神經(jīng)生物學(xué)第二篇演示文稿

神經(jīng)生物學(xué)第二篇演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有27頁\編輯于星期三（優(yōu)選）神經(jīng)生物學(xué)第二篇現(xiàn)在是2頁\一共有27頁\編輯于星期三發(fā)育過程外胚層分化為神經(jīng)板、神經(jīng)板上神經(jīng)前體細(xì)胞誕生、神經(jīng)管的形成和分化、神經(jīng)細(xì)胞的增殖和遷移、細(xì)胞群落或神經(jīng)核團(tuán)的形成、神經(jīng)細(xì)胞軸突的生長、細(xì)胞間突觸聯(lián)系的建立、復(fù)雜神經(jīng)回路的構(gòu)建及其生后早期的修飾、神經(jīng)系統(tǒng)的損傷和修復(fù)。現(xiàn)在是3頁\一共有27頁\編輯于星期三第一節(jié)神經(jīng)管的形成神經(jīng)板發(fā)育成神經(jīng)管的過程稱為神經(jīng)胚(neurulation)的形成。（胚胎早期，對于人，大約是懷孕的22天左右。）胚胎初期呈平園盤狀，由3層截然不同的細(xì)胞層構(gòu)成，分別為：

內(nèi)胚層(endoderm)---發(fā)育為內(nèi)臟組織器官。

中胚層(mesoderm)---發(fā)育為骨骼和肌肉。

外胚層(ectoderm)---發(fā)育為神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚。第八章神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育現(xiàn)在是4頁\一共有27頁\編輯于星期三神經(jīng)系統(tǒng)形成的最初過程：原腸胚形成和神經(jīng)胚形成現(xiàn)在是5頁\一共有27頁\編輯于星期三神經(jīng)前體細(xì)胞-干細(xì)胞-神經(jīng)元底板神經(jīng)嵴細(xì)胞-感覺和自主神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元和雪旺細(xì)胞，腎上腺髓質(zhì)的嗜鉻細(xì)胞和腸神經(jīng)系統(tǒng)，軟骨組織和皮膚的黑色素細(xì)胞等非神經(jīng)成分中胚層-體節(jié)現(xiàn)在是6頁\一共有27頁\編輯于星期三神經(jīng)胚形成的電鏡掃描圖象

