神经细胞培养

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发布日期：2012-02-17 14:39 文章来源：丁香通
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关键词： 丁香园 生物专题 义翘神州 细胞培养 神经细胞 　 点击次数：

体外神经细胞的培养已成为神经生物学研究中十分有用的技术手段。神经细胞培养的主要优点是：(1)分散培养的神经细胞在体外生长成熟后，能保持结构和功能上的某些特点, 而且长期培养能形成髓鞘和建立突触联系，这就提供了体内生长过程在体外重现的机会。(2)能在较长时间内直接观察活细胞的生长、分化、形态和功能变化，便于使用各种不同的技术方法如相差显微镜、荧光显微镜、电子显微镜、激光共聚焦显微镜、同位素标记、原位杂交、免疫组化和电生理等手段进行研究。(3)易于施行物理（如缺血、缺氧）、化学和生物因子（如神经营养因子）等实验条件，观察条件变更对神经细胞的直接或间接作用。(4)便于从细胞和分子水平探讨某些神经疾病的发病机制，药物或各种因素对胚胎或新生动物神经细胞在生长、发育和分化等各方面的影响。 我们实验室从80年代始开展了神经细胞的体外培养工作，取得了一些经验，现将培养细胞分类及方法简要介绍如下：

一、鸡胚背根神经节组织块培养

主要用于神经生长因子（NGF）等神经营养因子的生物活性测定。在差倒置显微镜下观察以神经突起的生长长度和密度为指标半定量评估NGF的活性。

1、材料和方法

（1）选正常受精的鸡蛋，置于37℃生化培养箱内孵化，每日翻动鸡蛋一次。

（2）取孵化8-12 d 的鸡蛋, 用70% 酒精消毒蛋壳，从气室端敲开蛋壳，用消毒镊剥除气室部蛋壳。

（3）用弯镊钩住鸡胚颈部，无菌条件下取出鸡胚置小平皿内，除去头部后，腹侧向上置灭菌毛玻璃片上,用眼科弯镊子打开胸腹腔，除去内脏器官。

（4）在解剖显微镜下，小心除去腹膜，暴露脊柱及其两侧，在椎间孔旁可见到沿脊柱两侧排列的背根节（图1），用一对5号微解剖镊小心取出。

（5）置背根节于解剖溶液内，用微解剖镊去除附带组织，接种于涂有鼠尾胶的玻璃或塑料培养瓶中，在DMEM无血清培养液中培养。

2、结果

鸡胚背根神经节在含神经生长因子(NGF, 2.5S，20ng/ml)的无血清培养液中培养24 h，神经节长出密集的神经突起。而未加NGF的神经节培养24 h, 未见神经突起生长。

二、新生大鼠、新生小鼠及鸡胚背根神经节分散细胞培养

背根神经节（DRG）细胞起源于神经嵴，NGF研究先驱Levi-Montalcini的实验表明，外原性NGF能刺激DRG细胞生长发育并形成广泛的神经网络。在体外，分离培养的神经节在NGF存在的情况下，神经突起的生长在一天之内可长达数毫米，因此，利用培养的DRG细胞，进行轴突生长发育的研究，是最为经典而常用的方法之一。

1、材料和方法

取新生一天的大鼠(wistar种)和小鼠(昆明种)。用眼科剪在无菌条件下除去背部皮肤, 然后剪取一段脊髓,背侧朝上置于灭菌毛玻璃片上,在解剖显微镜下沿椎管两侧水平剪除腹侧一半椎骨,暴露脊髓和神经节,用解剖镊分离出神经节。鸡胚背根神经节的取材方法同前。 剥除神经节被膜, 用0.125%胰蛋白酶消化(37℃ 30min)分散后用种植(Plating)培养液稀释成0.2×10⁵ 个细胞/ml密度的细胞悬液，接种于涂有鼠尾胶的35mm塑料培养皿中,每皿2ml细胞悬液置。置标本于36℃、10%CO₂ 培养箱中培养。24h后倾去培养皿内种植培养液，改用饲养(Feeding)培养液培养。接种第3d, 在培养皿中分别加入细胞分裂抑制剂5-氟-2'-脱氧尿苷15μg/ml和尿苷35μg/ml以抑制非神经细胞的增殖, 作用48 h后更换新鲜饲养培养液，以后每周换液两次, 每次更换一半新鲜饲养培养液。   

