第六章 神经发育及可塑性

1、第六章第六章神经细胞的生长、发育和神经细胞的生长、发育和损伤、修复及再生损伤、修复及再生12 神经发育无疑是自然科学中最具挑战性和神经发育无疑是自然科学中最具挑战性和吸引力的研究领域之一。它整合包含胚胎学、吸引力的研究领域之一。它整合包含胚胎学、发育学、组织学、解剖学、分子生物学、细胞发育学、组织学、解剖学、分子生物学、细胞生物学、生理学、生物化学及神经生物学等多生物学、生理学、生物化学及神经生物学等多种学科为一体。种学科为一体。 今天所讲述的这一章内容只能对其中极小今天所讲述的这一章内容只能对其中极小一部分的进展进行描述，仅能勾画出非常粗糙一部分的进展进行描述，仅能勾画出非常粗糙的轮廓。的轮

2、廓。第一节第一节 神经元的生长、发育和死亡神经元的生长、发育和死亡一、神经系统的个体发生一、神经系统的个体发生3 整个神经系统起源于外胚层，启动于中胚层。整个神经系统起源于外胚层，启动于中胚层。45 原条原条：胚第：胚第3周初，周初，胚盘尾端正中线的胚盘尾端正中线的上胚上胚层细胞层细胞增生，形成的一增生，形成的一条纵行的细胞索。条纵行的细胞索。 脊索脊索: :原结深处的中胚原结深处的中胚层细胞增殖，并向头端增层细胞增殖，并向头端增生迁移形成的细胞索。脊生迁移形成的细胞索。脊索向头端增长，原条相对索向头端增长，原条相对缩短，最终消失。缩短，最终消失。6 神经板神经板：脊索诱导：脊索诱导其背侧的其

3、背侧的外胚层细胞外胚层细胞增厚成板状，称增厚成板状，称神经神经板。板。 神经管的形成神经管的形成neural plate (神经板神经板)neural groove（神经沟）（神经沟）neural fold（神经褶）（神经褶）neural tube(神经管神经管)神经板由单层柱状上皮神经板由单层柱状上皮构成，称为神经上皮。构成，称为神经上皮。7neural plate (神经板神经板)neural groove（神经沟）（神经沟）neural fold（神经褶）（神经褶）neural tube(神经管神经管)q 神经板沿中线下陷神经板沿中线下陷形成的沟，称形成的沟，称神经沟神经沟。q 神经沟两

4、侧边缘隆神经沟两侧边缘隆起，称起，称神经褶神经褶。8neural plate (神经板神经板)neural groove（神经沟）（神经沟）neural fold（神经褶）（神经褶）neural tube(神经管神经管) 两侧神经褶靠拢两侧神经褶靠拢并愈合成管状，称并愈合成管状，称神经管神经管。是。是CNS的的原基，原基，分化为脑和分化为脑和脊髓等。脊髓等。 神经板外缘细胞神经板外缘细胞迁移到神经管背侧迁移到神经管背侧形成细胞索，称形成细胞索，称神神经嵴经嵴。是。是PNS的原的原基基，分化为神经节、，分化为神经节、周围神经、神经胶周围神经、神经胶质、肾上腺髓质细质、肾上腺髓质细胞等。胞等。91

5、011问题？为什么神经板选在胚囊的背部形成，问题？为什么神经板选在胚囊的背部形成，而不是其他地方呢？而不是其他地方呢？胚胎发育过程胚胎发育过程中细胞的未来中细胞的未来命运取决于周命运取决于周围组织的影响，围组织的影响，神经系统则是神经系统则是由非神经性细由非神经性细胞释放出来的胞释放出来的信号分子所诱信号分子所诱导生成的。导生成的。胚孔背唇胚孔背唇12问题？为什么神经板上的外胚层细胞能发育成神问题？为什么神经板上的外胚层细胞能发育成神经元，而其他地方不能？经元，而其他地方不能？非洲爪蛙非洲爪蛙将早期外胚层打散分离成单细胞；将早期外胚层打散分离成单细胞；将单细胞单独培养。将单细胞单独培养。结果：

6、结果：这些单细胞能发育形成神经组织。这些单细胞能发育形成神经组织。原因（可能）：原因（可能）：这些外胚层细胞本身默认的基因调控程序是让他们这些外胚层细胞本身默认的基因调控程序是让他们发育成神经元；发育成神经元；存在某种抑制因子，使得神经板以外的外胚层细胞存在某种抑制因子，使得神经板以外的外胚层细胞不能向神经元的方向发育；不能向神经元的方向发育；神经板上的细胞必然接受到某些信号，使得它们最神经板上的细胞必然接受到某些信号，使得它们最终可成为神经细胞。终可成为神经细胞。 神经褶愈合过程中，头尾两端各有一开口，称神经褶愈合过程中，头尾两端各有一开口，称前、后神经孔前、后神经孔。 前神经孔闭合前神经孔

