8-第八章神经系统的组织再生

实验证明： 在文昌鱼、圆口类、两栖类、鸟类和哺 乳类动物中都有神经诱导现象。
将原肠顶脊索中胚层由前向后不同部位移植到早期 原肠胚的囊胚腔中, 可以诱导出从头部到尾部的不 同结构。此为神经诱导的区域专一性。异源诱导者 的实验证明, 豚鼠脊髓只诱导中胚层结构, 而其肝脏 诱导前脑的结构；若将二者混合植入早期原肠胚的 囊胚腔则诱导出前脑、后脑、脊髓和中胚层结构， 表明神经诱导的区域性可能受双重梯度的支配（见 图）。
第八章 神经的发育与再生
西北师范大学生命科学院
神经科学是20世纪60年代末形成的一门边缘科学。 它融合了神经生理学、生物化学、神经解剖学、组 织胚胎学、药理学、精神病学，甚至信息科学来研 究人和动物神经系统的结构和功能，其目的是揭示 人脑的奥秘，防治神经和精神疾患，发展模拟人脑 部分功能的神经计算机。
神经管细胞的增殖 神经管细胞的迁移 神经细胞的分化
神经管细胞的增殖
神经上皮：随着神经管的形成，由柱状上皮演变而成的假复层上 皮，也称增殖上皮。
神经管细胞的增殖过程：如图，这个过程一直持续到细胞停止分 裂开始迁移为止,随着发育进行细胞分裂速度逐渐减慢(用3H-腺 苷酸标记的放射自显影研究发现)。
神经嵴 神经嵴细胞 神经嵴细胞的衍生物(见表) 在神经管的迷走区躯干部之间异位的移植实
验(见图)
A:鹌鹑胚胎迷走区的一片神 经管在神经嵴细胞将要迁移 前切除，并移植到18－24体 节的躯干部。
B:与A相反的移植实验证 实，神经嵴细胞的表现型 取决于它们迁移所经过的 环境。
线路1 ：(腹侧途径)细胞通过体节 前部向腹侧迁移：相邻体节后半部
在当代的生命科学中，脑科学的发展已令人瞩目。 曾有人预测，21世纪将是脑科学时代。这种预测并 非无稽的臆断。人类智慧对自然的征服．在20世纪 已达到登使造极的地步，但对于做为产生智慧源泉 的人脑的认识，还远未完结。迄今为止，对于人脑 产生的很多行为，还不能从机能学和形态学上加以 全面解释；对于人类智慧的集中表现——人的思想 的产生过程和机制，也都还是“未解之迷”。因此， 今后相当长的一个时期，人类对自身脑的研究始终 是处于科学前沿的地位。
脑科学研究进展的三大里程碑：
1. 神经元学说 2. 神经元兴奋过程中的离子通道理论 3. 脑成像技术
脑科学研究进展的十大进展：
1. 电生理学 2. 神经递质与受体 3. 神经营养因子的发现 4. 信号转导系统 5. 神经系统发育基因调控 6. 神经系统疾病基因的定位 7. 视觉生理学 8. 学习与记忆 9. 脑超微结构的研究 10. 神经网络理论
的前细半胞部沿集神神中经经，管与嵴背那侧里细向的胞相细邻胞的体一节起迁的向移
腹侧迁移，这些神经嵴细胞产生交 感和副交感的神经节、背根神经节 和肾上腺髓质细胞。
线路2：背侧途径:一 些细胞在外胚层的下 面采取背侧的线路， 它们分化为色素细胞
躯干部神经嵴细胞的迁移途径(见图) 头部神经嵴细胞迁移的途径
①从r2菱脑节起源的神经嵴细胞迁移到第一咽(下 颌)囊形成三叉神经的神经节; ②r4起源的细胞迁移到第二咽囊形成膝状神经和听 前庭神经的神经节; ③r6起源的神经嵴细胞迁移到第三和第四咽囊, 形 成胸腺、甲状腺和甲状旁腺, 也形成迷走神经和舌 咽神经的神经节
神经管细胞的迁移
辐射纤维：在神经系统的层状结构中神经细胞沿着 神经胶质细胞伸出的辐射状排列的突起(见图)。
神经细胞迁移前在神经管内壁附近聚集形成外套层， 此时增殖上皮称为室管膜；由于停止有丝分裂后细 胞不断加入外套层增厚，在外套层与神经管外壁之 间为边缘层，起初它仅含有神经细胞基部的一些突 起，后来外套层神经细胞突起及神经系统其它部分 的突起也侵入此层；外套层的神经细胞分化产生树 突和轴突，一些细胞又外迁形成一个中间层；当神 经管分化为脊髓时，因为外套层含有较多的细胞体， 组织学染色较深，称为灰质，而边缘层含有树突和 轴突，不易着色, 称为白质。
神经管的分化
神经管分化为中枢神经系统不同区域(三个 水平)同时进行:
