大鼠肾小囊上皮细胞发生发育的变化

【摘要】  目的 探讨胚胎及生后大鼠肾小囊上皮细胞发生发育的变化。方法采用光镜连续切片技术，电镜制作技术，并结合体视学分析方法，对不同发育阶段大鼠肾小囊上皮细胞发育的变化进行形态学观察和体视学测量。结果 上皮细胞在发育过程中，细胞排列从紧密到分散，胞质从少到多，胞体从柱状到扁平，细胞突起从无到有，从少到多。结论 随着发育过程中形态的变化，上皮细胞逐渐参与了肾小体滤过屏障的组成。

【关键词】  上皮细胞； 肾小囊； 发生发育； 大鼠

    The change of the origin and development of the epithelial cell

    Abstract: Objective  To explore the change of the origin and development in rat renal capsule?s epithelial cell at embryonic and postnatal day. Methods  Light paraffin series section technology and electron microscope combined with stereology methods were used to observe and measure the development of the rat renal capsule?s epithelial cell at different developmental stages. Results  In the development of the epithelial cell, the cell was arranged from thickness to dispersion， the amount of cytoplasm was from small quantity of large quantity. The cell body was from column to thin and flat form, cell gibbosity grew out of  nothing and changed from small quantity to large quantity, the extracellualr space expanded from small to large. Conclusion  With the morphological variation in its development, the epithelial cell was involved in the formation of glomerular filtration barrier.

    Key words: epithelial cell;  renal capsule; origin and development; rat

    肾小囊为肾小管起始端膨大并凹陷而成的双层盲囊，由内外两层上皮细胞构成，两层上皮细胞之间的腔隙为肾小囊腔。肾小囊壁层为单层扁平上皮，称肾小囊上皮，肾小囊脏层由足细胞构成，又称血管球上皮。目前，对大鼠肾小体发生发育的研究已有许多报道，但对肾小囊上皮细胞发生发育的变化规律至今仍无系统的报道［1～3］。本实验采用光镜、电镜技术并结合体视学分析方法，系统的研究了不同发育阶段大鼠肾小囊上皮细胞发生发育的变化规律，为进一步探讨肾小体发育的结构与功能的关系提供了形态学依据。

　　1  材料和方法

　　1.1  实验动物的培养与取材    选用成年健康SD大白鼠，雌、雄同窝饲养，以观察到阴道栓脱落的最早时间计为胚龄0天，并以观察到仔鼠出生的最早时间计为生后0天。选取胚龄16、18、20天的胎鼠和生后1、3、5、7、14、21、40天的仔鼠，每组取8只，每只母鼠取2只胎鼠或仔鼠。将孕鼠用乙醚麻醉后剖腹取出胎鼠，各龄胎（仔）鼠剖腹取出左右肾脏，采用Fractionator方法［4］（份额取样法），以间距为0.825  mm的排刀横向截切全肾呈片状，左侧入2.5%戊二醛固定液,作电镜标本，右侧入4%多聚甲醛固定液，作光镜标本。

    1.2  光镜及电镜标本的制作

    胚胎和右肾固定后,常规脱水透明，石蜡定向包埋。各包埋块做7  μm厚度的连续切片，等间隔选取两张连续完整的切片，HE染色，光镜下观察。将左肾固定48  h后，取经肾门横断的薄片，皮质修块,常规电镜标本制备，定向树脂包埋，半薄切片，甲苯胺兰染色，光镜下观察并定位肾小体发生发育的各个阶段，超薄切片制作，醋酸铀、柠檬酸铅双染色，1200EX型透射电镜观察。

    1.3  体视学的测定

    在10×10倍和10×40倍光镜下应用目镜方格测试系统，点计数法，根据公式VV=?Px?PC［5］测出各龄大鼠肾小体、血管球和肾小囊的体密度，然后根据公式V=VV·V肾出各部分体积。V肾为肾脏体积，由Cavalieri点计数法测得［6］，具体公式为V肾=?A·h，?A=?P肾·a2。

    1.4  统计学处理

    用SPSS统计软件对测量数据进行回归分析，回归出肾小体、血管球和肾小囊的体积在95％可信区间内的生长曲线。

    2  结果

　　2.1  肾小囊上皮细胞超微结构的变化规律    在肾小囊发育的早期，肾小囊由内外两层细胞组成，外层细胞为肾小囊壁层上皮细胞，内层细胞为肾小囊脏层上皮细胞（即足细胞）。在原始肾小囊形成的同时，脏层上皮细胞已经开始分化。原始的脏层上皮细胞呈单层柱状，细胞排列紧密,细胞间隙小（图A）；在S小体期，细胞间隙增大,足细胞近顶点处出现紧密连接，胞核较大,规整（图B）。肾小囊壁层上皮细胞在肾小体发育的早期呈扁立方形，胞质丰富。肾小囊腔较窄（图B）。随着发育的不断进行，足细胞的形状较前低平，由柱状变为立方形，足细胞底部产生少量原始宽大突起及裂孔，紧密连接由顶部逐渐转移到底部，细胞间隙增大（图C）；到了Ⅳ期肾小体期，足细胞呈星形多突状, 核较大呈椭圆形，各级突起明显,相邻突起形成指状交叉,裂孔增多,可见裂孔膜存在，紧密连接逐渐被裂孔膜取代（图D）。壁层上皮细胞由立方形渐变为扁平状,含核的部位突向肾小囊腔，胞质较薄，肾小囊腔明显扩大（图C）。

