白细胞介素-2对大鼠海马脑电图和胶质细胞的影响免疫组织化学和显微图像分析等方法的研究*
作者：林 勇** 刘庆莹 朱长庚 薛德麟**魏 瑛
单位：同济医科大学解剖学教研室，武汉 430030；**同济医科大学附属同济医院神经外科，武汉
关键词：白细胞介素-2；海马；胶质原纤维酸性蛋白；胶质细胞；免疫组织化学；显微图像分析
解剖学报980104
摘 要 为探讨白细胞介素与癫痫发病机理的关系，该研究应用脑电图仪记录了侧
脑室内注射白细胞介素-2(IL-2)后，大鼠海马脑电图的变化。结果显示：侧脑室内注射
IL-2后，大鼠海马脑电图出现阵发性痫性放电，表现为频发棘波；应用免疫组织化学
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方法(PAP法)和显微图像分析技术，观察到：侧脑室内注射IL-2后，大鼠海马回和齿状
回内胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)免疫反应的胶质细胞的数量明显增多、胞体截面积增
大、突起及其分支增多。对大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞进行显微图像
分析，结果显示；与正常对照组相比，IL-2组的细胞数量约增加0.48倍、胞体截面积约
增加1.73倍、周长约增加1.09倍、平均光密度约增加0.20倍、积分光密度约增加2.31倍。
统计结果表明：差异有极显著性意义(P<0.01)。上述结果提示：大鼠侧脑室内注射IL-2
可促进海马星形胶质细胞的增殖、肥大和细胞突起的萌芽。
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白细胞介素-2(IL-2)是免疫系统T淋巴细胞产生的一种细胞因子，其与神经系统
的关系逐渐引起了人们的关注。已有研究表明，某些神经元及胶质细胞上有IL-2受
体(IL-2R)[1,2]，但有关IL-2对胶质细胞作用的研究较少，多局限于少突胶质细
胞[3～5]。由于星形胶质细胞在正常神经活动、神经病理以及脑的发育、再生中具
有重要的作用[6]，而且IL-2和癫痫之间[7]以及癫痫和星形胶质细胞之间[6,8]存
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在着一定的联系。为探明IL-2对星形胶质细胞的作用，进而为癫痫发病机理的研究
提供某些形态学依据，本实验应用免疫组织化学(PAP法)和图像分析技术观测了侧脑
室内注射IL-2后，大鼠海马回和齿状回内GFAP免疫反应的胶质细胞的变化。
材料和方法
健康成年两性SD大鼠55只，体重130~203g，分为描记脑电图组和免疫组织化学
染色组。
1.脑电图的描记
健康成年两性SD大鼠6只，分为实验组和PBS组，每组各3只，分别描记侧脑室
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内注射IL-2前、后和PBS前、后的海马脑电图。动物用戊巴比妥钠(0.4%，40mg/kg体
重)腹腔麻醉后，固定于立体定位仪上。将两个金属电极分别包埋于大鼠左、右海马
内，两个参考电极分别连于大鼠左、右耳缘，然后，4个电极分别通过导线与脑电图
仪(型号1A71，日本产品)相连。用脑电图仪先描记30min正常脑电图，然后，侧脑室
内注射鼠重组体IL-2，rr-IL-2，4μl,5000U/L(Sigma产品)或PBS 4μl,0.01mol/L，为稀
释IL-2的溶液。坐标：前囱后0.8mm，旁开1.5mm，深(零平面下)4.5mm(参考Paxinos
G和Watson C编写的大鼠脑图谱[9])。分别在注射IL-2或PBS后0、15min、30min、60min、90min、120min时，描记海马脑电图，持续约2h。
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2.免疫组织化学染色
健康成年两性SD大鼠49只，分为实验组和对照组。
2.1 实验组：健康成年两性SD大鼠30只，动物麻醉(同前)后，侧脑室内注射IL-2(同
前)，坐标同前。动物分别于注射IL-2后存活1h(10只)、2h(10只)、4h(10只)，麻醉(同前)
后，经升主动脉先后快速推注150ml生理盐水，滴注冷的含4%多聚甲醛的0.1mol/L磷酸
缓冲液500ml，持续约1h。取脑修块(含背侧海马)，后固定于上述灌注液中，4h后取出，在背侧海马最大断面处，做冠状振动切片，(厚40μm)，PBS接片，然后进行免疫组织
化学染色(PAP法)。
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程序如下：0.2%TritonX-100和0.03%H2O2/甲醇溶液于室温下分别处理30min，羊
血清白蛋白1∶50(同济医科大学同济医院免疫室产品)37℃，1h，再经兔抗GFAP血清
1∶1200(Sigma产品)4℃孵育72h，羊抗兔IgG 1∶40(同济医科大学同济医院免疫室产
品)37℃，1h，兔抗PAP复合物1∶40(同济医科大学同济医院免疫室产品)37℃，1h，用
DAB·4HCl/H2O2(0.05%/0.01%)呈色3~5min，贴片、脱水、透明及封片。上述每步骤间
均用PBS充分洗涤，光镜下观察。
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2.2 对照组：
2.2.1 空白对照组：健康成年两性SD大鼠16只，不给予任何药物，麻醉、灌注、取
材、后固定及振动切片(同前)，PBS接片后，进行免疫组织化学染色。2.2.2 PBS组：健
康成年两性SD大鼠3只，侧脑室内注射消毒PBS，坐标同前。动物存活2h后，麻醉、灌
注、取材、后固定及振动切片(同前)，PBS接片，免疫组织化学染色。
3.显微图像分析
应用TJTY-400TC真彩色细胞图像分析仪对各组大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应
的胶质细胞进行显微图像分析。在每只大鼠切片的海马回CA1区随意选取10个视野，测定每个视野内GFAP免疫反应胶质细胞的数量、胞体截面积、周长、平均光密度及
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积分光密度，再求出每个胶质细胞的平均值及其标准误。[其中细胞数是在目镜为15
倍、物镜20倍的显微镜下，用目镜测微器(100方格，面积125μm×125μm)计算100个
方格内细胞数得出的。胞体截面积单位为μm2，周长单位为μm]
4.数据统计学分析
所有数据均以(±s)表示，各组数据用t检验作差异的显著性分析。
结 果
大鼠海马的脑电图描记显示：侧脑室内注射rr-IL-2前和注射PBS前、后，大鼠海
马脑电图是以低-中电位α波和θ波为基本节律的正常脑电图，而注射rr-IL-2后，大鼠
, 百拇医药
海马脑电图出现阵发性痫性放电，表现为高电位的频发棘波。每次放电持续约5sec，间歇期约为8sec。6个时间点的海马脑电图的变化基本一致(图1，2)。
在光镜下观察大鼠双侧海马回和齿状回，均可见GFAP免疫反应的胶质细胞，胞浆
呈棕褐色。该细胞形如蜘蛛，周围有放射状突起，有的突起粗短，无分支；有的突起
细长，有多级细小分支。实验组大鼠海马回和齿状回内GFAP免疫反应的胶质细胞与空
白对照组和PBS组的相比，数量明显增多、胞体截面积增大、突起及其分支增多、GFAP免疫反应性增强(图3~8)；而实验组大鼠海马同侧的GFAP免疫反应的胶质细胞与
