神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育課件

第6章

神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育1神經(jīng)管發(fā)育腦和脊髓發(fā)育神經(jīng)誘導(dǎo)作用神經(jīng)元分化與遷移突起形成發(fā)育中細(xì)胞死亡腦老化及其分子機(jī)制中樞神經(jīng)系統(tǒng)畸形當(dāng)原腸形成后，胚層亦逐漸形成，

細(xì)胞出現(xiàn)明顯的分化，各器官的原基逐步形成。同時胚胎的形狀也隨之發(fā)生變化，身體變長，形成頭和尾，并分出頸和軀干，以后肢芽出現(xiàn)。有胚外構(gòu)造的動物，胚胎本身和胚外構(gòu)造分離，形成成體動物的雛形。器官發(fā)育是一個及其復(fù)雜的過程，即包含細(xì)胞的分裂與分化，也存在著器官與器官之間，器官與內(nèi)、外環(huán)境之間的相互影響。2神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的主要過程大致可

分為：神經(jīng)元的發(fā)生、增殖、遷移、分化、突觸以及神經(jīng)回路的形成等主要過程

。36.1

神經(jīng)管發(fā)育4神經(jīng)板----神經(jīng)溝（兩側(cè)有神經(jīng)褶）----神經(jīng)管6.1.1

初級神經(jīng)胚指由脊索中胚層誘導(dǎo)外胚層細(xì)胞分裂、

內(nèi)陷并與表皮層脫離形成中空的神經(jīng)管。56脊椎動物頭部和軀干部分神經(jīng)管形成

主要以初級神經(jīng)胚形成方式進(jìn)行，其過程可分為彼此獨(dú)立但在時空上又相互重疊的5個時期：神經(jīng)板形成神經(jīng)底板形成神經(jīng)板的變形神經(jīng)板彎曲成神經(jīng)溝神經(jīng)管閉合71.神經(jīng)板形成8由背中胚層（與胚胎其他區(qū)域合

作）發(fā)出信號指導(dǎo)其上方外胚層細(xì)胞發(fā)育成柱狀細(xì)胞，與預(yù)定的表皮外胚層細(xì)胞分化。分離培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證明:神經(jīng)板與表皮細(xì)胞協(xié)調(diào)一致的運(yùn)動形成神經(jīng)管。2.神經(jīng)底版形成9以前認(rèn)為只有神經(jīng)板中線處細(xì)胞才能形成神經(jīng)板，邊緣部分和神經(jīng)褶則構(gòu)成神經(jīng)管最靠背面的部分。新近紀(jì)錄表明，僅頭部神經(jīng)板形成方式是這樣，而軀干部神經(jīng)管底板具有獨(dú)立起源，即由原結(jié)（亨氏結(jié)）一部分細(xì)胞遷入神經(jīng)板中央形成。鵪鶉和雞胚移植實(shí)驗(yàn)：將1.5天雞胚亨氏節(jié)和后面脊索去掉，用鵪鶉對應(yīng)部位代替，發(fā)育成鑲嵌體，分析表明神經(jīng)底板和脊索細(xì)胞都由鵪鶉細(xì)胞發(fā)育而來，因此，亨氏節(jié)包含形成神經(jīng)底板的細(xì)胞。103.神經(jīng)板變形11神經(jīng)板變窄、變長與細(xì)胞變成高柱狀直接相關(guān)，是神經(jīng)板內(nèi)在的力量所致。神經(jīng)板與外胚層（體表）形成背外側(cè)

鉸合點(diǎn)（dorsor

lateral

hinge

point，DLHP），中間鉸合點(diǎn)（median

hingepoint

MNP）的細(xì)胞被錨定在脊索上，脊索誘導(dǎo)中間較合點(diǎn)細(xì)胞變矮，形成楔狀。背外側(cè)較合點(diǎn)被錨定在神經(jīng)錨的表面外胚層上，細(xì)胞也變成高楔形的，細(xì)胞的變形與微絲微管參與相關(guān)。124.神經(jīng)板彎曲成神經(jīng)溝13神經(jīng)板彎曲形成神經(jīng)溝與這些鉸合點(diǎn)相關(guān)，鉸合點(diǎn)作為支點(diǎn)（軸），細(xì)胞圍繞它旋轉(zhuǎn)。同時，表面外胚層也將神經(jīng)板從兩側(cè)將神經(jīng)褶推向中央。5.神經(jīng)管閉合14兩側(cè)神經(jīng)褶被推向中央中線后相互合并，即神經(jīng)管閉合。神經(jīng)褶連接處的細(xì)胞形成神經(jīng)脊細(xì)胞，從背部遷移出來（鳥類、哺乳類在閉合前遷移），神