7、闭合脑泡脑泡 后神经孔闭合后神经孔闭合脊髓脊髓13基基本本保保持持三三层层结结构构边缘层边缘层白质白质 成神经细胞的轴突成神经细胞的轴突套层套层脊髓灰质脊髓灰质 成神经细胞的细胞体成神经细胞的细胞体室管膜层室管膜层 神经上皮层神经上皮层两侧壁套层神经母细胞和成胶质细两侧壁套层神经母细胞和成胶质细胞的迅速增生而增厚，称为胞的迅速增生而增厚，称为侧板侧板神经管顶壁和底壁薄而窄神经管顶壁和底壁薄而窄 神经管的尾侧段分化、发育为脊髓神经管的尾侧段分化、发育为脊髓腹侧腹侧两两基板基板灰质前角、侧角灰质前角、侧角背侧背侧两两翼板翼板灰质后角灰质后角顶顶 板板底底 板板14 三个原始脑泡是脑的原基三个原始脑

8、泡是脑的原基 前脑泡前脑泡中脑泡中脑泡菱脑泡菱脑泡15前脑泡前脑泡中脑泡中脑泡菱脑泡菱脑泡 （后）（后）脑脑 泡泡端脑泡端脑泡 间脑间脑后脑后脑末脑末脑第三脑室第三脑室左、右大脑半球左、右大脑半球两个侧脑室两个侧脑室翼板：四叠体翼板：四叠体基板：被盖基板：被盖 中脑中脑脑桥脑桥延髓延髓脑泡腔脑泡腔第四脑室第四脑室中：中脑导水管中：中脑导水管丘脑、下丘脑丘脑、下丘脑小脑小脑端脑纤维下延：大脑脚端脑纤维下延：大脑脚16 五脑泡阶段五脑泡阶段1718为什么到脑会在神经管的头端，而脊髓出现其后呢？为什么到脑会在神经管的头端，而脊髓出现其后呢？转录因子决定细胞的命运转录因子决定细胞的命运HoxHox蛋白

9、是所有其他转录因子的总操纵者；蛋白是所有其他转录因子的总操纵者； 环境中各种可溶性诱导分子和相邻细胞膜上的信号环境中各种可溶性诱导分子和相邻细胞膜上的信号蛋白对神经细胞的共同作用。蛋白对神经细胞的共同作用。例如：例如：LimLim-1-1基因敲除会造成无头的胎鼠基因敲除会造成无头的胎鼠二、神经系统的组织发生二、神经系统的组织发生神经系统的形态发生的主要过程神经系统的形态发生的主要过程 ：神经诱导神经诱导(neural induction)神经上皮细胞的增殖神经上皮细胞的增殖(proliferation)细胞间的联系细胞间的联系(connection)和黏附和黏附(adhesion)细胞的迁移细

10、胞的迁移(migration)神经细胞的分化神经细胞的分化(differentiation)细胞群体中特殊联系的建立细胞群体中特殊联系的建立神经元之间的联系神经元之间的联系和和细胞死亡细胞死亡已建立联系的神经组织的功能发育已建立联系的神经组织的功能发育1920神经诱导神经诱导蝾螈实验揭示：在胚胎发育过程中细胞的未来命运取决蝾螈实验揭示：在胚胎发育过程中细胞的未来命运取决于周围组织的影响，神经系统则是由非神经性细胞释放于周围组织的影响，神经系统则是由非神经性细胞释放出来的信号分子所诱导生成的。出来的信号分子所诱导生成的。神经系统发育过程中的三个特点：神经系统发育过程中的三个特点：中枢神经系统源自

11、排列紧密、缺少细胞间质的中枢神经系统源自排列紧密、缺少细胞间质的神经上神经上皮细胞皮细胞(早期的神经管管壁及后来的室管膜层早期的神经管管壁及后来的室管膜层)在发育过程中，由于细胞间的相互作用导致细胞及其在发育过程中，由于细胞间的相互作用导致细胞及其突起的重新配布突起的重新配布发育过程中任一精密的时空整合程序均反映了基因及发育过程中任一精密的时空整合程序均反映了基因及基因外因素的相互作用，其中细胞间的相互作用是起基因外因素的相互作用，其中细胞间的相互作用是起着关键作用的因素着关键作用的因素21参与神经系统发生的主要因子：参与神经系统发生的主要因子： 神经诱导因子：骨形成蛋白（神经诱导因子：骨形成