    2.2  体视学测量

    各胚（日）龄大鼠肾小体、血管球、肾小囊体积的生长曲线见图2～图4，他们的体积以power曲线的规律不断增大。在胚龄16天时，肾小体的体积为0,从胚龄18天(E18)到生后40天(P40)肾小体的体积大约增大了86倍（从1.531±0.115  mm3～131.530±3.414   mm3),其增长速度以生后5天(P5)到生后7天(P7)最快；肾小囊的体积大约增大了71倍（从0.398±0.020  mm3～28.634±0.196   mm3）,其增长速度以生后5天(P5)到生后7天(P7)最快；血管球的体积大约增大了91倍（从1.125±0.095  mm3～101.890±4.722  mm3)。血管球体积的增长速度快于肾小囊体积的增长速度。

    3  讨论

    肾小体的发育经过了逗号小体，S小体，Ⅲ期和Ⅳ期肾小体四个阶段［7］。基于我们的观察并结合的报道［8,9］，分析本实验结果，我们认为肾小囊上皮细胞的分化过程可能为：输尿管芽诱导间充质细胞,使其发生形态上的改变,形成囊泡状的小泡体。由于原始微血管的侵入,使小泡体产生第一裂隙,在第一裂隙的下方,细胞分化为两层,上层细胞将分化为肾小囊脏层上皮细胞—足细胞,下层细胞将分化为肾小囊壁层上皮细胞,两层细胞之间的间隙形成了原始的肾小囊腔。因此，我们认为肾小囊壁层和脏层上皮细胞是由生后肾组织内的间充质细胞直接转换而来的。

    肾小囊足细胞的发育较快，在原始肾小囊形成的初期足细胞便开始分化［10］。足细胞在发育过程中，经历了细胞排列从紧密到分散；细胞质从少到多；胞体从柱状到扁平多突起等变化。足细胞在发育过程中，紧密连接从顶点转移到基底部最后由裂孔膜所取代，细胞间紧密连接的转移可能对足突分化时细胞的定位起一定的作用［11］。ZO?1抗体是紧密连接中特有的蛋白质，应用它做免疫定位的实验发现，随着足细胞的发育，它由足细胞顶点附近的紧密连接转移到靠近足突裂孔膜的胞浆中［12］，由此可见，足突裂孔膜与紧密连接之间在结构和功能上必然存在着联系。现在认为足突裂孔膜是构成滤过屏障的主要部分。

    肾小囊壁层上皮细胞在发生发育过程中从扁立方形逐渐演变成单层扁平上皮，细胞器也逐渐变少。在某些病理情况下，肾小囊上皮细胞可明显增生或发生形态学变化。

    通过体视学的测量可知，肾小囊体积的增长速度以生后3天到生后5天为最快，这是因为生后7天前肾小体的生长发育是以增殖为主，生后7天到生后40天的这段时间里，生长和成熟是肾脏发育的主要特点。从肾小体中血管球和肾小囊的比例来看，从胚龄3天开始肾小囊占肾小体的比例逐渐下降，而血管球的比例逐渐上升，说明肾小体发生发育与尿液的生成有直接关系。随着肾小体发育的逐渐成熟，泌尿功能也逐渐完善。

【文献】
  ［1］St John P L, Abrahamson D R. Glomerular endothelial cells and podocytes jointly synthesize laminin?1 and?11 chains［J］.Kidney Int, 2001,60(3):1037-1046.

　　［2］Glassberg K I. Normal and abnormal development of the kidney: a clinician?s interpretation of current knowledge［J］. J Urol,2002, 167,2339-2351.

　　［3］宋小峰，郭敏.大鼠肾脏发育中肾小体数目的变化 ［J］.体视学与图像分析,2006,11(2):85-87.

　 ［4］Gundersen H J G， et al. The new stereological tools and their use in pathological research and diagnosis［J］. APMIS, 1998，96(10):857-881.

　　［5］Bertram J F, Young R J, Spencer K. Quantitative analysis of the developing rat kidney: absolute and relative volumes and growth cures ［J］. Anat Rec, 2000，258(2): 128-135.

　　［6］Bertram J F. Analyzing renal glomeruli with the new stereology ［J］. Int Rev Cytol,1995,161:111-172.

　　［7］宋小峰，郭敏.大鼠肾小体发育中滤过屏障超微结构的演变 ［J］. 解剖学杂志,2006,29(5),584-587.

　　［8］Hyodo T, Naguro T, Kameie T. Scanning and transmission election?microscopic study of the development of the podocyte in the human fetus ［J］. Pediatr Nephro,1997,11(2):133-139.

　　［10］王灵均，郭敏，陈河. 小鼠肾小体的形态发生.解剖学报，2005，36（1）：99-102.

　　［10］Kanwar Y S, Jakubowski M L, Rosenzweig L J,et al. De novo cellular synthesis of sulfated proteoglycans of the developing renal glomerulus in vivo ［J］. Proc Natl Acad Sci USA, 1984,81:7108-7111.

　　［11］Abrahamson D R.Glomerulogenesis in the developing kidney ［J］. Seminars in Nephrology, 1992, 4: 375-389.

　　［12］Romen W, Schultze B, Hempel K. Synthesis of the glommerular basement membrane in the rat kidney. Autoradioqraphic studies with the light and electron microscopy ［J］. Virchows Arch B Cell Pathol, 1976,20 (2):125-137.·动态与信息·