发育生物学 课件 神经系统的发育

Developmental Biology
神经管中的netrin分泌蛋白对连合神经神经元轴突的生 分泌蛋白对连合神经神经元轴突的生 神经管中的 长具有吸引作用
Developmental Biology
体节生骨区中的ephrin对motor neuron的生长起排斥作用 对 体节生骨区中的 的生长起排斥作用
SHH BMP4,BMP7 BMP4 Dorsalin-1
SHH
Developmental Biology
五,神经元的生长和凋亡
1.神经元的结构 神经元的结构
神经元一般包括4个组成部分: 神经元一般包括 个组成部分:soma, dendrites, axon, growth cone. 个组成部分
Developmental Biology
四,神经元的分化
1.神经元命运的确定-lateral inhibition 神经元命运的确定- 神经元命运的确定
跨膜蛋白Delta和Notch的相互作用在神经元命运确定中起关键作用. 和 的相互作用在神经元命运确定中起关键作用. 跨膜蛋白 的相互作用在神经元命运确定中起关键作用 二者互作后, 通过一系列反应抑制NeuroD和Neurogenin的表达. 的表达. 二者互作后,Notch通过一系列反应抑制 通过一系列反应抑制 和 的表达 Neurogenin是激活 是激活Delta表达所必需的. 表达所必需的. 是激活 表达所必需的
Developmental Biology
组 织 中 心 活 性
斑 马 鱼 的 胚 盾 具 有
Developmental Biology
神经诱导作用的机制
组织中心产生的信号分子(如 组织中心产生的信号分子 如 Chordin,Noggin,Follistatin)可 , , 可 拮抗腹部化信号(如 拮抗腹部化信号 如BMP4),从而 , 使其附近的外胚层细胞朝预置的 神经命运发育. 神经命运发育.
斑马鱼神经管的形成
Developmental Biology
神经诱导作用 二,神经诱导作用
1.Organizer mesoderm 诱导神经管的形成
两栖动物胚胎胚孔背唇诱 导第二胚轴形成的作用叫做 primary embryonic induction
Developmental Biology
主要胚胎诱导作用也存在于其它物种上 鸭的Hensen`s node移植到鸡胚上诱导一个次级胚轴形成 鸭的 移植到鸡胚上诱导一个次级胚轴形成
Developmental Biology
三,神经管的分化
1.脑的分区 脑的分区
Developmental Biology
2. 后脑的分区
脊椎动物后脑一般都再 分出多个菱脑原节 菱脑原节(rhom分出多个菱脑原节 bomeres),每个菱脑原节是 每个菱脑原节是 一个发育单位, 一个发育单位,节内的细胞 可交换,而节间不能交换. 可交换,而节间不能交换. 后脑产生控制面部和颈 部的神经, 部的神经,其产生的神经嵴 细胞分化出周边神经和面部 骨骼和结缔组织. 骨骼和结缔组织.
Developmental Biology
一,神经管的形成
神经管(neural tube)是中枢神经系统的原基,其形成 是中枢神经系统的原基, 神经管 是中枢神经系统的原基 称为neurulation.其方式分 称为 . 方式分primary neurulation和 和 secondary neurulation两种. 两种. 两种 1. Primary neurulation: 由外胚层细胞增殖, 由外胚层细胞增殖,内陷并最终离开外胚层表面而形 成中空的神经管. 成中空的神经管.绝大多数脊椎动物前部神经管的形成采 用此种方式. 用此种方式.