12、蛋白（BMP） 脊索信号因子（脊索信号因子（Shh） 神经发生基因：神经发生基因：delta，notch，numb 神经营养因子：神经营养因子：NGF，BDNF，PDGF，CNTF NT-3/4/5，FGF 细胞外基质（细胞外基质（ECM） 神经黏附分子（神经黏附分子（CAM） noggin follistatin chordin2223 神经元结构发展的三个主要阶段：细胞增殖神经元结构发展的三个主要阶段：细胞增殖 细胞迁移细胞迁移 细胞分化细胞分化神经元的发生神经元的发生 1、细胞增殖、细胞增殖 (cell proliferation )： S期期(合成合成DNA)，胞核靠近外侧膜处。，胞核

13、靠近外侧膜处。 M期期(有丝分裂有丝分裂)，胞核移到靠近管腔的位置，分裂产生的子细胞又移行至外界胞核移到靠近管腔的位置，分裂产生的子细胞又移行至外界膜，再合成膜，再合成DNA并重复其增殖周期。并重复其增殖周期。 分裂后子细胞分裂后子细胞(daughter cell)的命运取决定很多因素，的命运取决定很多因素，其中非常重要的是其中非常重要的是基因表达基因表达(gene expression)的差异性，的差异性，而基因表达的调控取决于而基因表达的调控取决于转录因子转录因子（transcription factors）的类型。的类型。24室管膜层室管膜层边缘层边缘层This mode of nerv

14、e cell division predominationin early development neuronal precursorThis mode predominates in later development neuronal precursor The choreography of cell proliferationSMG1G225 2、细胞迁移、细胞迁移（cell migration)：由靠近脑室的发源地出发，：由靠近脑室的发源地出发，新发育成的神经元向神经管外周迁移，然后定位于不同的层次新发育成的神经元向神经管外周迁移，然后定位于不同的层次 神经管闭合后，部分子细胞从管

15、壁顺着神经管闭合后，部分子细胞从管壁顺着放射状胶质细胞放射状胶质细胞（radial glial cells）发出的纤维移行，穿过合成发出的纤维移行，穿过合成DNA的神经上皮的神经上皮细胞到达靠近外界膜下面，这些称为细胞到达靠近外界膜下面，这些称为成神经细胞成神经细胞(neuroblast)，他们开始伸出突起，成为树突和轴突的前身。他们开始伸出突起，成为树突和轴突的前身。放射状胶质放射状胶质细胞细胞在引导在引导neuron迁徙过程中起着决定性作用。迁徙过程中起着决定性作用。26放射状放射状胶质细胞胶质细胞迁移神经元迁移神经元27大脑的组织生成大脑的组织生成室下区室下区脑室区脑室区皮质板皮质板边缘

16、区边缘区中间区中间区端脑端脑 神经管神经上皮显示一种空间梯度的增殖活性，神经管神经上皮显示一种空间梯度的增殖活性， 神神经元的产生呈现一种经元的产生呈现一种“内外内外”（inside-out）层状结）层状结构：构：较早分化的神经元位于皮层的深部，而新近分化的较早分化的神经元位于皮层的深部，而新近分化的神经元位于皮层的表层。故不论皮层的什么区域，其最神经元位于皮层的表层。故不论皮层的什么区域，其最内层总是最早分化，而最外层则最后分化。内层总是最早分化，而最外层则最后分化。 在多层结构的脑皮质区域，在多层结构的脑皮质区域，较大的神经元先迁移较大的神经元先迁移，并，并形成最内层，顺序向外的层次，由较

17、小的神经元，通过先形成最内层，顺序向外的层次，由较小的神经元，通过先前已形成的层次迁移，并形成在其外的新的层次。前已形成的层次迁移，并形成在其外的新的层次。28Inside-outInside-out原则：出生迟的神经细胞经过迁原则：出生迟的神经细胞经过迁移，会超越已定位的前辈们，定居在最外层。移，会超越已定位的前辈们，定居在最外层。由内而外皮质的发育由内而外皮质的发育29垂直方向上分层垂直方向上分层水平方向上分层水平方向上分层最终分成最终分成6 6层层30 3、细胞分化、细胞分化(Neuron differentiation): 由一个由一个neuroblast转变成具有转变成具有neuro