①在大体解剖水平神经管及其腔产生膨大和收缩 形成脑和脊髓的室;
②在组织水平神经管壁内的细胞群以不同方式 重排形成脑和脊髓不同的功能区;
③在细胞水平神经上皮细胞分化为体内不同类 型的神经元和神经胶质细胞。
脑早期发育中的区域特化(见图) 脑的分化 (见图)
当神经元开始迁移时，它们丧失细胞分裂的能力， 而神经胶质细胞终身保留细胞分裂能力。
例如：运用一种神经胶质细胞特异的标记物—神 经胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)抗体进行免疫细胞 化学研究表明，在室管膜中的某些细胞表达GFAP， 而另外的细胞不表达，推测前者为神经胶质细胞。 这一结果提示：在室管膜中的神经胶质细胞在神经 元迁移前就已决定了。
神经胚：经历上述变化的胚胎(见图) 。
二.神经诱导
(一)神经诱导的普遍性 (二)神经诱导的分子基础
(一)神经诱导的普遍性
初级胚胎诱导实验：Spemann和Mangold用含深色素的 Triturus taeniatus胚胎作受体,用无色素的Triturus
cristatus胚胎作供体, 将T.cristatus早期原肠胚的 胚孔背唇切下移植到T.taeniatus原肠胚腹部预定形成 表皮的区域,结果供体的背唇并不形成表皮,而是内陷 形成次级胚孔,最后形成一个与受体面对面的次级胚胎 (见图)。 结论:次级胚胎的脊索中胚层由无色素的供体细胞组成, 神经管是由深色素的受体细胞组成, 而体节则是由供体 和受体二者细胞共同组成。
(二)神经诱导的分子基础
参与神经诱导两套信号（如图）:
①由脊索中胚层释放垂直到其上方外胚层的； ②由胚孔背唇由前向后水平传递。
可溶分子:
①noggin蛋白； ②activin蛋白； ③蛋白激酶和cAMP； ④inhibin和follibtain。
第二节 神经管的形成和分化
神经管和神经嵴在形态发生 中是一个过程的两个产物
（形成模式图）
神经管形成机制 神经管细胞的增殖、迁移和分化 神经管的分化 皮层和核团的形成
神经管形成机制：随外胚层细
胞内微管由随机排列到平行于 细胞长轴排列，外胚层细胞伸 长(若用秋水仙素处理将阻断神 经管形成)，预定神经外胚层细 胞形状的第二个变化是柱状细 胞顶端收缩变为楔形细胞,而周
第三节 神经嵴及其衍生物
➢神经嵴与神经嵴细胞的衍生物 ➢神经嵴细胞的迁移 ➢影响神经嵴细胞多能性的因素 ➢神经嵴细胞迁移的机制
神经嵴：位于神经管
神经嵴细胞：是具有多
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背部两侧的具有可塑
潜能的细胞，它能产生
性的细胞群。
各种不同类型的细胞，
神经嵴与神经嵴细胞的衍包括生神物经元、神经胶质
细胞和一些非神经细胞
小脑最后分化为三层：由外向 内分别是分子层、浦顷野细胞 层和颗粒层。
➢非层状结构的组织发生 在靠近脑室较深的层中，成神经细胞聚集成
团，称为核团(nucleus)，每个核团是一个功能单
位。其组织发生表现出一种“外-内”的“包裹”
的模式，即后形成的细胞并不通过先形成的细胞迁
移，迁移路线不同形成不同核团。
第四节 外胚层板
➢ 外胚层板:当神经管开始愈合时，在胚胎头部神 经管下方外胚层增厚形成的特定区域(见图)。
脑早期发育中的区域特化
脑的分化
前部 的神经管
28天 36天
端脑
前脑 视泡
中脑 间脑
后脑
后脑
末脑
48天
嗅脑
大脑 半球
嗅觉
海马
丘脑
中脑 导水管
脑桥 小脑 延髓
松果体
•皮层和核团的形成
•大脑皮层的组织发生 •小脑皮层的组织发生 •非层状结构的组织发生
➢大脑皮层的组织发生:
大脑皮层的细胞产生类似于
神经管室层,由于细胞增殖产 生类似神经管三层的结构(见 图)。
围细胞不.预定神经外胚层细胞 的变形是由于围绕在细胞顶端 的一圈微丝收缩产生“口袋效 应”的结果（若用细胞松弛素 处理,细胞顶端不能收缩形成神 经褶)(见图）。
