分子细胞生物学：神经元增殖与分化

1、在一般情况下神经元（neuron）不可再生，因为已经失去了细胞分裂的能力；但是其它种类的神经细胞都可再生。如神经干细胞（neuralstemcellsNSCs），神经组细胞（progenitorcells），成神经细胞（neuroblast），I型II型胶质细胞（typeITypeIIastrocyte），少突胶质细胞（oligodendrocyte）神经元是否存在增殖分化从而维持神经组织的自我更新？Neuronproliferationanddifferentiationtokeeptheself-renewalofnervetissues?资料查找：蓝歌雷、朱吉妮、刘碧莹PPT制作：林梦姗

2、赵逢源演讲人：周佩、金晨曦The general concepts about neurons Fromthetraditionalconcept,thelifeofneuronisaslongastheindividual.传统概念中神经元的寿命与个体同样长。 Neuroncantsplit,whileneurogliocytecansplit.神经元不分裂，神经胶质细胞分裂。 Neuronisterminaldifferentiation,withoutfissionability.神经元是终末分化的细胞，不再具有分裂增殖的能力。Neuron Aneuronisanelectrically

3、excitablecellthatprocessesandtransmitsinformationthroughelectricalandchemicalsignals. Inmostcases,neuronsaregeneratedbyspecialtypesofstemcells.1999年在cell上登出了两篇重要文献，一篇是IdentificationofaNeuralStemCellintheAdultMammalianCentralNervousSystem,是一个瑞士的实验室写的；另一篇FionaDoetsch的文章Subventricularzoneastrocytesaren

4、euralstemcellsintheadultmammalianbrain.前者认为神经干细胞是室管膜细胞（ependymalcells），后者认为是II型神经胶质细胞(TypeIIastrocyte)。后者的观点得到了大多数科学家的认同。About stem cell Inhumans,neurogenesislargelyceasesduringadulthood;butintwobrainareas,thehippocampusandolfactorybulb,thereisstrongevidenceforgenerationofsubstantialnumbersofnewneur

5、ons.Thehippocampusisamajorcomponentofthebrainsofhumansandothervertebrates.Theolfactorybulbisaneuralstructureofthevertebrateforebraininvolvedinolfaction,orthesenseofsmell.In general, neurons dont divide. WHY?First reason: structure Thetreeshapeofaneuronisnotreallydivisible.Whennewneuronsarecreateddur

6、ingbraindevelopment,theycomefromsphericalprogenitororneuralstemcells,usuallyinspecializedneuronfactoryregionsofthebrain.Thenewneuronstravelalongcellularhighwaysandofframpsuntiltheymigrateintotheirfinalposition.Fromthere,theysproutaxonsanddendritesandwirethemselvesintothesurroundingtissue.Second reas

7、on: cranial capacity Becausethesizeoftheskullisfixed,addingneuronsrequireskillingoffandremovingneuronssomeplaceelse.Isthebrainbetterofftradingoldneuronsfornewonesorusingtheneuronsitalreadyhas? Third and probably most important reason: Memories,skills,andeverythingwehavelearnedthroughoutlifeisreprese

8、ntedbythecomplextree-shapedstructuralinterconnectionswithinthefabricofbraintissue.Ifneuronsaretakenaway,whatthoseneuronslearnedistakenawaywiththem.Addingneuronswouldamounttoerasingmemories.The general concept about neuron Fromthetraditionalconcept,thelifeofneuronisaslongastheindividual.传统概念中神经元的寿命与个

9、体同样长。 Neuroncantsplit,whileneurogliocytecansplit.神经元不分裂，神经胶质细胞分裂。 Neuronisterminaldifferentiation,withoutfissionability.神经元是终末分化的细胞，不再具有分裂增殖的能力。?实验一：实验一：徐静徐静莫斯科第一医学院组织教研室莫斯科第一医学院组织教研室1958年年4月在解剖学报月在解剖学报ACTA ANATOMICA SINICA上发表上发表历史：历史：一些苏联科学家分别在交感神经节，脊髓神经节，肠的一些苏联科学家分别在交感神经节，脊髓神经节，肠的神经丛，各种动物的大脑皮质内先后发

10、现了神经细胞的神经丛，各种动物的大脑皮质内先后发现了神经细胞的无丝分裂现象。无丝分裂现象。1882年夫年夫洛明斯基在脊髓内，洛明斯基在脊髓内，1952年科叶洛夫在腹腔神年科叶洛夫在腹腔神经节里，发现了神经细胞的有丝分裂。经节里，发现了神经细胞的有丝分裂。实验：实验：将成年的大白鼠（体重约为将成年的大白鼠（体重约为130150克）的大脑克）的大脑皮质部分摘出，摘出块的大小：矢状径约皮质部分摘出，摘出块的大小：矢状径约0.7厘米，厘米，冠状径约冠状径约0.5厘米。材料内一半没有，而另一半有厘米。材料内一半没有，而另一半有大脑皮质。材料固定于大脑皮质。材料固定于96度酒精后度酒精后Carnoy氏液内