18、n特性的多步骤过程，特性的多步骤过程，不仅包括形态上的改变（细胞从圆形或卵圆形到有突起，轴突的不仅包括形态上的改变（细胞从圆形或卵圆形到有突起，轴突的发生在前，树突的发生在后），更重要的是其内在的变化。发生在前，树突的发生在后），更重要的是其内在的变化。设想：大脑中有设想：大脑中有10101111个神经元，一个神经元如何保证只与个神经元，一个神经元如何保证只与其中一个或一部分，而不是其他神经元形成联系呢？其中一个或一部分，而不是其他神经元形成联系呢？大象脊髓运动神经元轴突在行走了大象脊髓运动神经元轴突在行走了2m2m多后如何只作用于脚多后如何只作用于脚趾这块肌肉而不是另一块呢？趾这块肌肉而不是

19、另一块呢？31（二）（二） 神经联系的发生神经联系的发生32 细胞骨架：细胞骨架：微管、微丝、中间丝微管、微丝、中间丝 微管蛋白微管蛋白(tubulin)运输运输 肌动蛋白肌动蛋白(actin)、肌球蛋白、肌球蛋白(myosin)伸缩、转向伸缩、转向1、轴突生长、轴突生长 在神经元发育的过程中，轴突沿着特定的路线生长、延在神经元发育的过程中，轴突沿着特定的路线生长、延长，并伸向将与它发生突触联系的靶细胞。轴突是靠长，并伸向将与它发生突触联系的靶细胞。轴突是靠识别识别行行进道路上的进道路上的导向分子导向分子朝向其正确方向行进的。朝向其正确方向行进的。 生长锥生长锥( growth cone)：神

20、经突发育和再生时轴突末端神经突发育和再生时轴突末端膨大呈扇形的结构。膨大呈扇形的结构。 通过阿米巴样运动引导轴突延伸，有利于轴突的生长、通过阿米巴样运动引导轴突延伸，有利于轴突的生长、途径的选择、对靶细胞的识别。途径的选择、对靶细胞的识别。片状伪足片状伪足丝状伪足丝状伪足33轴突的生长轴突的生长通路形成的三个阶段通路形成的三个阶段: 通路选择通路选择(pathway selection) 目标选择目标选择(target selection) 地点选择地点选择(address selection)34 介导轴突生长的机制介导轴突生长的机制 轴突生长受到轴突生长受到细胞外基质细胞外基质(extra

21、cellular matrix, ECM)、细胞、细胞粘连分子粘连分子(cell adhesion molecule, CAM)及其周围的可溶性物质及其周围的可溶性物质如生长因子和靶细胞释放的可溶性物质的影响，这些物质可如生长因子和靶细胞释放的可溶性物质的影响，这些物质可增强和吸引或抑制和排斥增强和吸引或抑制和排斥生长锥生长锥的生长。的生长。 35通路选择通路选择 集束化集束化(fasciculation): 轴突沿着轴突沿着ECM上分子行进，最后生上分子行进，最后生长在一起形成束状结构。长在一起形成束状结构。3637目标选择目标选择依赖于细胞依赖于细胞- -细胞表面的相互作用，这是通过粘细胞

22、表面的相互作用，这是通过粘结分子来起到剧集分类和导向作用。结分子来起到剧集分类和导向作用。生长锥上的粘结分子与现行的神经纤维表面上或者胶质细胞表面上的生长锥上的粘结分子与现行的神经纤维表面上或者胶质细胞表面上的同类分子粘连在一起，以保证它们沿着正确的方向前进。这些粘连同同类分子粘连在一起，以保证它们沿着正确的方向前进。这些粘连同时也会触发胞内有关的信号处理过程。时也会触发胞内有关的信号处理过程。38受体和配体相互结合作用是节细受体和配体相互结合作用是节细胞生长锥使用的第一种导向机制胞生长锥使用的第一种导向机制地点选择地点选择通过受体和配体的结合产生趋向运动，受体分子在不同的部位表达的通过受体和

23、配体的结合产生趋向运动，受体分子在不同的部位表达的浓度不同，从而使神经纤维能够精确地到达目的地。浓度不同，从而使神经纤维能够精确地到达目的地。392 2、生长锥的崩塌、生长锥的崩塌神经纤维到达终点后必须停止生长，生长锥也必须崩塌。神经纤维到达终点后必须停止生长，生长锥也必须崩塌。组织中抑制分子和生长锥膜上的受体分子相互作用来组织中抑制分子和生长锥膜上的受体分子相互作用来完成。他们和造成生长锥的崩塌或者转向。完成。他们和造成生长锥的崩塌或者转向。 树突晚于轴突长出树突晚于轴突长出 轴突从支配的靶区中逆行运输一些化学信息轴突从支配的靶区中逆行运输一些化学信息(如如NTF等等) 到神到神经元胞体，启

