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肥大细胞是由骨髓的多能造血干细胞分化而来。它们广泛存在于包括人类在内的哺乳动物的外周组织以及中枢神经系统内。脑内的肥大细胞主要位于丘脑，分部于血管周围，并与神经纤维也有密切的接触。肥大细胞胞体内含有许多异染的颗粒，这些颗粒中贮藏了近二十种化学介质，包括：生物胺、细胞因子、神经营养因子、脂质代谢物、三磷酸核苷以及活性氧，它们参与了肥大细胞在脑内的功能。越来越多的研究发现，肥大细胞与多种神经系统疾病有关，比如多发性硬化、阿尔采末病和Wernicke’s脑病。在病理状态下，脑内肥大细胞的数量和脱颗粒程度都可能会发生变化。最近的研究表明，肥大细胞可能参与缺血引起的病理损伤。在心肌梗塞中，肥大细胞调节了梗塞后的炎症反应以及愈合期的心肌纤维的沉积和血管的形成。在骨骼肌缺血再灌注损伤中，肥大细胞通过其特异的蛋白酶加重了损伤。在脑内，已有研究发现肥大细胞出现在梗塞灶的周围。肥大细胞可能通过多种方式影响周围的脑组织。在外界条件的刺激下，肥大细胞发生脱颗粒现象，引起颗粒内容物的释放。其中肥大细胞内的组胺占丘脑内组胺的90％，全脑组胺的50％。而组胺参与了缺血再灌注的早期的血脑屏障的破坏和脑水肿的形成，但是减轻了再灌注晚期的神经元的损伤。肥大细胞也可以通过其介质如活性氧等诱导白细胞的趋化从而引起炎症反应。另外，肥大细胞与神经元之间存在密切的接触，肥大细胞内的颗粒可以转入神经元内，提示了肥大细胞可以影响神经元的活性。所以肥大细胞可能在脑缺血损伤中起着重要的作用，并且可能影响了周围的神经元的活性。本课题着重研究脑缺血损伤后肥大细胞的变化以及肥大细胞对神经元作用。本实验采用大鼠四血管结扎（4VO）全脑缺血模型以及体外细胞缺氧缺糖（OGD）模型。肥大细胞甲苯胺蓝染色后观察细胞形态及计数。组胺用高效液相测定；乳酸脱氢酶（LDH）利用试剂盒测定；细胞存活率利用MTT法测定。本研究发现脑内95—98％的肥大细胞位于丘脑，主要分布于血管周围或者在神经纤维丛中。脑缺血后，丘脑的肥大细胞数量下降，与对照组相比，在1、2、4小时时分别下降了56、54、43％。然后又逐渐上升，缺血后1天时达到了对照水平。肥大细胞的数量在缺血后7天又下降，为对照组的64％。而肥大细胞脱颗粒的比例在缺血后7天出现显著性增加，为对照组的2.13倍。对于缺血后肥大细胞在丘脑分布的研究发现，丘脑中部（Bregma-2.80至-3.16 mm）的肥大细胞的变化趋势与丘脑整个区域（Bregma-1.80至-4.20 mm）的变化相似。缺血后1小时，丘脑的肥大细胞出现普遍下降，但是丘脑中部的细胞没有丘脑头部和尾部下降明显。而且缺血1天后，丘脑中部的肥大细胞明显增加，是对照组丘脑中部以及缺血组丘脑头部和尾部（Bregma-1.80至-2.80 mm和-3.16至-4.20mm）的2倍。丘脑和纹状体的组胺含量在缺血后也出现明显增加，但神经元性组胺胞体所在的下丘脑没有变化。本研究首次发现了脑内肥大细胞在脑缺血后数量和脱颗粒状态呈现了动态变化，提示了脑内肥大细胞可能参与了脑缺血后的损伤过程。在OGD诱导的体外缺血中，肥大细胞脱颗粒比例在OGD 2小时后就出现明显增加，16小时比对照组增加了71％。而组胺释放率在OGD1小时后就出现了明显上升，在16小时时比对照组增加了89％。LDH的释放率也伴随着脱颗粒比例和组胺释放率增加，在2小时后有显著性差异。研究表明缺血引起的缺氧缺糖本身即可引起肥大细胞的脱颗粒反应，并且这种脱颗粒反应是细胞毒性反应。因肥大细胞在缺血后呈动态变化，我们在体外进一步研究肥大细胞对缺血引起的神经元损伤的作用，并且利用具有神经元特征的PC12细胞以减少原代培养中胶质细胞混入所产生的复杂影响。研究发现肥大细胞OGD 1小时后提取的上清对PC12细胞在OGD引起的损伤中呈剂量依赖的保护作用。完全的100μl的上清明显逆转了约70％的PC12细胞的损伤，50μl的上清逆转了50％的细胞的损伤。同时肥大细胞的上清对PC12细胞OGD 1小时，恢复24小时后的损伤也有明显缓解。另外肥大细胞上清对神经元OGD 1小时后的损伤也有明显的缓解作用，50μl的上清逆转了约30％的损伤。而上清的保护作用可被选择性的H1受体拮抗剂吡拉明浓度依赖的完全逆转，但H2受体拮抗剂西米替丁对此没有影响。组胺抗体也可以逆转上清的保护作用。通过高效液相方法测得此上清中的组胺有效浓度为2至20μM；而单独给予组胺0.5至500μM并没有保护作用。肥大细胞也可以释放NGF，它被认为是脑内重要的神经保护性因子。但是单独给予NGF或与组胺协同给予都没有明显作用。总之，本研究首次发现，在全脑缺血损伤后丘脑的肥大细胞数量和脱颗粒的比例出现了动态的变化，其中丘脑中部的肥大细胞在缺血后1天出现了明显的聚集。另外丘脑和纹状体的组胺水平增加，此增加可能来自于肥大细胞。在体外OGD损伤中发现，肥大细胞的脱颗粒和组胺释放明显增加，同时伴随着LDH释放的增加，表明缺血引起的缺氧缺糖本身即可引起肥大细胞的脱颗粒反应，并且这种脱颗粒反应是细胞毒性反应。另外，肥大细胞释放的介质对OGD引起的神经元和PC12细胞的损伤有保护作用，这种保护作用是组胺依赖的，并且是组胺和除NGF外的其他介质共同作用。因此，本研究表明肥大细胞参与了脑缺血损伤，并在损伤过程中可能对周围的神经元起保护作用，而肥大细胞内的介质组胺参与了此保护作用。