11、，氏液内，伊红伊红-苏木素染色，苏木素染色，Feulgen的胸腺核糖核酸反应的胸腺核糖核酸反应及尼氏染色法。及尼氏染色法。实验现象：实验现象：在去大脑皮质在去大脑皮质3天的标本上，在创伤的周围出天的标本上，在创伤的周围出现很多新生的血管，结缔组织，神经胶质，现很多新生的血管，结缔组织，神经胶质，以及这些组织的有丝分裂。此外还出现了神以及这些组织的有丝分裂。此外还出现了神经细胞的退化现象，在某些神经细胞里，尼经细胞的退化现象，在某些神经细胞里，尼氏小体凝聚成块，并在细胞浆内出现空泡。氏小体凝聚成块，并在细胞浆内出现空泡。在未去掉的大脑皮质内，距创伤部位有一定在未去掉的大脑皮质内，距创伤部位有一定

12、距离处发现了神经细胞的有丝分裂。距离处发现了神经细胞的有丝分裂。实验二：军事医学科学院基础医学研究所神经实验二：军事医学科学院基础医学研究所神经生物学室（林秋霞生物学室（林秋霞 王国华王国华 阔海萍阔海萍 吕双红吕双红 田东田东华华 刘少君）刘少君）2004年年原代皮层神经元诱导分裂电镜观察实验，观察原代皮层神经元诱导分裂电镜观察实验，观察有丝分裂的前中后末期有丝分裂的前中后末期实验：实验：以原代培养的皮层神经元作为电镜观察的对象。取材于新以原代培养的皮层神经元作为电镜观察的对象。取材于新生大鼠的大脑皮层，培养生大鼠的大脑皮层，培养4天时，加人天时，加人阿糖胞苷阿糖胞苷，杀死分裂，杀死分裂细胞

13、，作用细胞，作用48小时去除，继续培养小时去除，继续培养23天诱导分裂。相差天诱导分裂。相差显微镜下观察、寻找分裂神经元。显微镜下观察、寻找分裂神经元。 培养皿上原位标记，固培养皿上原位标记，固定，脱水，浸透，包埋，解剖显微镜下切取分裂神经元所定，脱水，浸透，包埋，解剖显微镜下切取分裂神经元所在的部位，粘于树脂托上，进行超薄切片。一部分切片染在的部位，粘于树脂托上，进行超薄切片。一部分切片染色后电镜直接观察；另一部分运用色后电镜直接观察；另一部分运用 SP A 法做免疫电镜，法做免疫电镜，选用成熟神经元所特有的神经烯醇化酶的抗体。选用成熟神经元所特有的神经烯醇化酶的抗体。结果：结果：电镜下可见

14、不同分裂时期的神经元电镜下可见不同分裂时期的神经元实验三：实验三：加拿大艾伯塔市卡尔加里大学医学院的神经科学家加拿大艾伯塔市卡尔加里大学医学院的神经科学家 Samuel Weiss和和Brent A Reynolds 2002年年其中，生长因子其中，生长因子EGF是一种重要的物质是一种重要的物质实验：实验：切碎成年小鼠的脑切碎成年小鼠的脑在在40个装有上皮生长因子个装有上皮生长因子EGF的培养皿中分别放入的培养皿中分别放入1000个所获得的脑细胞；在无个所获得的脑细胞；在无EGF的培养皿中也放入的培养皿中也放入小鼠脑细胞。小鼠脑细胞。在装有上皮成长因子在装有上皮成长因子EGF的培养皿中发现神经

15、细胞或的培养皿中发现神经细胞或神经元以及喂养和营养的神经胶质细胞。神经元以及喂养和营养的神经胶质细胞。在研究人员把一个存活细胞单独放在另一个也含有在研究人员把一个存活细胞单独放在另一个也含有EGF的器皿中时的器皿中时,此细胞增殖成大量新细胞。此细胞增殖成大量新细胞。相反，在不含相反，在不含EGF的培养皿中无细胞存活或生长的培养皿中无细胞存活或生长现在，问题来了。现在，问题来了。这些细胞真的是脑细胞么。这些细胞真的是脑细胞么。为了证实这些增殖细胞确实是脑细胞：为了证实这些增殖细胞确实是脑细胞：1、荧光标记的抗体处理这些细胞（蛋白、荧光标记的抗体处理这些细胞（蛋白nestin）2、形态观察、形态观察结果：结果：成人脑可能也含有少量休眠状态的细胞成人脑可能也含有少量休眠状态的细胞,这这些细胞有取代死亡或受损细胞的潜力。些细胞有取代死亡或受损细胞的潜力。Weiss推测推测,脑损伤或神经变性疾病患者的脑损伤或神经变性疾病患者的这些细胞不能发育是因为它们需要这些细胞不能发育是因为它们需要EGF, EGF不能迅速地从血液中迁移至脑内。不能迅速地从血液中迁移至脑内。 1. Simon Lewis，车祸导致，车祸导致1/3大脑失去功大脑失去功能，最后恢复认知功能，和部分行动功能。能，最后恢复认知功能，和部分