对侧的相比，以同侧增多较明显。比较实验组中存活1h、2h和4h的大鼠海马回和齿状回
, 百拇医药
内GFAP免疫反应的胶质细胞，发现2h时细胞的数量、胞体截面积及周长增加最明显
(图6，9)；而空白对照组和PBS组之间的细胞变化不明显。
对各组大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞进行显微图像分析，其结果显
示：与空白对照组相比，实验组的细胞数量约增加0.48倍、胞体截面积约增加1.73倍、周长约增加1.09倍、平均光密度约增加0.20倍、积分光密度约增加2.31倍。统计学分析
结果表明：实验组与空白对照、PBS组相比，差异有极显著性意义(P<0.01)。比较实验
组中存活1h、2h和4h的大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应胶质细胞的变化，发现以2h的
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增加最为明显。统计分析结果表明：2h与1h、4h的相比，差异有极显著性意义(P<0.01)，而1h与4h的相比，差异无显著性意义(P>0.05)见表1，2。
图1 侧脑室内注射PBS前(上图)，后2h时(下图)，大鼠海马脑电图皆为正常脑电图
图2 侧脑室内注射IL-2前(上图)，大鼠海马脑电图为正常脑电图；侧脑室内注射IL-2后
2h时(下图)，大鼠海马脑电图表现为阵发性痫性放电——频发棘波
Fig.1 Theelectroencephalogram(EEG) of the rat hippocampus shows normal EEGbefore
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(Upper) or 2nd hour after(Lower) injectingPBS into lateral ventricle
Fig.2 The electroencephalogram(EEG)of the rat hippocampus showsnormal EEG before
injecting IL-2 into lateral ventricle(Upper);The EEG of the rat hippocampus shows
epileptic discharges----frequent spikewave 2nd hour after injecting IL-2 into lateral
ventricle(Lower)
, 百拇医药
表1 各组大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞的比较()
Table 1 Comparison of GFAP immuno-reaction-positive glial cells
in rat hippocampal CA1 region among various groups(
)
组别
groups
细胞数
number of cells
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面积
area of crosss ections
周 长
perimeters
平均光密度
means of optical density
积分光密度
integration ofoptical density
空白对照组
blank control group
25.50±0.57
, 百拇医药
55.41±1.64
62.49±1.38
0.2862±0.0048
15.57±0.65
PBS组
PBS group
26.00±0.58
56.13±1.01
62.36±0.76
0.2925±0.0035
16.13±0.43
, 百拇医药
IL-2组
IL-2 group
37.75±0.55
151.36±4.53
130.78±3.86
0.3444±0.0024
51.56±1.68
*表示IL-2组与空白对照组和PBS组相比差异有极显著性意义(P<0.01)(其中IL-2组的数
据为取3个时间点的平均值)
*It indicates that the results of IL-2 group compared with blankcontrol group and PBS group
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have significantiy difference(P<0.01)(The data ofIL-2 group are the means of three times)
讨 论
已有研究证明神经系统的胶质细胞能合成、释放IL-2[10]，而且某些神经元和胶
质细胞上有IL-2R，这表明IL-2不仅参与免疫系统的调节，而且也参与中枢神经系统
的调节。作为构成脑组织一部分的胶质细胞，其数量是神经元的10倍。在各种胶质
细胞中，星形胶质细胞的数量最多、分布最广。本研究主要对IL-2引起的大鼠海马脑
电图和海马星形胶质细胞的变化以及IL-2、癫痫和星形胶质细胞之间的联系等方面进
, 百拇医药
行讨论：
有证据表明IL-2可影响大鼠脑内神经元的生物电活动。Bindoni等[11]的实验表明：
当IL-2被注入大鼠第三脑室后，下丘脑的腹内侧核神经元的放电频率减少，而视上核
和室旁核的放电频率增加。我们的实验显示：大鼠侧脑室内注射rr-IL-2前和注射PBS
前、后，海马脑电图为正常脑电图，而注射rr-IL-2后，大鼠海马脑电图出现阵发性痫
性放电(频发棘波)。Nistico等[7]也发现将较大剂量的rr-IL-2或人的重组体IL-2(hr-IL-2)
注入大鼠的第三脑室后，可产生由棘波和尖波组成的癫痫性放电。这些事实表明：
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IL-2能引起大鼠海马神经元癫痫性的生物电活动。由于癫痫的特征是因脑细胞的突然
过度放电所引起的反复性发作，伴随不同的临床表现和脑电图的表现(癫痫性放电)[12]。
因此可以推测：IL-2可能与癫痫的发病机理有关。
表2 注射IL-2后大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的时程变化()
Table 2 Changes of time course of GFAP immunoreaction in rathippocampal CA1
region after injecting IL-2()
, 百拇医药
组别
groups
细胞数
number of cells
面积
area of crosss ections
周 长
perimeters
平均光密度
means of optical density
积分光密度
integration ofoptical density
, 百拇医药
IL-2组
IL-2 group
1h
36.89±0.56
147.42±4.52
126.71±4.17
0.3423±0.0040
50.02±1.71
2h
43.50±0.50*
193.35±5.75*
162.95±3.65*
, 百拇医药
0.3565±0.0090
67.19±2.92*
4h
37.33±0.47
145.98±5.67
127.69±5.39