Developmental Biology
轴突绝缘层-髓鞘 轴突绝缘层-髓鞘(myelin sheath): :
由神经胶质细胞围绕axon形成的多层膜系统,以防止电脉冲 形成的多层膜系统, 由神经胶质细胞围绕 形成的多层膜系统 在传输过程中损耗.外周神经元的髓鞘由Schwann cell形成,而 形成, 在传输过程中损耗.外周神经元的髓鞘由 形成 中枢神经元oligodendrocytes形成. 形成. 中枢神经元 形成
Developmental Biology
2.脊髓沿 -V轴线的分化 脊髓沿D- 轴线的分化 脊髓沿
脊髓沿背- 脊髓沿背-腹轴线的不同区域的细 胞有不同的发育命运. 胞有不同的发育命运
Developmental Biology
BMP4,BMP7
脊髓沿D- 轴分化的机制 脊髓沿 -V轴分化的机制
腹部命运:决定于来自脊索和 腹部命运:决定于来自脊索和floor plate的信号.将脊索置于脊髓的侧面或背 的信号. 的信号 其接触的脊髓部位将形成第二个floor 部,其接触的脊髓部位将形成第二个 plate, 附近分化出 附近分化出motor neuron, 但背部标 志基因pax3和pax7的表达受抑制. 腹部信 的表达受抑制. 志基因 和 的表达受抑制 号分子是Sonic Hedgehog,其不同的浓度 号分子是 , 决定了不同的腹部命运(高浓度诱导 高浓度诱导motor 决定了不同的腹部命运 高浓度诱导 neurons,而低浓度诱导 neurons). 而低浓度诱导C. 而低浓度诱导 . 背部命运: 背部命运:决定于来自神经管形成中背 部外胚层产生的BMP4和BMP7,它们能够 部外胚层产生的 和 它们能够 诱导脊髓背部细胞表达BMP4和Dorsalin-1. 诱导脊髓背部细胞表达 和 . 背,腹部信号分子间的互作提供了脊髓 细胞分化的位置信息.如将notochord去除 细胞分化的位置信息.如将 去除 的表达区就向腹部扩展. 后,Dorsalin的表达区就向腹部扩展. 的表达区就向腹部扩展
Developmental Biology
人类胚胎的神经管闭合缺陷症
不同区域的神经管的封口时间不同.第二区封口失败,胚胎的前脑不发育, 不同区域的神经管的封口时间不同.第二区封口失败,胚胎的前脑不发育,即 致死性的无脑症; 区不封口导致脊柱裂口症. 致死性的无脑症;第5区不封口导致脊柱裂口症. 区不封口导致脊柱裂口症 Sonic Hedgehog,Pax3等因子是神经管闭合所必需的.孕妇服用叶酸和适量的 等因子是神经管闭合所必需的. , 等因子是神经管闭合所必需的 胆固醇可降低胎儿神经管缺陷的风险. 胆固醇可降低胎儿神经管缺陷的风险.
Developmental Biology
第三章
神经系统的发育
Developmental Biology
问答题 试述原肠化过程中的细胞运动有哪些? 1.试述原肠化过程中的细胞运动有哪些? 斑马鱼胚盾等的作用是什么? 2.斑马鱼胚盾等的作用是什么? 三个胚层的分化情况如何? 3.三个胚层的分化情况如何?
Developmental Biology
2. Guidance for axon growth 神经轴突的 生长首先决定于 其自身表达的基 因产物. 因产物.
Developmental Biology
神经轴突的生长也决定于其所处的环境因素 神经轴突的生长也决定于其所处的环境因素(environmental cues), 环境因素 某些因素具有吸引作用,而某些具有排斥作用. 某些因素具有吸引作用,而某些具有排斥作用.这些环境因素包括 其伸展途径中的组织结构,胞外基质成分,相邻细胞的表面特性. 其伸展途径中的组织结构,胞外基质成分,相邻细胞的表面特性.
Developmental Biology
神经管形成的起始: 神经管形成的起始:来自背部中胚层的信号诱导预
置神经板边缘的细胞的背测收缩, 置神经板边缘的细胞的背测收缩,而预置的表皮细胞向 中线移动,使表皮与神经板交接处凸起形成神经褶. 中线移动,使表皮与神经板交接处凸起形成神经褶.
Developmental Biology
Developmental Biology
3. Synapse formation
当神经元的生长 锥抵达靶位(肌细胞 肌细胞, 锥抵达靶位 肌细胞, 其它神经元,腺体)时 其它神经元,腺体 时, 将在二者间形成特化 的连接,即神经突触. 的连接,即神经突触. 如运动神经元与肌细 胞间将形成neuro胞间将形成 muscular junction.