24、动树突的生长经元胞体，启动树突的生长 树突发育早期，会出现过多生长和分支，后来通过树突发育早期，会出现过多生长和分支，后来通过“修剪修剪”过程，把与功能不相适应的树突分支过程，把与功能不相适应的树突分支“修剪修剪”，保留其基本分，保留其基本分支支 树突发育的时空规律：胞体大、轴突长的神经元树突发育起树突发育的时空规律：胞体大、轴突长的神经元树突发育起始时间早于胞体小、轴突短的神经元树突始时间早于胞体小、轴突短的神经元树突3、树突的生长发育、树突的生长发育40414、突触的形成、突触的形成（Synapse Formation） 哺乳类神经系统发育在经历了神经管的哺乳类神经系统发育在经历了神经管的

25、产生、背腹轴和头尾轴的形成、神经细胞的产生、背腹轴和头尾轴的形成、神经细胞的诞生、分化、迁移、轴突的生长延伸，发现诞生、分化、迁移、轴突的生长延伸，发现靶细胞后，所面临的的任务就是形成突触联靶细胞后，所面临的的任务就是形成突触联系。只有突触形成后，神经元之间才能进行系。只有突触形成后，神经元之间才能进行信号处理。信号处理。42突触的形成经历三个阶段：突触的形成经历三个阶段： 发育中的轴突有选择地与靶细胞形成联系；发育中的轴突有选择地与靶细胞形成联系； 轴突的生长锥分化成神经末梢；轴突的生长锥分化成神经末梢； 靶细胞将必要的构件安排到突触后膜上。靶细胞将必要的构件安排到突触后膜上。这些过程受到许

26、多粘结分子、骨架蛋白等分子的调控。这些过程受到许多粘结分子、骨架蛋白等分子的调控。突触形成的影响因素突触形成的影响因素： 突触后成分与突触前成分突触后成分与突触前成分相互作用的结果相互作用的结果Ca2+ 发挥发挥重要作用重要作用 蛋白聚集素蛋白聚集素(agrin)在突触在突触形成过程中发挥正性调节的形成过程中发挥正性调节的作用作用 当生长锥接触到相应当生长锥接触到相应target后即形成了突触，在发育过程后即形成了突触，在发育过程中，突触后成分发育在前，突中，突触后成分发育在前，突触前成分发育在后。触前成分发育在后。435、突触的消退、突触的消退（Elimination of Synapses

27、） 程序性突触形成程序性突触形成Programmed synapse formationq突触形成的启动是按照一个明确不变的程序发生的。突触是突触形成的启动是按照一个明确不变的程序发生的。突触是突然出现，随后迅速增多，并形成过量的突触，最后多余无用突然出现，随后迅速增多，并形成过量的突触，最后多余无用的突触迅速消失。的突触迅速消失。q在在CNS发育期间，突触的消退被认为是一种消除错误结构的发育期间，突触的消退被认为是一种消除错误结构的机制，有利于机制，有利于neuron之间相互作用及其功能发挥的有效性考虑，之间相互作用及其功能发挥的有效性考虑，消除一些与功能不相适应的消除一些与功能不相适应的s

28、ynapse，确定最后有用的结构是，确定最后有用的结构是很必要的。通过很必要的。通过neuron之间的相互作用之间的相互作用, 选择性促进选择性促进neuron之之间可以共存和依赖的结构发育，这样可以使得间可以共存和依赖的结构发育，这样可以使得CNS的功能和该的功能和该动物的生存环境更加匹配。动物的生存环境更加匹配。446、活动依赖的突触重派、活动依赖的突触重派 Activity Dependent Synapse Rearrangement 突触重派是神经活动及突触传递的结果。突触重派是神经活动及突触传递的结果。 神经活动神经活动是驱动皮质内神经环路发育的重要因素，同时也是驱动皮质内神经环路

29、发育的重要因素，同时也是突触联系通路三个阶段中是突触联系通路三个阶段中address selection中的最后步骤。中的最后步骤。4546突触容量保持不变突触容量保持不变的情况下，神经元的情况下，神经元从一种突触方式改从一种突触方式改变为另一种突触方变为另一种突触方式，称为突触重排式，称为突触重排。突触重排是轴突定突触重排是轴突定位选择过程的最后位选择过程的最后一步，通路形成早一步，通路形成早期步骤主要受遗传期步骤主要受遗传控制；而突触重排控制；而突触重排却是活动依赖性的却是活动依赖性的主要发生于出生后，主要发生于出生后，并且受到婴幼儿感并且受到婴幼儿感觉经验的深远影响。觉经验的深远影响。突