0.3438±0.0027
49.62±2.06
*表示2h与1h和4h相比差异有极显著性意义(P<0.01))
*It indicates that the results of 2nd hour compared with 1st hourand 4th hour have significantly
, 百拇医药
difference(P<0.01)
有相当多的证据表明源于T细胞的淋巴因子和单核因子能影响胶质细胞的生长[3,4]。
Benveniste等[5]的细胞培养结果显示：纯化的IL-2能刺激少突胶质细胞的增生和成熟，并促进细胞内髓鞘碱性蛋白(MBP)的表达，增加MBP的含量，而对星形胶质细胞没有
影响。在另一方面，Giulian和Merrill等[3,4]的研究则表明：纯化的IL-2对培养的星形胶
质细胞和少突神经胶质细胞的生长没有影响。我们的免疫组织化学实验和显微图像分
析发现：在rr-IL-2被注入大鼠侧脑室后，海马GFAP免疫反应的星形胶质细胞数量明显
, 百拇医药
增多、胞体截面积增大、细胞的突起及分支增多。这表明IL-2能促进星形胶质细胞的增
殖、肥大和细胞突起的发芽。由于星形胶质细胞增生形成的胶质瘢痕可引起癫痫的发
生，而癫痫发作后，又可引起海马结构中GFAP mRNA表达增强、蛋白质水平增加[8]，这说明IL-2、癫痫和星形胶质细胞三者之间存在着一定的相互联系。我们的实验结果
与Benveniste、Giuian和Merrill等的实验结果存在着差异，这可能归因于实验条件的不
同：我们是将IL-2注射入活体大鼠的侧脑室后，观察海马星形胶质细胞的变化；后者
是将IL-2直接加入体外培养的星形胶质细胞中。
至于IL-2起作用的真正原因，目前我们还不知道，但是：(1)参考Torre等[8]的实验
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结果：癫痫发作后，海马结构中GFAP mRNA表达增强、蛋白质水平增加，是否可推测
IL-2促进了胶质细胞中GFAP mRNA的表达，使GFAP的含量增多?(2)细胞的增殖离不开
细胞周期的变化，有研究证明激素可缩短细胞的分裂周期，生长因子也可影响细胞的
周期[13]，因此，IL-2是否影响了胶质细胞的细胞增殖周期，促进细胞由分裂间期向分
裂期转化，最终导致胶质细胞的增殖、肥大和细胞突起的发芽?这些还有待于进一步的
研究。
比较实验组三个不同时间点大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞的变化，以2h时细胞数量、胞体截面积、周长增加最明显。我们推测：IL-2的作用可能在2h时
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达高峰，而后逐渐降低。实验组大鼠海马同侧的GFAP免疫反应的胶质细胞与对侧的
相比，以同侧的增多较明显，这一结果可能是由于同侧海马先接触到IL-2以及同侧脑
脊液中IL-2浓度较高所致。
收稿1997-01 修回 1997-04
本文图3～9见下图
图 版 说 明
图3空白对照组大鼠海马齿状回内GFAP免疫反应的胶质细胞×50
图4 侧脑室内注射IL-2后2h时，大鼠海马齿状加回内GFAP免疫反应的胶质细胞×50
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图5 空白对照组大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞 ×250
图6 侧脑室内注射IL-2后2h时，大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞 ×250
图7 空白对照组大鼠海马回CA3区GFAP免疫反应的胶质细胞 ×250
图8 侧脑室内注射IL-2后2h时，大鼠海马回CA3区GFAP免疫反应的胶质细胞 ×250
图9 侧脑室内注射IL-2后4h时，大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞 ×250
Explanationof figures
Fig.3 GFAPimmuno-reaction-positive glial cells in the rat dentate gyrus ofblank control
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group.×50
Fig.4 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the ratdentate gyrus at 2h after injecting
IL-2 into the lateral ventricle.×50
Fig.5 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the rathippocampal gyrus CA1 region
of blank control group.×250
Fig.6 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the rathippocampal gyrus CA1 region at
, 百拇医药
2h after injecting IL-2 into the lateralventricle.×250
Fig.7 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the rathippocampal gyrus CA3 region of
blank control group.×250
Fig.8 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the rathippocampal gyrus CA3 region at
2h after injecting IL-2 into the lateralventricle.×250
, 百拇医药
Fig.9 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the rathippocampal gyrus CA1 region at
4h after injecting IL-2 into the lateralventricle.×250
* 国家自然科学基金重点项目资助课题(No.39330210)
参 考 文 献
[1]HaugenPK,Letournean PC.Interleukin-2 enhances chick and ratsympathetic,but not sensory,neurite outgrowth.J NeurosciRes,1990,25(4):443
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[2]Merrill JE.Interleukin-2 effects in the central nervoussystem.Ann N Y Acad Sci,1990,594(1):188
[3]Giulian D,Lachman LB.Interleukin-1 stimulation of astroglialproliferation after brain injury.
