統(tǒng)的標(biāo)記物EBA明確建立了對這些細胞鑒定的標(biāo)記。與脈管系統(tǒng)其他標(biāo)志物不同的是，EBA是正常的中樞神經(jīng)系統(tǒng)微血管的免疫組織化學(xué)標(biāo)志物，即它選擇性地在神經(jīng)系統(tǒng)中表達。蛋白質(zhì)本身位于微血管內(nèi)皮細胞的質(zhì)膜中。在創(chuàng)傷性腦損傷以及表達由于血腦屏障破壞導(dǎo)致血漿蛋白漏出的情況下，EBA的表達量顯著減少。目前，EBA在血-腦屏障功能中的作用尚不完全清楚。然而，研究表明，在大鼠中EBA免疫中和導(dǎo)致的血腦屏障破壞，表明了它在保持完整的血腦屏障中的重要性[69]。選擇一個合適的免疫組化標(biāo)記物適當(dāng)?shù)纳窠?jīng)元標(biāo)記物的選擇取決于某一特定的研究目標(biāo)。如果首要目標(biāo)是建立一個神經(jīng)細胞的表型，可用到如NEUN和MAP-2標(biāo)記。對這些標(biāo)記的抗體已被廣泛使用，其標(biāo)記特性和分布特征已經(jīng)得到了很好的研究[70][31][26][29]。雖然這兩個標(biāo)記可用于需要評估神經(jīng)元總數(shù)或神經(jīng)元密度的研究中，但NeuN往往更傾向于是用于此目的的選擇標(biāo)記。這可能是由于其緊湊的核染色模式，相比分散的樹突標(biāo)記MAP-2，這可能更有利于足夠量的數(shù)據(jù)的收集。此外，由于細胞計數(shù)的應(yīng)用，由緊湊模式帶來的高對比度（即信噪比）也是有幫助的。標(biāo)記物蛋白序列號基因序列號文章數(shù)前三大供應(yīng)商NSEP09104202611Dako(3),LifeTechnologiesCorporation(2),ThermoScientificPierceProducts(1)NeuNA6NFN31467138EMDMillipore(7),Dako(1)MAP2P11137413348Sigma-Aldrich(15),EMDMillipore(11),BDBiosciences(3)Tuj1ovance(4),EMDMillipore(1),Sigma-Aldrich(1)DCXO4360216416SantaCruzBiotechnology(5),EMDMillipore(1)GFAPako(35),Sigma-Aldrich(19),EMDMillipore(11)S100betaP04271628520Dako(10),LifeTechnologiesCorporation(2),Sigma-Aldrich(2)波形蛋白P08670743171Dako(23),Sigma-Aldrich(13),SantaCruzBiotechnology(4)CNPaseP0954312679Sigma-Aldrich(2),Abcam(1),ThermoScientificPierceProducts(1)表2.在10,113篇來邦網(wǎng)評估的文章中，用到神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的免疫組化標(biāo)記物的文章數(shù)(num)。有時，一項研究可能涉及其他目標(biāo)，需要滿足額外的標(biāo)記要求。例如，根據(jù)某一特定的神經(jīng)遞質(zhì)對神經(jīng)元作進一步區(qū)分時，神經(jīng)遞質(zhì)受體或神經(jīng)遞質(zhì)相關(guān)酶的抗體就可能被使用到。許多也是可用的，其中包括一些標(biāo)記谷氨酸能的，GABA能的，膽堿能的或者血清胺神經(jīng)元。在其他實例中，某一兼容免疫組織化學(xué)標(biāo)記或其他方法的標(biāo)記物可能是必要的。而這種情況在神經(jīng)再生研究中經(jīng)常出現(xiàn)，神經(jīng)再生研究通常涉及聯(lián)合標(biāo)記細胞檢測細胞增殖，如溴脫氧尿苷或氚標(biāo)記胸苷，以及大腦區(qū)域的神經(jīng)元標(biāo)記。此外，根據(jù)細胞分裂的階段，這些研究一般需要那種在細胞周期中某一特定時間段表達的標(biāo)記。因為蛋白的表達依賴于細胞分化的階段，標(biāo)記的選擇將顯著影響需鑒定的新神經(jīng)元數(shù)量。在新生細胞分化比例在組間變化的情況下，可能會用到一系列標(biāo)記物來檢測神經(jīng)元在分化的不同階段之間的差異。除了建立神經(jīng)細胞的表型，免疫組織化學(xué)標(biāo)志物可能也揭示了有關(guān)神經(jīng)元的形態(tài)特征的信息。神經(jīng)元特異性的抗體可用于揭示細胞結(jié)構(gòu)。