(SmithandSchoenwolf,1997)現(xiàn)在是7頁\一共有27頁\編輯于星期三

神經(jīng)誘導(dǎo)及其分子基礎(chǔ)1924年Spemann和Mangold的研究發(fā)現(xiàn)：在正常發(fā)育期間，神經(jīng)系統(tǒng)是由一個特定部位的細(xì)胞誘導(dǎo)而來的（中胚層細(xì)胞移植）。Spemann把這一區(qū)域稱為“組織者”。早期研究認(rèn)為，這一誘導(dǎo)過程是由來自原凹和脊索細(xì)胞的信號啟動的。神經(jīng)管形成的調(diào)控機(jī)制現(xiàn)在是8頁\一共有27頁\編輯于星期三外胚層發(fā)育為神經(jīng)板是由于“特定部位”即組織者與預(yù)定為神經(jīng)板的外胚層區(qū)域間信號傳導(dǎo)的結(jié)果，即外胚層細(xì)胞在沒有這種信號傳導(dǎo)的情況下發(fā)育成表皮。九十年代后，新的證據(jù)證明外胚層成為表皮需要特定的信號傳導(dǎo)，而神經(jīng)胚形成無需信號傳導(dǎo)，因此表皮誘導(dǎo)或神經(jīng)抑制比神經(jīng)誘導(dǎo)的提法更確切。BMP（骨髓形態(tài)發(fā)生蛋白，bonemorphogeneticprotein）是外胚層的表皮誘導(dǎo)因子，它是一類外胚層自分泌的生長因子。當(dāng)原腸胚的外胚層小塊培養(yǎng)于沒有“組織者”的條件下，自身的BMP將使之分化成表皮（細(xì)胞），當(dāng)把外胚層小塊打散為細(xì)胞培養(yǎng)時，也沒有“組織者”，它們卻分化為神經(jīng)型細(xì)胞，因?yàn)锽MP被稀釋破壞而無效。BMP是表皮的誘導(dǎo)因子。沒有這一因子，“神經(jīng)”的面目就暴露?，F(xiàn)在是9頁\一共有27頁\編輯于星期三Noggin、Chordin和Follistatin是在“組織者”上新發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)誘導(dǎo)因子，但是至今未找到它們在應(yīng)該分化為神經(jīng)板的胚胎背部外胚層細(xì)胞上有相應(yīng)的受體，因此它們并不直接作用于被誘導(dǎo)的外胚層細(xì)胞。生物化學(xué)研究證明這些神經(jīng)誘導(dǎo)因子能直接結(jié)合BMP，以致BMP不再能激活其外胚層細(xì)胞上的受體，因而干擾了BMP的信號傳導(dǎo)，背部胚胎的外胚層細(xì)胞則不再被誘導(dǎo)為表皮，卻表現(xiàn)出神經(jīng)型細(xì)胞的本來面目。這表明“組織者”的神經(jīng)誘導(dǎo)因子實(shí)為表皮誘導(dǎo)因子BMP的抑制因子。有關(guān)神經(jīng)胚形成分子機(jī)制的研究有助于了解許多先天性疾病的病因并進(jìn)而考慮其預(yù)防。胚胎可能接觸到的許多可能干擾正常信號傳導(dǎo)的物質(zhì)，如酒精和鎮(zhèn)靜藥，可能引起胚胎神經(jīng)系統(tǒng)的病理分化。像脊柱裂、無腦畸形和其他腦畸形?，F(xiàn)在是10頁\一共有27頁\編輯于星期三神經(jīng)管的發(fā)育正常(normal)神經(jīng)管閉合無腦畸形(anencephaly)神經(jīng)管缺陷脊柱裂(spinabifida)神經(jīng)管缺陷現(xiàn)在是11頁\一共有27頁\編輯于星期三二、神經(jīng)管的分化(differentiation)1.3個初級腦泡神經(jīng)管前部形成3個初級腦泡：前腦(forebrain)中腦(midbrain)菱腦或后腦(hindbrain)現(xiàn)在是12頁\一共有27頁\編輯于星期三前腦的分化(a)大腦半球向后、向兩側(cè)生長膨大，以至遮蓋住間腦。(b)嗅球從兩個大腦半球的腹側(cè)長出。前腦分化形成端腦(telencephalon)間腦(diencephalon)視泡(opticvesicles)最終發(fā)育為眼