30、触重排包括突触突触重排包括突触分离、突触汇聚和分离、突触汇聚和突触竞争。突触竞争。神经元联系最终模式的建立与下列的五个过程有关神经元联系最终模式的建立与下列的五个过程有关v 轴突的长出，选择合适的途径到达正确的靶细胞轴突的长出，选择合适的途径到达正确的靶细胞v 树突的长出，并形成特定的树突形态树突的长出，并形成特定的树突形态v 轴突选择特定的靶细胞轴突选择特定的靶细胞v 除去不正确的和多余的突触和轴突及树突的分枝，并剔除除去不正确的和多余的突触和轴突及树突的分枝，并剔除错配的神经元错配的神经元v 突触联系最终模式的功能性改造突触联系最终模式的功能性改造47487、突触联系的精细调制、突触联系的

31、精细调制在神经系统发育过程中，在神经系统发育过程中，第一步是产生足够数量和各种类型的神经元；第一步是产生足够数量和各种类型的神经元；第二步是它们的包体迁移到合适的核团或皮层亚层中；第二步是它们的包体迁移到合适的核团或皮层亚层中；第三步神经元的轴突延伸、生长、投射到合适的位置上；第三步神经元的轴突延伸、生长、投射到合适的位置上；第四部与靶细胞形成突触联系。第四部与靶细胞形成突触联系。 大脑皮层神经元之间的联系由两个基本不同的发育程序即大脑皮层神经元之间的联系由两个基本不同的发育程序即分子线索分子线索和和神经活动神经活动获得。获得。 分子线索控制神经元的身份，引导轴突从特定周围区投射分子线索控制神

32、经元的身份，引导轴突从特定周围区投射到靶区并激发突触联系的形成。到靶区并激发突触联系的形成。 然而突触接触一旦形成，他们的继续发育与成熟则主要取然而突触接触一旦形成，他们的继续发育与成熟则主要取决于突触前后成分之间的协调的神经活动。决于突触前后成分之间的协调的神经活动。49三、神经元的程序性死亡三、神经元的程序性死亡(programmed cell death, PCD) PCD多是指发育过程中自然出现的或生理性的细胞多是指发育过程中自然出现的或生理性的细胞死亡；死亡； 凋亡（凋亡（apoptosis）多是指由各种外源性因素诱导多是指由各种外源性因素诱导的或病理情况下（如脑缺血、脑损伤）的细胞

33、死亡；的或病理情况下（如脑缺血、脑损伤）的细胞死亡； 细胞坏死（细胞坏死（necrosis）多发生在突然及严重损伤的多发生在突然及严重损伤的情况下，如感染、严重缺血等，其形态学特征与情况下，如感染、严重缺血等，其形态学特征与PCD和和apoptosis不同。不同。50第二节第二节神经的损伤、修复与再生神经的损伤、修复与再生 51一、中枢神经的损伤、修复与再生一、中枢神经的损伤、修复与再生 传统认为，传统认为，只有周围神经系统损伤后能够再生，中只有周围神经系统损伤后能够再生，中枢神经系统损伤后不能再生枢神经系统损伤后不能再生。现发现。现发现中枢神经在合适条中枢神经在合适条件下能够再生件下能够再生

34、。 q 1928年，年，Cajal断言：断言：CNS一旦发育完成，神经元损伤一旦发育完成，神经元损伤后不能再生。后不能再生。q 1958年，年，Liu Chambers的实验，证明了成年哺乳动的实验，证明了成年哺乳动物的物的CNS具有较大的可塑性，可以再生。具有较大的可塑性，可以再生。521 1、 影响中枢神经再生的主要因素影响中枢神经再生的主要因素 （1）胶质瘢痕）胶质瘢痕(glial scar)：CNS损伤后，受损神经纤损伤后，受损神经纤维发生溃变，星形胶质细胞反应性增生，当清除溃变产物维发生溃变，星形胶质细胞反应性增生，当清除溃变产物后，以其突起充填遗留的空隙，形成致密的后，以其突起充填

35、遗留的空隙，形成致密的glial scar。 尽管反应性胶质细胞能释放尽管反应性胶质细胞能释放NGF，刺激神经元的生长，刺激神经元的生长和再生，但和再生，但glial scar构成的屏障阻止轴突的生长，使再生构成的屏障阻止轴突的生长，使再生流产。流产。53 （2）缺乏诱导结构）缺乏诱导结构：PNS中的雪旺细胞有引导轴突生长中的雪旺细胞有引导轴突生长的作用。的作用。CNS没有雪旺细胞，而少突胶质细胞有抑制神经没有雪旺细胞，而少突胶质细胞有抑制神经元突起生长的作用。元突起生长的作用。 （3）产生神经生长抑制因子）产生神经生长抑制因子(NGI)：如少突胶质细胞的：如少突胶质细胞的NI-35、NI-2