然而，標(biāo)記是由靶蛋白在細胞內(nèi)的分布決定的，在細胞核，胞體，樹突和軸突中會有所不同。因此，可以獲取的信息依賴于目標(biāo)蛋白的定位。先前的研究報道了使用抗一種定位于整個樹突樹神經(jīng)纖絲的抗體，該抗體進一步證實了樹突狀分支的變化[71]。這種方法有關(guān)的一個有趣發(fā)展是泛神經(jīng)標(biāo)記，其中包括了多種標(biāo)記的組合，能夠一次性的使神經(jīng)元的整個細胞結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出來。技術(shù)考慮用于免疫標(biāo)記分析的顯微鏡的類型可能在一定程度上決定不同標(biāo)記物的可行性。亮視野顯微鏡的優(yōu)點是設(shè)置簡單，對大多數(shù)研究者來說也很方便。此外，免疫標(biāo)記在亮視野顯微鏡的組織處理是相對穩(wěn)定的，在數(shù)據(jù)收集過程中不會淬滅。然而，亮視野顯微鏡相對于其他顯微方法在分辨率方面存在不足，對同一平面而不僅僅是重疊的樣品不能有效區(qū)分。因此，在使用這種方法時，共標(biāo)記的標(biāo)記物需要定位于細胞的不同區(qū)域才行。一般來說，免疫組化標(biāo)記物建立共標(biāo)記最好是用熒光顯微鏡來完成。除了允許在XY平面上共標(biāo)記的鑒定為，這種類型的顯微鏡還能夠生成連續(xù)的圖像實現(xiàn)YZ平面上共標(biāo)記唔的鑒定（圖5）。熒光標(biāo)記最顯著的缺點是它不是永久標(biāo)記的。長時間查看組織樣品會導(dǎo)致熒光光漂白和褪色。同樣，每通過一次共聚焦激光掃描都會導(dǎo)致漂白作用，因此相同的視野只能制造有限的掃描斷面。幸運的是，用最新一代的熒光染料，這已變的不是問題了。事實上，一些與強熒光染料如Alexa-488和Alexa-555共軛的神經(jīng)元標(biāo)記物的抗體也能夠獲得了。[放大]圖5.成年大鼠大腦中用巢蛋白（綠色）和βIII-微管蛋白（紅色）雙標(biāo)記的細胞共聚焦圖像。源自[76]圖6A.另一個需要考慮的重要因素是實驗組織保存和進行分析處理的方式。根據(jù)組織標(biāo)本是否被石蠟包埋和用于保存的化學(xué)固定劑的不同的，某些抗體會產(chǎn)生更有效的標(biāo)記。供應(yīng)商有時會提供針對相同抗原的不同抗體，這些抗體在某一特定實驗中的表現(xiàn)可能會大相徑庭。此外，研究人員也可以采用一系列的策略提高信號的信噪比，包括使用血清阻斷非特異性結(jié)合或利用過氧化氫淬滅內(nèi)源過氧化物酶。組織固定中用福爾馬林或其他醛會導(dǎo)致蛋白質(zhì)交聯(lián)，這樣抗原位點被屏蔽，造成陰性或弱免疫標(biāo)記。打破這些交聯(lián)的抗原修復(fù)技術(shù)可以使用鹽酸或甲酸，熱，蛋白水解酶（蛋白酶K，胰蛋白酶，胃蛋白酶，鏈霉蛋白酶，蛋白酶），或去污劑（SDS，Triton-X）。雖然將上述因素考慮在內(nèi)可以促進免疫標(biāo)記實驗的成功實施，但這并不能取代在給定研究條件下重新驗證抗體特異性的需要。一種可能的策略是將免疫標(biāo)記的數(shù)據(jù)與目標(biāo)蛋白的mRNA原位雜交獲??得的數(shù)據(jù)進行比較。考慮到mRNA存在于細胞體內(nèi)，但目標(biāo)蛋白可能會定位于細胞其他地方，因此在這種方法中，驗證的目標(biāo)只能被限定為在同一細胞中對共標(biāo)記的驗證。除此之外，對一種蛋白質(zhì)不同抗原決定簇的抗體標(biāo)記也可以用來驗證抗體的特異性。但是，證明特異性的最權(quán)威手段依然是在基因突變的動物模型中缺少標(biāo)記，原本用于產(chǎn)生假定抗原的基因被敲除了（全局性或者組織特異性的方式均可）。多年來市售抗體的數(shù)量不斷增加，研究者已經(jīng)不再需要自己開發(fā)和驗證抗體了。盡管如此，應(yīng)該牢記的是抗體在高濃度或含有復(fù)雜的蛋白質(zhì)混合物（如腦部分的特征）的條件下使用時，可能會與非靶抗原產(chǎn)生交叉反應(yīng)。最終，無論抗體如何廣泛使用特性多良好，對抗體進行驗證的任務(wù)終將屬于研究者本人。參考文獻CampbellK,GotzM.Radialglia:multi-purposecellsforvertebratebraindevelopment.TrendsNeurosci.2002;25:235-8\o"NCBIpubmed11972958"PMID11972958SteindlerD.Neurogenicastrocytesandtheirglycoconjugates:notjust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