皮层牵引(cortical tractoring)假说：如图神 经板上皮细胞的皮质处于不 断运动中, 从而携带一些粘 连分子从细胞底部向上流动， 并终止于细胞顶部(A)。如 果流动的速度在每个细胞中 相等, 则上皮细胞彼此紧密 相连, 不发生细胞变形。然 而如果这种流动“牵引”的 速度在邻近细胞中不同,流 动较快的细胞将开始向基部 方向爬行,移到上皮细胞之 外。因为细胞的顶部仍连在 一起,基部的爬行与顶端连 接和收缩结合起来产生一种 运动,使这些细胞升到神经 板表面之上,并向内卷曲形 成神经褶(B) 。
神经管形成模式(图)： ①产生神经管所需的所有力量来自神经管上皮细胞本身; ②神经胚形成起源于神经上皮细胞形状的变化; ③引起细胞形状变化的力量来自细胞骨架成分; ④另外两个因素, 即集中的伸展和细胞分裂。
新形成神经管的扫描电镜照 片，示神经管中细胞处于细 胞周期的不同时期。
神经细胞的分化
最早完成分裂向外迁移的成 神经细胞到达边缘层下面形 成皮层板, 将来发育为新皮 层。该层最后分化为含细胞 体的6层, 由外向内分别 是:Ⅰ分子层, Ⅱ外颗粒层, Ⅲ锥体细胞层, Ⅳ内颗粒层, Ⅴ神经节细胞层和Ⅵ多形细 胞层。用放射自显影研究发 现, 除分子层是由最早到达 皮层板的Cajal-Retzius细 胞形成外, 其余5层组织发生 的特点是神经元迁移由内至 外的装配模式, 即最早(妊娠 16天)停止分裂开始迁移的 细胞形成较深皮层(Ⅵ),晚期 停止分裂的细胞逐渐向外迁 移, 依次形成Ⅴ(17), Ⅳ(18), Ⅲ(19), Ⅱ(21)。
哺乳动物头部神经嵴细胞的迁移路线 小鼠头部的神经嵴细胞从r4~r6菱脑节的迁
移路线。其中大部分细胞迁入咽弓，小部分 迁移形成脑神经节。
影响神经嵴细胞多能性的因素
①在胚胎内的位置； ②生长因子； ③细胞外基质； ④激素。
神经嵴细胞迁移的机制
①神经嵴细胞的迁移遵循精确的 路线进行;
②神经嵴细胞受神经管引导定向 迁移；
右图示哺乳动 物胚胎中发育 中神经系统的 细胞对用报告 基因标记的信 号分子视黄酸 起反应
第一节 神经胚的发育
➢ 一. 神经胚的发育 ➢ 二. 神经诱导
一.神经胚的发育
神经胚形成:受精卵分裂经囊胚到原肠胚(见图)；原 肠形成的一个关键产物是由中胚层形成脊索；脊索 诱导上方覆盖的外胚层(50% 细胞)增厚形成神经板； 此后神经板两侧边缘向上隆起形成神经褶，中间的 凹陷为神经沟，最后神经褶在背部中央愈合形成中 空的神经管(见图)l（将来发育为脑和脊髓）；位于 脊索上方的预定神经外胚层形成神经管的过程(见 图) 。
小脑皮层的组织发生
小脑皮层组织发生与大脑皮层 稍微不同: 早期分化基本一样。 在第四脑室顶部首先产生浦肯 野细胞；然后依次向外迁移形 成其它中间神经元，它们在边 缘层内形成小脑板；此后一些 仍具分裂能力的细胞迁移到位 于软膜下形成外颗粒层，它们 在那里继续分裂一段时间，完 成最后一次分裂后，外颗粒层 细胞又向内迁移穿过细胞层到 达内颗粒层最终位置；当外颗 粒细胞通过分子层向内迁移时， 在不同时间呈现不同的分化形 态(见图)。
1. 神经系统的组织发生
➢ 第一节 神经胚的发育 ➢ 第二节 神经管的形成和分化 ➢ 第三节 神经嵴及其衍生物 ➢ 第四节 外胚层板 ➢ 第五节 在神经系统发育中的细胞调亡
神经系统高度复杂的功能决定了 其结构的复杂性和精确性。神经 系统的发育经历极其复杂的构筑 过程。首先是神经细胞的发生和 增殖；然后是神经细胞的迁移及 其过程中神经细胞的决定和分化； 最后神经系统功能的实现依赖于 神经元之间和神经元与非神经元 之间形成精密的连接。另外，神 经系统也会受到外伤和疾病的损 伤，这些涉及神经系统的修复和 再生。
③神经嵴细胞可能是受它们迁移 路线下面的基质控制的；
④野生型的神经嵴细胞不能在突 变体内迁移，而突变体的神经 嵴细胞能在野生型的胚胎内迁 移；
⑤在神经嵴细胞开始迁移前其表 面的神经细胞粘连蛋白数量减 少，在迁移过程中神经嵴细胞 表面没有神经细胞粘连蛋白， 当神经嵴细胞到达定居点开始 聚集时，又重新表达这种粘连 蛋白。(见图)