Science,1985,228(4698):497
[4]Merrill JE,Kutsunain S,Mohlstrom C,et al.Proliferation ofastroglial and oligodendroglial in
response to human T cell-derivedfactors.Science,1984,224(4656):1428
, 百拇医药
[5]Benveniste EN,Merrill JE.Stimulation of oligodendroglialproliferation and maturation by
interleukin-2.Nature,1986,321(5):610
[6]朱长庚.星形胶质细胞.解剖学报，1990，21(4)：443
[7]Nistico G,De Sarro G.Is interleukin-2 a neuro modulator in thebrain?TINS,1991,14(4):146
[8]Torre ER,Lothman E,Steward O.Glial response to neuronalactivity:GFAP-mRNA and
, http://www.100md.com
protein levels are transiently increasedin the hippocampus after seizures.Brain Research,1993,631(2):256
[9]Paxinos G,Watson C.The Rat Brain in SterrotaxicCoordinated.ed2.Australia:Academic
Press Australia,1988:22-23
[10]Araujo DM,Cotman CW.Trophic effects of interleukin-4,-7and -8on hippocampal neuronal
cultures:potential involvement ofglial-derived factors.Brain Reseach,1993,600(1):49
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[11]Bindoni M,Perciavalle V,Beuta F,et al.Interleukin-2 modifiesthe bioelectric activeity of some
neurosecretory nuclei in the rathypothalamus.Brain Research,1988,462(1):10
[12]韩济生主编.神经科学纲要.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，1993；854
[13]宋今丹主编.医学细胞生物学.北京：人民卫生出版社，1993：211-212；226-227
EFFECTOF INTERLEUKIN-2 ON ELECTROENCEPHALOGRAM
, http://www.100md.com
AND GLAIL CELLS OF THE RAT HIPPOCAMPUS-THE
STUDIES OF IMMMUNO HISTOCHEMISTRY AND
MICROPHOTOGRAPHIC ANALYSES,ETC
Lin Yong*,LiuQingying,Zhu Changgeng△,Xue Delin*,Wei Ying
(Department ofAnatomy,Tongji Medical University,Wuhan
*Department of Neurosurgery,Tongji Hospital,Tongji MedicalUniversity)
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In order to explore the relation betweeninterleukin and the pathogenesis of epilepsy,the
electroencephalogram(EEG) equipment was applied to record the EEGchanges of the rat
hippocampus after injecting interleukin-2(IL-2 4μl,5000U/L)into the lateral ventricle.The
result suggested that the EEG of the rat hippocapus showedepileptic discharges,which
appears to be frequent spike wave.The technique ofinnumohistochemisty(PAP) and
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microphotographic analyses were applied to observe and detect thechanges of glial fibrillary
acidic protein(GFAP)immuno-reaction-positive glial cells in therat hippocampal gyrus and
dentate gyrus after injecting IL-2 into the lateral ventricle.Forthe first time we observed that
GFAP immuno-reaction-positive glial cells of hippocampal gyrusand dentate gyrus increased
, 百拇医药
in areas of cross section,processes and its branches afterinjecting IL-2 into the lateral ventricle.
Microphotographic analyses of GFAP immuno-reaction-positive glialcells of CA1 region of
rat hippocampal gyrus showed that number of cell imcrased 0.48times,areas of cross section
increased 1.73 times,perimeters increased 1.09 times,Means ofoptical density increased 0.20
, 百拇医药
times and integration of optical density increased 2.31times,comparing with those in normal
rat.Statistical results showed a signigicantly difference(P<0.01).Theresults mentioned above
suggested that IL-2 injecting into lateral ventricle mightpromote proliferation,hypertrophy,germination of astrocytes.
