神经生物学综述 (原创)湘雅医学院
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Sep.2002 18(3) 240~242神经解剖学杂志(Chinese Journal of Neuroanatomy)NGF、BDNF及受体trkA、trkB、trkC在正常猴脊髓的表达¹伍校琼 李昌琪 刘 丹 蔡维君 罗学港(中南大学湘雅医学院 神经生物学研究室,长沙410078)摘 要 采用免疫组织化学方法观察了神经生长因子(NGF),脑源性神经营养因子(BDNF)以及NGF家族因子受体trkA、trkB、trkC的免疫阳性反应在正常猴脊髓的分布。
结果表明:NGF免疫反应阳性的神经元在脊髓灰质各层中均有分布,灰、白质内也可见较多的NGF免疫反应阳性的胶质细胞。
BDNF在脊髓各型神经无有明显的表达,特别是前角运动神经元。
trkA、trkB、trkC的免疫阳性反应产物主要分布在灰质的神经元及胶质细胞。
本实验结果揭示了在正常猴脊髓中神经营养因子(NGF、BDNF)及受体trkA、tr kB、trkC的表达状况,提示这些神经营养因子及受体在维持猴脊髓神经元的正常生理功能中具有重要作用。
关键词 神经营养因子 神经营养因子受体 免疫组织化学 脊髓 猴THE EXPRESSION OF NEUROTROPHIC FACTORS(NGF、BDNF)AND RECEPTORS, TrkA,TrkB AND TrkC IN THE SPINAL CORD OF THE MONKEYW u X iaoqiong,L i Changqi,L iu Dan,Cai W eij un,L uo X uegang(Department of Neurobiolog y,Xiang Ya M edical College,Central South University,Changsha410078)Abstract T o inves tigate the expression of neurotrophic factor s and their receptors in th e spinal cord of adult monk ey,im muno-histoch emis try w ith antibodies again st neurotrophic factors nerve grow th factor(NGF),brain derived neu rotr op hic factor (BDNF)and the neurotrophic factor r eceptors,trkA、trkB and trkC w as us ed.NGF immu noreactive positive neurons w ere pr e-sen t in all the laminae of g rey m atter,glial cells in the grey and wh ite matter w ere positively stained for NGF.BDNF immun or e-active pos itive neurons w ere obs erved in differen t neu rons of spinal cord,especial in m otoneurons,trkA、trkB and trkC im-munoreactivity w as obs erved in neurons and glial cells of the g rey matter.T he data suggest th at neu rotroph ins may play an im-portant role in maintain ing th e physiolog ical fun ction of neu rons in th e spinal cord.(Figu res a~h on plate50) Key words neurotrophic factor s,neurotroph ic receptors,immu nohistoch emis try,s pinal cord,monkey 神经生长因子(NGF)和脑源性神经营养因子(BDNF)属于神经营养因子家族的成员,它们对维持神经元的存活、生长、分化以及损伤后修复与再生有非常重要的作用[1]。
神经生物学就业方向有哪些,前景如何(一)引言概述:神经生物学是研究神经系统的结构和功能的学科,其研究范围涉及神经细胞、神经电活动、神经传导、神经发育等方面。
目前,神经生物学领域的就业方向日益多样化,涵盖了学术研究、医学、工业应用等多个领域。
本文将从学术研究、神经科学医学应用、药物研发、神经科技产业以及教育教育等方面,探讨神经生物学相关的就业方向及其前景。
一、学术研究领域在学术研究领域,神经生物学毕业生可以选择从事基础科学研究,深入探索神经系统的各个方面。
具体的就业方向包括:1. 神经科学实验室的研究员,从事神经信号传导、突触传递等机制的研究。
2. 大学或研究机构的教师,传授神经生物学理论知识并指导学生进行研究工作。
3. 科研机构的项目负责人,领导团队进行神经科学领域的前沿研究。
二、神经科学医学应用领域神经生物学研究的成果对于神经科学医学应用具有重要意义。
毕业生可以选择以下就业方向:1. 医院的神经科研究员,通过神经生物学的研究推动临床治疗和诊断方法的发展。
2. 药物研发公司的研究科学家,开发新的神经系统相关药物和治疗方法。
3. 神经疾病研究机构的专家,致力于解决神经系统疾病的治疗难题。
三、药物研发领域神经生物学研究对于新药物的研发也起到关键作用。
毕业生可以在药物研发领域选择以下就业方向:1. 药物研究机构的药物实验室负责人,领导团队进行神经药物研究和开发。
2. 制药公司的临床研究科学家,负责新药物的临床试验和数据分析。
3. 药物注册专员,协助药品注册流程和审批。
四、神经科技产业领域随着人工智能、机器学习等技术的发展,神经科技产业蓬勃兴起。
毕业生可以选择以下就业方向:1. 神经科技公司的研发工程师,开发新一代神经科技产品和设备。