2、培养液成份

种植培养液：80%Eagle's DMEM(含葡萄糖600mg/100ml、NaHCO3 3.7g/L)；10%胎牛血清；10%马血清；NGF 20ng/ml；谷氨酰胺100μg/ml。脱氧核糖核酸酶 I 40μg/ml。

饲养培养液: 95%Eagle's DMEM(含葡萄糖600mg/100ml、NaHCO3  3.7g/L,)；5 % 马血清；NGF 20ng/ml；神经营养素 1ml/100ml；谷氨酰胺100μg/ml。

3、新生大鼠背根节神经元的生长分化和形态特征

新生大鼠背根节神经元接种后4h，大部分细胞可贴壁，呈圆形或椭圆形,直径8-14μm, 胞体周围呈现一圈光晕。神经元的细胞核位于中央或偏于胞体一侧，核仁明显，亦可见双核神经元。接种后24h，大部分贴壁细胞开始长出突起。其中多数为具有多个突起的多极神经元，少数为双极和假单极神经元，突起细长，并可观察到突起末端的生长锥。除单个散布的神经元外，还常见到几个或多个神经元聚集在一起，它们向四周发出树枝状的神经突起。 培养2-3d后神经元的突起逐渐增多并延长，形成稀疏的神经网络。随着培养时间的延长，神经元突起的主干和分枝明显延长并增粗，神经突起网络变得更加稠密，神经元胞体逐渐增大。大鼠背根节神经元可维持培养2个月。

4、新生小鼠背根节神经元的生长分化和形态特征

新生小鼠背根节神经元的形态结构和生长分化基本上与新生大鼠相似，但小鼠背根节神经元的胞体较大鼠稍小。神经元亦随着培养时间的延长而逐渐增大。小鼠背根节神经元亦可维持培养2个月。

5、鸡胚背根节神经元的生长分化和形态特征

鸡胚背根节神经元的生长分化基本上亦与新生大鼠和小鼠相似。但鸡胚背根节神经元以假单极为多见。 与大鼠或小鼠背根节培养神经元相比，神经突起分枝较少。神经元胞体稍小，神经元亦随着培养时间的延长而逐渐增大。鸡胚背根节神经元亦可维持培养2个月。

三、新生小鼠颈上交感神经元分散细胞培养

交感神经系统在维持机体的正常功能和对环境的适应性反应中起着十分重要的作用。交感神经细胞培养特别有助于神经细胞发育和可塑性研究，利用体外培养系统可进行交感神经细胞的发生、死亡、形态和生化发育、递质表形的获得，以及靶组织与传入纤维的突触形成的研究。此外，通过体外培养系统可获得关于神经营养因子、激素，细胞因子等调节交感神经元发育的信息，了解传入纤维的输入以及与靶组织的联系的机制。

1、材料和方法   

实验用出生当天的昆明种小鼠，在无菌条件下腹部朝上固定于塑料泡沫板上,用微解剖镊在解剖显微镜下找到气管两侧的颈总动脉,并以此为标志,在颈总动脉分为颈内外动脉交叉处找到上颈交感节,  取出上颈交感节, 置于含 1 % 胶元酶(Collagenase)和1 % 消化酶(Dispase)的2ml混合消化液中消化(37℃， 1 h)分散后，用种植(Plating)培养液稀释成0.2×10⁵个细胞/ml密度的的细胞悬液；接种于涂有小牛皮胶或以小鼠脑皮层胶质细胞为背景的35mm塑料培养皿中，每皿2ml细胞悬液置。置标本于36℃、10%CO₂培养箱中培养。24h后倾去培养皿内种植培养液，改用饲养(Feeding)培养液培养。接种第3d, 在培养皿中分别加入细胞分裂抑制剂5-氟-2'-脱氧尿苷15μg/ml和尿苷35μg/ml, 作用48 h后更换新鲜饲养培养液,以后每周换液两次, 每次更换一半新鲜饲养培养液。   

2、培养液成份

种植培养液：80%Eagle's DMEM(含葡萄糖600mg/100ml、NaHCO₃ 3.7g/L)；10%胎牛血清；10%马血清；NGF 20ng/ml；谷氨酰胺100μg/ml。脱氧核糖核酸酶 I 40μg/ml。

饲养培养液：95%Eagle's DMEM(含葡萄糖600mg/100ml、NaHCO₃ 3.7g/L,)；5%马血清； NGF 20 ng/ml；神经营养素 1ml/100ml；谷氨酰胺100μg/ml。