KEY WORDS Interleukin-2;Hippocampus;Glialfibrillary acidicprotein;Glialcell;
Immmunohistochemisty;Microphotographicanalysescell;Immmunohistochemisty;
Microphotographic analyses
_______________________
△Department of Anatomy,Tongji MedicalUniversity,Wuhan 430030,China, 百拇医药(林 勇** 刘庆莹 朱长庚 薛德麟**魏 瑛)
单位：同济医科大学解剖学教研室，武汉 430030；**同济医科大学附属同济医院神经外科，武汉
关键词：白细胞介素-2；海马；胶质原纤维酸性蛋白；胶质细胞；免疫组织化学；显微图像分析
解剖学报980104
摘 要 为探讨白细胞介素与癫痫发病机理的关系，该研究应用脑电图仪记录了侧
脑室内注射白细胞介素-2(IL-2)后，大鼠海马脑电图的变化。结果显示：侧脑室内注射
IL-2后，大鼠海马脑电图出现阵发性痫性放电，表现为频发棘波；应用免疫组织化学
, http://www.100md.com
方法(PAP法)和显微图像分析技术，观察到：侧脑室内注射IL-2后，大鼠海马回和齿状
回内胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)免疫反应的胶质细胞的数量明显增多、胞体截面积增
大、突起及其分支增多。对大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞进行显微图像
分析，结果显示；与正常对照组相比，IL-2组的细胞数量约增加0.48倍、胞体截面积约
增加1.73倍、周长约增加1.09倍、平均光密度约增加0.20倍、积分光密度约增加2.31倍。
统计结果表明：差异有极显著性意义(P<0.01)。上述结果提示：大鼠侧脑室内注射IL-2
可促进海马星形胶质细胞的增殖、肥大和细胞突起的萌芽。
, http://www.100md.com
白细胞介素-2(IL-2)是免疫系统T淋巴细胞产生的一种细胞因子，其与神经系统
的关系逐渐引起了人们的关注。已有研究表明，某些神经元及胶质细胞上有IL-2受
体(IL-2R)[1,2]，但有关IL-2对胶质细胞作用的研究较少，多局限于少突胶质细
胞[3～5]。由于星形胶质细胞在正常神经活动、神经病理以及脑的发育、再生中具
有重要的作用[6]，而且IL-2和癫痫之间[7]以及癫痫和星形胶质细胞之间[6,8]存
, http://www.100md.com
在着一定的联系。为探明IL-2对星形胶质细胞的作用，进而为癫痫发病机理的研究
提供某些形态学依据，本实验应用免疫组织化学(PAP法)和图像分析技术观测了侧脑
室内注射IL-2后，大鼠海马回和齿状回内GFAP免疫反应的胶质细胞的变化。
材料和方法
健康成年两性SD大鼠55只，体重130~203g，分为描记脑电图组和免疫组织化学
染色组。
1.脑电图的描记
健康成年两性SD大鼠6只，分为实验组和PBS组，每组各3只，分别描记侧脑室
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内注射IL-2前、后和PBS前、后的海马脑电图。动物用戊巴比妥钠(0.4%，40mg/kg体
重)腹腔麻醉后，固定于立体定位仪上。将两个金属电极分别包埋于大鼠左、右海马
内，两个参考电极分别连于大鼠左、右耳缘，然后，4个电极分别通过导线与脑电图
仪(型号1A71，日本产品)相连。用脑电图仪先描记30min正常脑电图，然后，侧脑室
内注射鼠重组体IL-2，rr-IL-2，4μl,5000U/L(Sigma产品)或PBS 4μl,0.01mol/L，为稀
释IL-2的溶液。坐标：前囱后0.8mm，旁开1.5mm，深(零平面下)4.5mm(参考Paxinos
G和Watson C编写的大鼠脑图谱[9])。分别在注射IL-2或PBS后0、15min、30min、60min、90min、120min时，描记海马脑电图，持续约2h。
, http://www.100md.com
2.免疫组织化学染色
健康成年两性SD大鼠49只，分为实验组和对照组。
2.1 实验组：健康成年两性SD大鼠30只，动物麻醉(同前)后，侧脑室内注射IL-2(同
前)，坐标同前。动物分别于注射IL-2后存活1h(10只)、2h(10只)、4h(10只)，麻醉(同前)
后，经升主动脉先后快速推注150ml生理盐水，滴注冷的含4%多聚甲醛的0.1mol/L磷酸
缓冲液500ml，持续约1h。取脑修块(含背侧海马)，后固定于上述灌注液中，4h后取出，在背侧海马最大断面处，做冠状振动切片，(厚40μm)，PBS接片，然后进行免疫组织
化学染色(PAP法)。
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程序如下：0.2%TritonX-100和0.03%H2O2/甲醇溶液于室温下分别处理30min，羊
血清白蛋白1∶50(同济医科大学同济医院免疫室产品)37℃，1h，再经兔抗GFAP血清
1∶1200(Sigma产品)4℃孵育72h，羊抗兔IgG 1∶40(同济医科大学同济医院免疫室产
品)37℃，1h，兔抗PAP复合物1∶40(同济医科大学同济医院免疫室产品)37℃，1h，用
DAB·4HCl/H2O2(0.05%/0.01%)呈色3~5min，贴片、脱水、透明及封片。上述每步骤间
均用PBS充分洗涤，光镜下观察。
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2.2 对照组：
2.2.1 空白对照组：健康成年两性SD大鼠16只，不给予任何药物，麻醉、灌注、取
材、后固定及振动切片(同前)，PBS接片后，进行免疫组织化学染色。2.2.2 PBS组：健
康成年两性SD大鼠3只，侧脑室内注射消毒PBS，坐标同前。动物存活2h后，麻醉、灌
注、取材、后固定及振动切片(同前)，PBS接片，免疫组织化学染色。
3.显微图像分析
应用TJTY-400TC真彩色细胞图像分析仪对各组大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应
的胶质细胞进行显微图像分析。在每只大鼠切片的海马回CA1区随意选取10个视野，测定每个视野内GFAP免疫反应胶质细胞的数量、胞体截面积、周长、平均光密度及
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积分光密度，再求出每个胶质细胞的平均值及其标准误。[其中细胞数是在目镜为15
倍、物镜20倍的显微镜下，用目镜测微器(100方格，面积125μm×125μm)计算100个
方格内细胞数得出的。胞体截面积单位为μm2，周长单位为μm]
4.数据统计学分析
所有数据均以(±s)表示，各组数据用t检验作差异的显著性分析。
结 果
大鼠海马的脑电图描记显示：侧脑室内注射rr-IL-2前和注射PBS前、后，大鼠海
马脑电图是以低-中电位α波和θ波为基本节律的正常脑电图，而注射rr-IL-2后，大鼠
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海马脑电图出现阵发性痫性放电，表现为高电位的频发棘波。每次放电持续约5sec，间歇期约为8sec。6个时间点的海马脑电图的变化基本一致(图1，2)。