現(xiàn)在是13頁\一共有27頁\編輯于星期三中腦的分化中腦在腦的發(fā)育中變化較小。中腦發(fā)育為頂蓋(tectum)被蓋(tegmentum)中腦中央為中腦水管(cerebralaqueduct)，充滿腦脊液。現(xiàn)在是14頁\一共有27頁\編輯于星期三后腦的分化后腦頭端的分化后腦分化成3部分：小腦(cercbellum)腦橋(pons)延髓(medulla)分化成小腦和腦橋。中央是第四腦室(fourthventricle)，充滿腦脊液。現(xiàn)在是15頁\一共有27頁\編輯于星期三后腦尾端的分化分化成延髓。中央是第四腦室(fourthventricle)，充滿腦脊液?，F(xiàn)在是16頁\一共有27頁\編輯于星期三脊髓的分化脊髓中央蝴蝶狀的區(qū)域?yàn)榛屹|(zhì)，分為：背角(dorsalhorm)、腹角(ventralhorm)中間帶(intermediatezone)。周圍是白質(zhì)：白質(zhì)傳導(dǎo)束(whitemattercolumns)中央處狹長孔道為脊髓中央管(spinalcanal)。現(xiàn)在是17頁\一共有27頁\編輯于星期三三、細(xì)胞增殖成年人腦大約有1000億（1011）個神經(jīng)元和比這多得多的膠質(zhì)細(xì)胞。除少數(shù)特例，成年腦的神經(jīng)元都是在生前幾個月的時間里由一小群前體細(xì)胞產(chǎn)生的。此后，前體細(xì)胞消失，不再有新的神經(jīng)元補(bǔ)充以代替老年或損傷失去的神經(jīng)元。腦泡壁是細(xì)胞分裂極為活躍的神經(jīng)上皮。早期腦泡壁由外層的邊緣區(qū)和內(nèi)層的腦室區(qū)所構(gòu)成。在人胚胎細(xì)胞增殖的高峰期，每分鐘產(chǎn)生大約25萬個新的神經(jīng)元。（前體細(xì)胞-有絲分裂–成神經(jīng)細(xì)胞）神經(jīng)元出生期的研究證明，具有特定細(xì)胞類型和神經(jīng)聯(lián)系模式的每個腦結(jié)構(gòu)是由一個特定發(fā)育時間內(nèi)出生的許多細(xì)胞聚集而成的?，F(xiàn)在是18頁\一共有27頁\編輯于星期三細(xì)胞遷移是具有特定空間關(guān)系的細(xì)胞群普遍存在的發(fā)育特征。分裂后的成神經(jīng)細(xì)胞最終的準(zhǔn)確定位特別重要。發(fā)育中的突觸前和突觸后成分必須在準(zhǔn)確的時間并在準(zhǔn)確的位置才能建立起具有信息傳遞功能的神經(jīng)元間的準(zhǔn)確聯(lián)系。絕大部分源于神經(jīng)管腦室區(qū)和或神經(jīng)嵴的發(fā)育期神經(jīng)元都經(jīng)過相當(dāng)路徑的遷移。靈長類動物尤為明顯。例如在大腦皮層的形成過程中，神經(jīng)元往往必須從腦室區(qū)遷移到數(shù)毫米之外靠近腦膜面的皮層板。神經(jīng)元遷移缺陷導(dǎo)致人類和實(shí)驗(yàn)動物主要的神經(jīng)功能障礙。四、細(xì)胞遷移和分化現(xiàn)在是19頁\一共有27頁\編輯于星期三目前對于神經(jīng)元從出生地至目的地如何遷移的機(jī)理了解甚少，但是已經(jīng)知道微環(huán)境對于一個細(xì)胞能否遷移，甚至對于其表型的決定都是至關(guān)重要的。微環(huán)境的細(xì)胞粘連分子和細(xì)胞外基質(zhì)分子以及靶細(xì)胞分泌的特異多肽生長因子可能在驅(qū)動神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移中發(fā)揮非常重要的作用。在大腦皮層、海馬和小腦的發(fā)育過程中，微環(huán)境的放射狀膠質(zhì)細(xì)胞是成神經(jīng)細(xì)胞遷移的骨架。成神經(jīng)細(xì)胞沿放射狀膠質(zhì)細(xì)胞的突起由腦室區(qū)爬行抵達(dá)皮層板后分化為具有軸突和樹突的神經(jīng)元?，F(xiàn)在是20頁\一共有27頁\編輯于星期三五、神經(jīng)元表型的多樣性及其形成的分子基礎(chǔ)不同類型的神經(jīng)元以及膠質(zhì)細(xì)胞在發(fā)育的極早階段，或許在神經(jīng)板形成時期就被決定。不同類型的前體細(xì)胞可能存在于腦室區(qū)，每一種前體細(xì)胞產(chǎn)生成年期特定類型的細(xì)胞。一種細(xì)胞的命運(yùn)是其家系決定的，即不同類型的神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞都有其不同的“祖先”。