36、50，星形胶质细胞的，星形胶质细胞的cytotactin/tenascin(CT)和和chondroitin-sulfate/keratan sulfate proteoglycan (CS/KS-PG)。542 2、CNS损伤性和退行性损伤性和退行性疾病治疗的主要策略疾病治疗的主要策略 【可能机制可能机制】 Schwann可提供适当的神经营养因子，可提供适当的神经营养因子，可能有引导中枢神经再生轴突的延伸可能有引导中枢神经再生轴突的延伸。 （1）周围神经移植物的中枢移植）周围神经移植物的中枢移植：如坐骨神经段的视：如坐骨神经段的视网膜移植、脊髓移植等。网膜移植、脊髓移植等。55 （2）中枢神

37、经组织的异体移植（脑移植）中枢神经组织的异体移植（脑移植） 以供体胎脑组织为移植物，植入宿主脑内，从而以供体胎脑组织为移植物，植入宿主脑内，从而代替受损的神经元。代替受损的神经元。影响脑移植成功率的因素：影响脑移植成功率的因素： 供体的胎龄供体的胎龄：胎龄越小，移植后存活率越高，：胎龄越小，移植后存活率越高，最好能获取尚未发出轴突的神经上皮细胞群移植物，最好能获取尚未发出轴突的神经上皮细胞群移植物，已处于成神经细胞阶段的组织增殖力低。已处于成神经细胞阶段的组织增殖力低。56 移植部位移植部位：最常用部位：最常用部位脑室脑室 三要素：三要素：a. 能使移植物易于形成血管能使移植物易于形成血管 b

38、. 能充分接触脑脊液能充分接触脑脊液 C. 有足够的生长空间有足够的生长空间 移植方法移植方法：注射移植法：注射移植法 预制腔移植法预制腔移植法 免疫因素免疫因素：宿主对移植物的免疫排斥作用，：宿主对移植物的免疫排斥作用，同种移植同种移植弱于弱于异种移植异种移植；幼年期宿主的排斥率较；幼年期宿主的排斥率较低。低。57 （3）干细胞移植）干细胞移植：以具有多向分化潜能的神经干细胞：以具有多向分化潜能的神经干细胞(NSC)或骨髓间充质干细胞或骨髓间充质干细胞(MSC)作为移植物，植入作为移植物，植入CNS，给以合适的条件，调控其分化为神经元。给以合适的条件，调控其分化为神经元。MSC的优点：的优点

39、： 具有多向分化潜能，可分化为成骨细胞、软骨细具有多向分化潜能，可分化为成骨细胞、软骨细胞、成肌细胞、脂肪细胞、神经元、神经胶质细胞、胞、成肌细胞、脂肪细胞、神经元、神经胶质细胞、心肌细胞等。心肌细胞等。 免疫原性弱，具有特异的移植后免疫耐受性。免疫原性弱，具有特异的移植后免疫耐受性。 自我更新能力强，来源丰富，取材方便。自我更新能力强，来源丰富，取材方便。58二、周围神经的损伤、修复与再生二、周围神经的损伤、修复与再生59 神经元对损伤的反应神经元对损伤的反应 o 远侧段神经纤维的顺行性溃变（远侧段神经纤维的顺行性溃变（Waller溃变）溃变）o 近侧段神经纤维的逆行性溃变（间接近侧段神经纤

40、维的逆行性溃变（间接Waller溃变）溃变）o 细胞体的变化细胞体的变化轴突反应轴突反应o 跨神经元溃变跨神经元溃变Waller溃变溃变： 轴突的变化：先是线粒体的局部堆积，随之细胞器发生轴突的变化：先是线粒体的局部堆积，随之细胞器发生颗粒性分解，后来轴突肿胀、断裂、溶解，最后被吸收。颗粒性分解，后来轴突肿胀、断裂、溶解，最后被吸收。 髓鞘的变化：收缩髓鞘的变化：收缩断裂断裂清除。清除。细胞体的变化细胞体的变化： 胞体、胞核肿胀，尼氏体溶解或消失。胞体、胞核肿胀，尼氏体溶解或消失。60 周围神经的再生周围神经的再生 再生的条件再生的条件：胞体存活；轴突基膜完整，围成神经膜管。胞体存活；轴突基膜