在光镜下观察大鼠双侧海马回和齿状回，均可见GFAP免疫反应的胶质细胞，胞浆
呈棕褐色。该细胞形如蜘蛛，周围有放射状突起，有的突起粗短，无分支；有的突起
细长，有多级细小分支。实验组大鼠海马回和齿状回内GFAP免疫反应的胶质细胞与空
白对照组和PBS组的相比，数量明显增多、胞体截面积增大、突起及其分支增多、GFAP免疫反应性增强(图3~8)；而实验组大鼠海马同侧的GFAP免疫反应的胶质细胞与
对侧的相比，以同侧增多较明显。比较实验组中存活1h、2h和4h的大鼠海马回和齿状回
, 百拇医药
内GFAP免疫反应的胶质细胞，发现2h时细胞的数量、胞体截面积及周长增加最明显
(图6，9)；而空白对照组和PBS组之间的细胞变化不明显。
对各组大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞进行显微图像分析，其结果显
示：与空白对照组相比，实验组的细胞数量约增加0.48倍、胞体截面积约增加1.73倍、周长约增加1.09倍、平均光密度约增加0.20倍、积分光密度约增加2.31倍。统计学分析
结果表明：实验组与空白对照、PBS组相比，差异有极显著性意义(P<0.01)。比较实验
组中存活1h、2h和4h的大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应胶质细胞的变化，发现以2h的
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增加最为明显。统计分析结果表明：2h与1h、4h的相比，差异有极显著性意义(P<0.01)，而1h与4h的相比，差异无显著性意义(P>0.05)见表1，2。
图1 侧脑室内注射PBS前(上图)，后2h时(下图)，大鼠海马脑电图皆为正常脑电图
图2 侧脑室内注射IL-2前(上图)，大鼠海马脑电图为正常脑电图；侧脑室内注射IL-2后
2h时(下图)，大鼠海马脑电图表现为阵发性痫性放电——频发棘波
Fig.1 Theelectroencephalogram(EEG) of the rat hippocampus shows normal EEGbefore
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(Upper) or 2nd hour after(Lower) injectingPBS into lateral ventricle
Fig.2 The electroencephalogram(EEG)of the rat hippocampus showsnormal EEG before
injecting IL-2 into lateral ventricle(Upper);The EEG of the rat hippocampus shows
epileptic discharges----frequent spikewave 2nd hour after injecting IL-2 into lateral
ventricle(Lower)
, 百拇医药
表1 各组大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞的比较(
Table 1 Comparison of GFAP immuno-reaction-positive glial cells
in rat hippocampal CA1 region among various groups(
)组别
groups
细胞数
number of cells
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面积
area of crosss ections
周 长
perimeters
平均光密度
means of optical density
积分光密度
integration ofoptical density
空白对照组
blank control group
25.50±0.57
, 百拇医药
55.41±1.64
62.49±1.38
0.2862±0.0048
15.57±0.65
PBS组
PBS group
26.00±0.58
56.13±1.01
62.36±0.76
0.2925±0.0035
16.13±0.43
, 百拇医药
IL-2组
IL-2 group
37.75±0.55
151.36±4.53
130.78±3.86
0.3444±0.0024
51.56±1.68
*表示IL-2组与空白对照组和PBS组相比差异有极显著性意义(P<0.01)(其中IL-2组的数
据为取3个时间点的平均值)
*It indicates that the results of IL-2 group compared with blankcontrol group and PBS group
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have significantiy difference(P<0.01)(The data ofIL-2 group are the means of three times)
讨 论
已有研究证明神经系统的胶质细胞能合成、释放IL-2[10]，而且某些神经元和胶
质细胞上有IL-2R，这表明IL-2不仅参与免疫系统的调节，而且也参与中枢神经系统
的调节。作为构成脑组织一部分的胶质细胞，其数量是神经元的10倍。在各种胶质
细胞中，星形胶质细胞的数量最多、分布最广。本研究主要对IL-2引起的大鼠海马脑
电图和海马星形胶质细胞的变化以及IL-2、癫痫和星形胶质细胞之间的联系等方面进
, 百拇医药
行讨论：
有证据表明IL-2可影响大鼠脑内神经元的生物电活动。Bindoni等[11]的实验表明：
当IL-2被注入大鼠第三脑室后，下丘脑的腹内侧核神经元的放电频率减少，而视上核
和室旁核的放电频率增加。我们的实验显示：大鼠侧脑室内注射rr-IL-2前和注射PBS
前、后，海马脑电图为正常脑电图，而注射rr-IL-2后，大鼠海马脑电图出现阵发性痫
性放电(频发棘波)。Nistico等[7]也发现将较大剂量的rr-IL-2或人的重组体IL-2(hr-IL-2)
注入大鼠的第三脑室后，可产生由棘波和尖波组成的癫痫性放电。这些事实表明：
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IL-2能引起大鼠海马神经元癫痫性的生物电活动。由于癫痫的特征是因脑细胞的突然
过度放电所引起的反复性发作，伴随不同的临床表现和脑电图的表现(癫痫性放电)[12]。
因此可以推测：IL-2可能与癫痫的发病机理有关。
表2 注射IL-2后大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的时程变化(
)Table 2 Changes of time course of GFAP immunoreaction in rathippocampal CA1
region after injecting IL-2(
, 百拇医药
组别
groups
细胞数
number of cells
面积
area of crosss ections
周 长
perimeters
平均光密度
means of optical density
积分光密度
integration ofoptical density