前體細(xì)胞可能并不提供其最終細(xì)胞類型的任何信息，與特定腦區(qū)微環(huán)境中其他細(xì)胞的相互作用才是確定細(xì)胞類型的決定因素?，F(xiàn)在是21頁\一共有27頁\編輯于星期三目前大量證據(jù)有利于細(xì)胞-細(xì)胞間的相互作用啟動神經(jīng)元分化的觀點(diǎn)。對于這一問題的探索，多數(shù)依靠移植手段進(jìn)行：移植胚胎的小塊腦區(qū)到宿主動物并觀察移植的細(xì)胞在以后的發(fā)育中是否獲得宿主的表型特征。結(jié)果表明，非常早期的前提細(xì)胞在移植后常常具有宿主的表型。然而，較晚期的前體細(xì)胞移植后則保留其原有的類型?，F(xiàn)在是22頁\一共有27頁\編輯于星期三小結(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的早期發(fā)育是一個極為復(fù)雜的動態(tài)過程，在這期間不斷發(fā)生著細(xì)胞位置的重排和分化。單個前體細(xì)胞的命運(yùn)并不為其有絲分裂的家系決定，細(xì)胞分化的信息主要來自發(fā)育中細(xì)胞與其環(huán)境的相互作用，細(xì)胞與細(xì)胞間的信號傳導(dǎo)啟動轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和最后的基因表達(dá)。發(fā)育腦和身體其他部位具有類似的信號傳導(dǎo)和調(diào)節(jié)分子：激素、轉(zhuǎn)錄因子、第二信使和細(xì)胞粘連分子。研究其功能有助于解釋許多先天性神經(jīng)系統(tǒng)異?！，F(xiàn)在是23頁\一共有27頁\編輯于星期三神經(jīng)回路的構(gòu)建一、軸突生長及其路徑選擇神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的特性中，生長軸突可穿過復(fù)雜的細(xì)胞領(lǐng)地找到幾個毫米或幾個厘米之外與之匹配的突觸后靶細(xì)胞。現(xiàn)在已經(jīng)知道軸突的生長能力是生長錐—生長軸突頂端的一個特殊結(jié)構(gòu)所具有的特性。生長錐是運(yùn)動活躍的結(jié)構(gòu)，不停地探測細(xì)胞外環(huán)境并對局部信號作出反應(yīng)，表現(xiàn)為生長速度和方向的改變。生長錐由扁平的板層形偽足及其絲狀偽足組成。絲狀偽足一會伸出，一會縮回消失，如同伸出的手指觸摸環(huán)境以獲取“感覺”并決定其何去何從?，F(xiàn)在是24頁\一共有27頁\編輯于星期三生長軸突在旅途中會作出許多生長方向的選擇，在“交叉路口”的選擇尤為重要。例如人和其他哺乳動物的顳側(cè)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的軸突在視交叉處仍然在腦的同側(cè)延伸，而鼻側(cè)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的軸突則交叉到對側(cè)。因此，視網(wǎng)膜上不同位置的節(jié)細(xì)胞在抵達(dá)視交叉前必須作出是否越過中線的決定?，F(xiàn)在是25頁\一共有27頁\編輯于星期三二、軸突生長與化學(xué)導(dǎo)向因子目前認(rèn)為，從不同靶區(qū)來的信號能選擇性影響軸突生長錐的運(yùn)動，因而吸引它們到達(dá)合適的目的地。許多在體和離體的實(shí)驗(yàn)均肯定了這一基本理論。但要鑒別這些信號非常困難，由于這些因子在發(fā)育胚胎的含量極小。三、選擇性突觸形成在抵達(dá)準(zhǔn)確的靶區(qū)以后，軸突必須在許多可能成為其突觸后細(xì)胞中挑選它將支配的特定靶細(xì)胞。過去20多年來，許多研究者試圖尋找控制突觸形成的分子，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)運(yùn)動神經(jīng)末梢釋放的agrin分子參與了功能性突觸的建立過程。現(xiàn)在是26頁\一共有27頁\編輯于星期三四、神經(jīng)元的存活及其與靶細(xì)胞間的聯(lián)系保持：神經(jīng)營養(yǎng)因子生長軸突與其對應(yīng)的靶細(xì)胞之間形成突觸聯(lián)系意味著一個新的發(fā)育階段的開始。突觸一旦形成，神經(jīng)元的繼續(xù)存活和分化在某種程度上將依