De来自百度文库elopmental Biology
2. Secondary Neurulation
特点: 特点:神经管由胚 胎内细胞组成的实心索 中空而成. 中空而成. 鸟类,哺乳类, 鸟类,哺乳类,两 栖类动物胚胎的后部神 经管及鱼类胚胎的全部 神经管的形成采取此种 方式. 方式.
Developmental Biology
Developmental Biology
神经系统的发生( system) 神经系统的发生(development of nerve system)包 脊髓,神经节和周围神经的发生. 括脑,脊髓,神经节和周围神经的发生.神经系统起源于神 经外胚层,由神经管和神经嵴分化而来.人胚胎第三周初, 经外胚层,由神经管和神经嵴分化而来.人胚胎第三周初, 在脊索的诱导下出现了由神经外胚层构成的神经板. 在脊索的诱导下出现了由神经外胚层构成的神经板.随着脊 索的延长,神经板也逐渐长大并形成神经沟, 索的延长,神经板也逐渐长大并形成神经沟,神经沟从相当 于枕部体节的平面上向头尾两端愈合成管, 于枕部体节的平面上向头尾两端愈合成管,头尾两端各形成 一个开口,称为前神经孔和后神经孔.前神经孔在胚胎第25 一个开口,称为前神经孔和后神经孔.前神经孔在胚胎第25 天左右闭合,后神经孔在胚胎第27天左右闭合, 27天左右闭合 天左右闭合,后神经孔在胚胎第27天左右闭合,于是形成一 个完整的神经管.神经管的前端膨大,演变为脑, 个完整的神经管.神经管的前端膨大,演变为脑,神经管的 后端较细,演变为脊髓.神经管还发育为神经垂体, 后端较细,演变为脊髓.神经管还发育为神经垂体,松果体 和视网膜等. 和视网膜等.神经嵴的细胞分化为周围神经系统的神经节和 神经胶质细胞,肾上腺髓质的嗜铬细胞,黑色素细胞, 神经胶质细胞,肾上腺髓质的嗜铬细胞,黑色素细胞,滤泡 旁细胞,颈动脉体Ⅰ型细胞等. 旁细胞,颈动脉体Ⅰ型细胞等.
Developmental Biology 外胚层细胞的命运: 中线区的细胞将形成脑和脊髓; 外胚层细胞的命运:背部中线区的细胞将形成脑和脊髓;中线区
外侧的细胞将生成皮肤;上述二者相交处的细胞为神经嵴细胞 外侧的细胞将生成皮肤;上述二者相交处的细胞为神经嵴细胞(neural crest),它们将迁移各处形成外周神经元,色素细胞,神经胶质细胞等. ,它们将迁移各处形成外周神经元,色素细胞,神经胶质细胞等.
Developmental Biology
Hox基因在不同的后脑区域有不同的表达谱 基因在不同的后脑区域有不同的表达谱 基因在不同的
Developmental Biology
Hox基因在菱脑原节表 基因在菱脑原节表 达的转基因动物模型
Hoxb2的一个增强子使 的一个增强子使 lacZ在r3和r5中表达;而 中表达; 在 和 中表达 Hoxb1的一个增强子使碱 的一个增强子使碱 性磷酸酶在r4表达 表达. 性磷酸酶在 表达.
Primary neurulation的过程 的过程
Developmental Biology
神经管形成的 扫描电镜图
Developmental Biology
神经管与相邻外胚层细胞分离可能与细胞粘连分子有关
Developmental Biology
神经管沿A 神经管沿 -P 轴线依次 闭合, 闭合,完成形 成过程. 成过程.
Developmental Biology
昆虫肢体中跨膜蛋白semaphorin 昆虫肢体中跨膜蛋白 对感觉神经元的生长起排斥作用
Developmental Biology
神经营养因子的作用
由靶细胞分泌的NGF,BDNG,NT-3/4/5等是近距离趋向因子,某种 , 等是近距离趋向因子, 由靶细胞分泌的 , 等是近距离趋向因子 因子对一种神经元起吸引作用,但可能对另一种神经元起排斥作用. 因子对一种神经元起吸引作用,但可能对另一种神经元起排斥作用.