, 百拇医药
IL-2组
IL-2 group
1h
36.89±0.56
147.42±4.52
126.71±4.17
0.3423±0.0040
50.02±1.71
2h
43.50±0.50*
193.35±5.75*
162.95±3.65*
, 百拇医药
0.3565±0.0090
67.19±2.92*
4h
37.33±0.47
145.98±5.67
127.69±5.39
0.3438±0.0027
49.62±2.06
*表示2h与1h和4h相比差异有极显著性意义(P<0.01))
*It indicates that the results of 2nd hour compared with 1st hourand 4th hour have significantly
, 百拇医药
difference(P<0.01)
有相当多的证据表明源于T细胞的淋巴因子和单核因子能影响胶质细胞的生长[3,4]。
Benveniste等[5]的细胞培养结果显示：纯化的IL-2能刺激少突胶质细胞的增生和成熟，并促进细胞内髓鞘碱性蛋白(MBP)的表达，增加MBP的含量，而对星形胶质细胞没有
影响。在另一方面，Giulian和Merrill等[3,4]的研究则表明：纯化的IL-2对培养的星形胶
质细胞和少突神经胶质细胞的生长没有影响。我们的免疫组织化学实验和显微图像分
析发现：在rr-IL-2被注入大鼠侧脑室后，海马GFAP免疫反应的星形胶质细胞数量明显
, 百拇医药
增多、胞体截面积增大、细胞的突起及分支增多。这表明IL-2能促进星形胶质细胞的增
殖、肥大和细胞突起的发芽。由于星形胶质细胞增生形成的胶质瘢痕可引起癫痫的发
生，而癫痫发作后，又可引起海马结构中GFAP mRNA表达增强、蛋白质水平增加[8]，这说明IL-2、癫痫和星形胶质细胞三者之间存在着一定的相互联系。我们的实验结果
与Benveniste、Giuian和Merrill等的实验结果存在着差异，这可能归因于实验条件的不
同：我们是将IL-2注射入活体大鼠的侧脑室后，观察海马星形胶质细胞的变化；后者
是将IL-2直接加入体外培养的星形胶质细胞中。
至于IL-2起作用的真正原因，目前我们还不知道，但是：(1)参考Torre等[8]的实验
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结果：癫痫发作后，海马结构中GFAP mRNA表达增强、蛋白质水平增加，是否可推测
IL-2促进了胶质细胞中GFAP mRNA的表达，使GFAP的含量增多?(2)细胞的增殖离不开
细胞周期的变化，有研究证明激素可缩短细胞的分裂周期，生长因子也可影响细胞的
周期[13]，因此，IL-2是否影响了胶质细胞的细胞增殖周期，促进细胞由分裂间期向分
裂期转化，最终导致胶质细胞的增殖、肥大和细胞突起的发芽?这些还有待于进一步的
研究。
比较实验组三个不同时间点大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞的变化，以2h时细胞数量、胞体截面积、周长增加最明显。我们推测：IL-2的作用可能在2h时
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达高峰，而后逐渐降低。实验组大鼠海马同侧的GFAP免疫反应的胶质细胞与对侧的
相比，以同侧的增多较明显，这一结果可能是由于同侧海马先接触到IL-2以及同侧脑
脊液中IL-2浓度较高所致。
收稿1997-01 修回 1997-04
本文图3～9见下图
图 版 说 明
图3空白对照组大鼠海马齿状回内GFAP免疫反应的胶质细胞×50
图4 侧脑室内注射IL-2后2h时，大鼠海马齿状加回内GFAP免疫反应的胶质细胞×50
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图5 空白对照组大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞 ×250
图6 侧脑室内注射IL-2后2h时，大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞 ×250
图7 空白对照组大鼠海马回CA3区GFAP免疫反应的胶质细胞 ×250
图8 侧脑室内注射IL-2后2h时，大鼠海马回CA3区GFAP免疫反应的胶质细胞 ×250
图9 侧脑室内注射IL-2后4h时，大鼠海马回CA1区GFAP免疫反应的胶质细胞 ×250
Explanationof figures
Fig.3 GFAPimmuno-reaction-positive glial cells in the rat dentate gyrus ofblank control
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group.×50
Fig.4 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the ratdentate gyrus at 2h after injecting
IL-2 into the lateral ventricle.×50
Fig.5 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the rathippocampal gyrus CA1 region
of blank control group.×250
Fig.6 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the rathippocampal gyrus CA1 region at
, 百拇医药
2h after injecting IL-2 into the lateralventricle.×250
Fig.7 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the rathippocampal gyrus CA3 region of
blank control group.×250
Fig.8 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the rathippocampal gyrus CA3 region at
2h after injecting IL-2 into the lateralventricle.×250
, 百拇医药
Fig.9 GFAP immuno-reaction-positive glial cells in the rathippocampal gyrus CA1 region at
4h after injecting IL-2 into the lateralventricle.×250
* 国家自然科学基金重点项目资助课题(No.39330210)
参 考 文 献
[1]HaugenPK,Letournean PC.Interleukin-2 enhances chick and ratsympathetic,but not sensory,neurite outgrowth.J NeurosciRes,1990,25(4):443