經(jīng)管閉合后，前、后端留下神經(jīng)孔，在人約在25、26天閉合。神經(jīng)管前端較粗、管壁厚，形成腦泡，后端較細(xì)，管壁薄、形成脊髓。神經(jīng)嵴

neural

crest來源于外胚層，由于它的重要性而有

時被稱為第四胚層。

神經(jīng)嵴細(xì)胞起源于神

經(jīng)管最靠背部的區(qū)域。能廣泛遷移、分化形

成各種類型的細(xì)胞。15神經(jīng)管的閉合與遺傳因子和環(huán)境因子之間的相互作用有關(guān)。遺傳因子：

pax3、sonichedghog、openbrain等，環(huán)境因子：維生素B12、膽固醇（孕婦應(yīng)補(bǔ)葉酸VB12預(yù)防無腦畸形和脊髓裂）。16次級神經(jīng)胚形成secondary

neurulation17外胚層細(xì)胞下陷進(jìn)入深層，形成實(shí)心的細(xì)胞索—髓索（medullarycord），接著再產(chǎn)生空洞形成中空的神

經(jīng)管。魚的神經(jīng)胚形成為次級神經(jīng)胚形成。兩棲、鳥、小鼠等后端神經(jīng)管的形成也如此。6.1.2

腦室界溝18神經(jīng)管分化后，管內(nèi)腔變?yōu)樽笥覊罕獾牧严稜?，在橫斷面上形成“內(nèi)菱外方”的形狀。頂板

底板

腦室界溝

翼板基板基于BMP和Hedgehog信號分子濃度梯度的調(diào)節(jié)，許多轉(zhuǎn)錄因子在不同背腹軸位置表達(dá)，將脊髓劃分為不同的區(qū)域。19后部化因子由后向前形成一個濃度梯度，調(diào)節(jié)圖式化基因的表達(dá)。而在腦區(qū)，其活性被Wnt抑制因子等所抑制。Wnt活性沿前后軸形成從后到前的濃度梯度，促進(jìn)后部特異性神經(jīng)組織的分化，在頭部被組織者產(chǎn)生的抑制因子，使腦部組織得以分化。20216.1.3

初級腦泡

6.1.4次級腦泡22二彎曲

三腦泡

三彎曲

五腦泡236.1.5

腔室系統(tǒng)246.2

腦和脊髓發(fā)育25腦:高度分化形成腦曲，腦泡分化形成各種不同的核團(tuán)，內(nèi)腔擴(kuò)大成腦室和脈絡(luò)叢組織，產(chǎn)生腦脊液。脊髓：各階段的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本是均等的、連續(xù)的、分化較小的，中央管粗細(xì)大體

一致。6.2.1

端腦和間腦終板

皮質(zhì)板6.2.2

中腦頂蓋

腳底6.2.3

腦橋、延髓和小腦6.2.4

脊髓266.3

神經(jīng)誘導(dǎo)作用27誘導(dǎo)：胚胎一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域發(fā)生影響，并使后者沿著一條新途徑分化的作用稱為誘導(dǎo)。胚胎誘導(dǎo)的任何系統(tǒng)至少具有兩個部分：一個組織產(chǎn)生誘導(dǎo)的刺激，另一個組織

接受刺激并對它起反應(yīng)，前者為誘導(dǎo)者，后者為反應(yīng)組織。初級胚胎誘導(dǎo)：脊索中胚層誘導(dǎo)外胚層細(xì)胞分化形成神經(jīng)組織的作用稱初級胚胎誘導(dǎo)。這一誘導(dǎo)作用并非胚胎發(fā)育中最早出現(xiàn)的誘導(dǎo)作用，由于這一名詞沿