41、完整，围成神经膜管。 神经上皮发育为成神经细胞后，即失去合成神经上皮发育为成神经细胞后，即失去合成DNA的能力，的能力，故神经元一旦受损，不能以细胞分裂的方式进行修复，只能是故神经元一旦受损，不能以细胞分裂的方式进行修复，只能是周围神经纤维再生。周围神经纤维再生。 再生的机制再生的机制： 1、雪旺细胞增殖，形成、雪旺细胞增殖，形成Bungner带带 雪旺细胞的作用：吞噬溃变的轴突和髓鞘，合成和分泌多雪旺细胞的作用：吞噬溃变的轴突和髓鞘，合成和分泌多种种NTF，合成和分泌，合成和分泌ECM。 2、轴突的芽生、轴突的芽生6162第三节第三节 神经营养物质神经营养物质 63NGF的发现者的发现者Le

42、vi-Montalcini、Cohen获获1986年诺贝尔生理学奖年诺贝尔生理学奖NTF64 NTF与神经元的存活、死亡与再生与神经元的存活、死亡与再生发育期神经元的存活发育期神经元的存活成熟神经元的存活、死亡与再生成熟神经元的存活、死亡与再生q NTF缺乏或不足，可导致缺乏或不足，可导致CNS的退行性改变，如的退行性改变，如Alzheimer病、病、Parkinson病病q NGF对实验性对实验性Alzheimer病大鼠，可防止病大鼠，可防止90100%的胆碱的胆碱能神经元死亡能神经元死亡q bFGF、EGF可增强体外培养的胎鼠可增强体外培养的胎鼠DA神经元存活及生长神经元存活及生长PCD前

43、期：不依赖于靶区前期：不依赖于靶区PCD期：依赖于靶区产生的期：依赖于靶区产生的NTF自然死亡休止期：较少地依赖于靶区自然死亡休止期：较少地依赖于靶区65一、神经营养素家族一、神经营养素家族1 1、神经生长因子、神经生长因子（NGF） 【分布分布】 主要集中在海马等脑区，大部分主要集中在海马等脑区，大部分Ach能神经元能神经元为为NGF阳性神经元。阳性神经元。 【主要功能主要功能】 促进外周感觉神经元、交感神经元的分化促进外周感觉神经元、交感神经元的分化和成熟；促进脑内胆碱能神经元的发生、存活、损伤的保和成熟；促进脑内胆碱能神经元的发生、存活、损伤的保护和修复。护和修复。662、 脑源性神经生

44、长因子脑源性神经生长因子（BDNF） 【分布分布】 分布广泛，是脑中含量最多的分布广泛，是脑中含量最多的NTF。 【主要功能主要功能】 促进感觉神经元、运动神经元、促进感觉神经元、运动神经元、DA神经神经元、基底前脑元、基底前脑Ach能神经元的生长、分化和存活。能神经元的生长、分化和存活。3、 神经营养素神经营养素-3、4/5 【分布分布】 分布广泛，分布广泛，NT-3在海马、小脑较多，在海马、小脑较多，NT-4/5在脑干和间脑含量最丰富。在脑干和间脑含量最丰富。 【主要功能主要功能】 NT-3主要是促进脊神经节感觉神经元的主要是促进脊神经节感觉神经元的生长和存活；生长和存活；NT-4/5主要

45、是促进交感神经的生长、分化和主要是促进交感神经的生长、分化和存活。存活。67二、其他神经营养因子二、其他神经营养因子 【主要功能主要功能】 促促进大多数来源于中胚层和神经外胚层细胞的分裂进大多数来源于中胚层和神经外胚层细胞的分裂增殖增殖（包括成纤维细胞、神经元等）。（包括成纤维细胞、神经元等）。 对神经元、神经胶质有对神经元、神经胶质有营养营养活性，参与神经元的保护和活性，参与神经元的保护和神经纤维的再生。神经纤维的再生。如如bFGF能维持脑内能维持脑内ach能神经元的存活。能神经元的存活。FGF-1：酸性成纤维细胞生长因子（酸性成纤维细胞生长因子（acidic FGF, aFGF）FGF-2：碱性成纤维细胞生长因子（碱性成纤维细胞生长因子（basic FGF, bFGF）FGF-371 1、成纤维细胞生长因子、成纤维细胞生长因子（FGF）68 【主要功能主要功能】 刺激皮肤和中胚层细胞的生长刺激皮肤和中胚层细胞的生长 加速胶质细胞的增殖加速胶质细胞的增殖 细胞培养实验中，能增加神经元的存活时间，促进轴突细胞培养实验中，能增加神经元的存活时间，促进轴突生长生长。2 2、上皮生长因子、上皮生长因子（EGF）3 3、睫状节神经营养因子、睫状节神经营养因子（