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[3]Giulian D,Lachman LB.Interleukin-1 stimulation of astroglialproliferation after brain injury.
Science,1985,228(4698):497
[4]Merrill JE,Kutsunain S,Mohlstrom C,et al.Proliferation ofastroglial and oligodendroglial in
response to human T cell-derivedfactors.Science,1984,224(4656):1428
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[5]Benveniste EN,Merrill JE.Stimulation of oligodendroglialproliferation and maturation by
interleukin-2.Nature,1986,321(5):610
[6]朱长庚.星形胶质细胞.解剖学报，1990，21(4)：443
[7]Nistico G,De Sarro G.Is interleukin-2 a neuro modulator in thebrain?TINS,1991,14(4):146
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protein levels are transiently increasedin the hippocampus after seizures.Brain Research,1993,631(2):256
[9]Paxinos G,Watson C.The Rat Brain in SterrotaxicCoordinated.ed2.Australia:Academic
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[12]韩济生主编.神经科学纲要.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，1993；854
[13]宋今丹主编.医学细胞生物学.北京：人民卫生出版社，1993：211-212；226-227
EFFECTOF INTERLEUKIN-2 ON ELECTROENCEPHALOGRAM
, http://www.100md.com
AND GLAIL CELLS OF THE RAT HIPPOCAMPUS-THE
STUDIES OF IMMMUNO HISTOCHEMISTRY AND
MICROPHOTOGRAPHIC ANALYSES,ETC
Lin Yong*,LiuQingying,Zhu Changgeng△,Xue Delin*,Wei Ying
(Department ofAnatomy,Tongji Medical University,Wuhan
*Department of Neurosurgery,Tongji Hospital,Tongji MedicalUniversity)
, http://www.100md.com
In order to explore the relation betweeninterleukin and the pathogenesis of epilepsy,the
electroencephalogram(EEG) equipment was applied to record the EEGchanges of the rat
hippocampus after injecting interleukin-2(IL-2 4μl,5000U/L)into the lateral ventricle.The
result suggested that the EEG of the rat hippocapus showedepileptic discharges,which
appears to be frequent spike wave.The technique ofinnumohistochemisty(PAP) and
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microphotographic analyses were applied to observe and detect thechanges of glial fibrillary
acidic protein(GFAP)immuno-reaction-positive glial cells in therat hippocampal gyrus and
dentate gyrus after injecting IL-2 into the lateral ventricle.Forthe first time we observed that
GFAP immuno-reaction-positive glial cells of hippocampal gyrusand dentate gyrus increased
, 百拇医药
in areas of cross section,processes and its branches afterinjecting IL-2 into the lateral ventricle.
Microphotographic analyses of GFAP immuno-reaction-positive glialcells of CA1 region of
rat hippocampal gyrus showed that number of cell imcrased 0.48times,areas of cross section
increased 1.73 times,perimeters increased 1.09 times,Means ofoptical density increased 0.20
, 百拇医药
times and integration of optical density increased 2.31times,comparing with those in normal
rat.Statistical results showed a signigicantly difference(P<0.01).Theresults mentioned above
suggested that IL-2 injecting into lateral ventricle mightpromote proliferation,hypertrophy,germination of astrocytes.
KEY WORDS Interleukin-2;Hippocampus;Glialfibrillary acidicprotein;Glialcell;
Immmunohistochemisty;Microphotographicanalysescell;Immmunohistochemisty;
Microphotographic analyses
_______________________
△Department of Anatomy,Tongji MedicalUniversity,Wuhan 430030,China, 百拇医药(林 勇** 刘庆莹 朱长庚 薛德麟**魏 瑛)