3、新生小鼠交感节神经元的生长分化和形态特征

新生小鼠交感节神经元在含 NGF 的培养液中种植后4h, 细胞即开始贴附在胶元薄膜或在皮层胶质细胞层上生长, 交感神经元的胞体一般为圆形, 有时亦可见椭圆或梭形,体积较大, 直径约8-14μm左右,胞体周围呈现一圈光晕,神经元的细胞核大多偏于胞体一侧,核仁明显,亦可见双核神经元 。接种后24h, 大部分贴壁神经元开始长出突起。培养2-3天后,神经元突起逐渐增多并延长, 形成稀疏的网络。随着培养时间的延长, 神经突起网络变得更加稠密。神经细胞的主干和分枝明显延长并增粗, 神经元的胞体逐渐增大。小鼠交感神经元可维持培养1-2个月。

四、胚胎小鼠、大鼠、鸡胚脊髓腹角运动神经元培养

中枢神经系统包括脑和脊髓，脊髓是中枢的初级部分，其功能有二，一是传导感觉和运动冲动，二是完成躯体运动的基本反射。脊髓突然被横断并与高级中级失去联系后产生脊休克。因此，利用体外培养的脊髓腹角运动神经元进行脊髓损伤和修复的研究日益受到重视。

1、材料和方法

用12-14d 胚龄的小鼠、12-14d 胚龄的大鼠、 孵化10 d 的鸡胚，在无菌条件下取出胎鼠或鸡胚脊髓，剥除脊膜后,将整个脊髓腹侧面朝上置于平皿中，用微解剖镊和双面刀片沿脊髓中央管纵切两半，再将脊髓两侧的腹侧部分切下，将组织块切碎， 用0.125% 胰蛋白酶消化(37℃ 30min)分散后，用种植培养液(同第二节)稀释成5×10⁵个细胞/ml密度的细胞悬液，接种于涂有小牛皮胶的35mm塑料培养皿中，每皿2ml,置36℃、10%CO₂的培养箱中培养，24h后倾去培养皿内种植培养液, 改用饲养培养液(同第二节)进行培养。以后每周换液两次，每次更换50%的新鲜饲养培养液。

2、胚胎小鼠、大鼠、鸡胚脊髓腹角运动神经元的生长分化和形态特征

胚鼠和鸡胚脊髓腹侧神经元培养12h后，大部分神经元可贴壁，贴壁神经元呈圆形,直径5-8μm，其中少数神经元开始伸出1-2个突起。培养24h后，神经元突起逐渐增多并延长，形成稀疏的网络，培养的脊髓神经元以双极和多极为多见，神经元呈圆形或椭圆形及多边形不等，胞核清楚,多数具1-2个核仁。随着培养时间延长，神经元突起进一步增多、增粗并延长，形成稀疏的神经网络，神经元胞体逐渐增大。 多极胞体大的神经元逐渐增多，经胆碱乙酰转移酶（ChAT）免疫组织化学染色和乙酰胆碱酯酶(AChE)组化染色呈阳性反应。此后，只要定期换液并适当抑制非神经细胞的过度增殖，胚眙大鼠、胚盼小鼠和鸡胚脊髓腹侧运动神经元在体外可维持培养2个月。

五、新生大鼠海马神经元分散培养

海马属大脑边缘系统，与情绪、学习及记忆有关，它具有明显的长突触传递的长时间程长时程增强（LTP）和长时程抑制（LDT）的能力。LTP和LDP具有协动性、特异性、长时性的特点，目前已被认为是学习和记忆的基础。而且海马组织常常是引起癫痫发作的病变部位，并且海马细胞对缺血、缺氧特别敏感。这些特征反映了海马神经元的内在性。例如，对缺氧的可塑性和易感性均与NMDA（N-methyi-D-aspartate，N-甲基-D-天冬氨酸）受体的独特性质相关。海马具有中枢神经系统的典型特性，有相对同源性的神经元群体，据估计，海马主要的细胞类型---锥体神经元占海马全部神经元的85%-90%。海马CA1和CA2区含有的锥体细胞在电生理特性及其相互连接的形式上各不相同，并能分别进行培养。海马锥体细胞具有特征性的形态，它们有单根轴突和数根树突组成，所有的树突都高度分化并密布树突嵴。此外，海马锥体神经元相互之间与中间神经元群体之间均有直接联系，在体外培养系统缺乏外源性传入纤维的情况下，海马神经元相互间仍然能产生广泛的突触联系。

编辑: cq

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