用以久，人們以習(xí)慣使用。28神經(jīng)管是由初級誘導(dǎo)者誘導(dǎo)而成。其

前端的衍生物(視泡)又誘導(dǎo)出次級結(jié)構(gòu)(晶狀體)，故神經(jīng)管又稱為次級誘導(dǎo)者

(secondaryinductor)。隨后次級誘導(dǎo)的產(chǎn)物(晶狀體)又誘導(dǎo)三級誘導(dǎo)產(chǎn)物(角膜)的形成，故晶狀體又被稱為三級誘導(dǎo)者(tertiaryinductor)。類似的誘導(dǎo)系統(tǒng)也見于鼻、耳和其他器官的發(fā)育中。29在神經(jīng)管被誘導(dǎo)后，它仍然能對來自脊索的誘導(dǎo)信

號起反應(yīng)。那些鄰近脊索的神經(jīng)管細(xì)胞(最腹部中線處的細(xì)胞)變?yōu)榈装寮?xì)胞。這些底板細(xì)胞一旦被誘導(dǎo)，它又可在其任一側(cè)誘導(dǎo)運(yùn)動神經(jīng)元的形成。303132基于BMP和Hedgehog信號分子濃度梯度的調(diào)節(jié)，許多轉(zhuǎn)錄因子在不同背腹軸位置表達(dá)，將脊髓劃分為不同的區(qū)域。336.4

神經(jīng)元分化與遷移34在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程中，神經(jīng)細(xì)胞均產(chǎn)生于神經(jīng)管的最內(nèi)層。隨著發(fā)育的推移，神經(jīng)管由單層細(xì)胞變?yōu)槎鄬蛹?xì)胞。細(xì)胞層的變化提示細(xì)胞進(jìn)行了遷移，最終到達(dá)指定居層并發(fā)育為成熟的神經(jīng)元或神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。6.4.1

神經(jīng)管發(fā)生模式356.4.2

神經(jīng)元增殖與分化神經(jīng)管細(xì)胞的前體細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)所有細(xì)胞的起源。新的神經(jīng)細(xì)胞只產(chǎn)生于神經(jīng)管的內(nèi)層，

神經(jīng)管的內(nèi)腔將來演變成腦室和脊髓中央管，靠近管腔的內(nèi)層是產(chǎn)生新的神經(jīng)細(xì)胞的區(qū)域。圖6-1236376.4.3

神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的遷移6.4.4

神經(jīng)嵴細(xì)胞發(fā)生6.4.5神經(jīng)嵴細(xì)胞多能性因素38第6章

神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育39神經(jīng)管發(fā)育腦和脊髓發(fā)育神經(jīng)誘導(dǎo)作用神經(jīng)元分化與遷移突起形成發(fā)育中細(xì)胞死亡腦老化及其分子機(jī)制中樞神經(jīng)系統(tǒng)畸形6.5

突起形成40軸突延伸生長錐

識別靶細(xì)胞

引導(dǎo)軸突向正確的方向生長。從生長錐上能生出進(jìn)行波狀運(yùn)動的

扇形膜狀物，或者絲狀的假足突起（microspike）。對培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞所觀察到的情況是：絲狀假足長10—20微米、直徑約0.3微米，從一個生長錐上能長出1—30根突起，以每分鐘6—10微米的速度不斷地反復(fù)進(jìn)行伸長與收縮，并具有與其他不同種組織接觸而附著的性質(zhì)。在生長錐的細(xì)微結(jié)構(gòu)中包括有滑面內(nèi)質(zhì)

網(wǎng)、液胞、神經(jīng)細(xì)絲、微小管以及在周

緣部位由直徑約5纖米的微纖絲構(gòu)成的

特殊網(wǎng)狀構(gòu)造。這種網(wǎng)狀構(gòu)造一起伸入

到偽足中，并認(rèn)為這是偽足運(yùn)動的原動力。416.5.3

軸突引導(dǎo)機(jī)制42神經(jīng)軸突生長的引導(dǎo)機(jī)制：神經(jīng)軸突的生長首先決定于其自身表達(dá)的基因產(chǎn)物；神經(jīng)軸突的生長也決定于其所處的環(huán)境，某些因素具有吸引作用，而有些具有排斥作用。這些環(huán)境因素包括：其伸展途徑中的組織結(jié)構(gòu)，胞外基質(zhì)成分，相臨細(xì)胞的表面特性。長距離引導(dǎo)：利用可擴(kuò)散的分子對神經(jīng)有吸

引或是排斥的作用來導(dǎo)引神經(jīng)細(xì)胞去的位置，

有化學(xué)性引導(dǎo)和化學(xué)性排斥兩種?；瘜W(xué)性排斥：體節(jié)生