2. 神经工程师,从事脑机接口技术的研究和开发。
3. 神经信息学专家,负责处理和分析神经数据。
五、教育教育领域神经生物学毕业生还可以选择从事教育教育相关的就业方向,包括:1. 大学的教师,教授神经生物学相关课程,培养下一代神经科学研究人才。
有关神经生物学方面的pdf文档神经生物学是研究神经系统的结构、功能和发生机制的学科。
它涉及了生理学、遗传学、生物化学、分子生物学、神经解剖学等学科,是一门综合性的学科。
本文将从以下几个方面介绍神经生物学的相关知识。
1. 神经元和神经系统神经系统是人体的一种高度复杂的组织,包括中枢神经系统和周围神经系统。
而神经元则是神经系统最基本的单位,它是处理和传递信息的细胞。
神经元由细胞体、树突、轴突和突触等结构组成。
神经元把电化学信息以神经冲动的方式传输,从而完成神经信息传递的过程。
2. 突触传递信息的机制突触是神经元之间传递信息的结构,它分为化学突触和电气突触两种。
化学突触是大多数突触的类型,通过释放神经递质来传递信息。
电气突触则通过直接连接细胞膜的通道来传递信息。
化学突触中神经递质通过受体和离子通道激活内部信号通路,最终引起神经元的兴奋或抑制。
3. 神经可塑性的基础神经可塑性是神经系统适应环境变化的本质机制,它包括突触可塑性和神经网络可塑性两个层面。
突触可塑性是指突触连接的实时可变性,包括长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)等。
神经网络可塑性则是指神经元之间连接的可变性,也可以通过轴突的再连接和突触的转移来实现。
4. 神经系统与行为的关系神经系统控制人体的各种行为和活动,包括知觉、学习、记忆、情绪等。
神经系统和行为有着密切的关系,从微观上来说,神经元和神经网络的活动决定了行为和认知的结果;从宏观上来说,大脑不同部分的结构和连接方式指导了不同类型的信息处理。
总之,神经生物学是一门重要的学科,它在人类认知、行为、疾病等方面发挥着不可替代的作用。
理解神经生物学知识的基础,将为我们深入了解人类智慧的本质提供指导。
神经生物学丁字裤:一、名词解释:1.微管结合蛋白(MAP):在细胞内,微管除含有微管蛋白外,还含有一些同微管相结合的辅助蛋白,这些蛋白质总是与微管共存,参与微管的装配,称MAP。
其在细胞中起稳定微管结构、促进微管聚合和调节微管装配的作用。
2.Tau蛋白:有5种不同的类型,由同一基因编码,是一类低分子量辅助蛋白,也称装饰因子,存在于神经细胞轴突。
其功能是增加微管装配的起始点和促进起始装配速度,进而促进二聚体聚合成多聚体。
控制微管延长的作用。
3.突触:是神经元与神经元之间,或神经元与非神经细胞之间的相互联系和信息传递的一种特化结构。
分类:化学性、电突触。
4.神经递质:神经系统通过化学物质作为媒介进行信息传递的过程称为化学传递,化学传递物质即神经递质。
5.神经调质:有一些神经调节物本身并不直接触发所支配细胞的功能效应,只是调节传统递质的功能和作用,称为神经调质。
6.神经营养因子:是一类可溶性多肽因子,其表达是一个动态过程,具有周期性,为神经系统提供了一个营养因子的微环境。
7.细胞通讯:指一个细胞发出的信息通过介质传导到另一个细胞产生相应反应的的过程。
方式:细胞间隙连接、膜表面分子接触、化学通讯。
8.信息物质:具有调节细胞生命活动的化学物质。
9.细胞间信息物质:是由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质的统称,又称作第一信使。
10.第二信使:细胞内传递信息的小分子物质,如:cAMP、cGMP、Cer、IP3、DAG、Ca2+和花生四烯酸及其代谢产物等。
第二信使系统:腺苷酸环化酶系统,NO与鸟苷酸环化酶系统,肌醇脂质信使系统和IP3、DAG分叉信息转导通路,CA2+—钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径。
11.第三信使:负责细胞核内外信号转导的物质。
是一类可特异结合靶基因、调节基因转录的蛋白,又称DNA结合蛋白。
12.受体:细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与之结合,进而引起生物学效应的特殊蛋白质,个别的是糖脂。
生物医学中的神经科学研究随着科学技术的飞速发展,生物医学在人类社会中扮演的角色愈发重要。
而神经科学研究正是生物医学中的重要领域之一。
神经科学致力于了解和研究人类神经系统是如何工作、如何协调人们的各种行为和感知以及如何调节身体内部的各种生理活动等等,对于神经科技的进一步发展有着重要的意义。
一、神经科学发展历史神经科学的发展历史可以追溯至古代希腊时期。
希腊医生赫洛多德在其所著的《历史》中,就曾记录了用火烧伤烫伤的身体部位会引起相应的疼痛。
但是,直到20世纪60年代,神经科学才真正迎来了跨越式的发展。
二、神经科学研究内容现代神经科学主要分为三个层次进行研究和探讨:分子层面、细胞层面以及系统层面。
1. 分子层面分子层面研究生物体内的基因与蛋白质等生物分子的作用,为神经科学提供了基本的分子生物学和基因组学基础。
在这个层面,通过基因工程技术和核酸测序技术等,人们逐步了解了神经元膜上的离子通道和神经递质受体是如何工作的,也探索了神经元活动时产生的蛋白质转录和翻译等各个环节。
2. 细胞层面细胞层面的研究主要关注神经元内部的生化反应及其协调、突触传递、轴突传导以及细胞间的相互作用等领域。
细胞层面是神经科学研究的最基本的层次,和分子层面密切相关。
神经元内部的调节作用迄今尚未完全了解,但是人们已经获得了很多的信息,比如神经元的内在稳定性和耗散性,激发构件的作用,神经元错觉处理能力以及神经元网络内部的动态运动等等。
3. 系统层面系统层面研究的是神经元之间的互动以及神经网络如何作用于组织、器官和整个生物组织。
这个层面不仅研究的是各个神经元之间的相互关系和信息传递,还涉及到了大规模或者说复杂的网络组织和信息处理。
系统层面也可以将神经科学的研究对象从单个神经元延伸到神经元群、神经回路和神经网络等。
三、神经科学研究的应用领域随着对神经科学的深入了解,人们逐渐发现这项研究领域可以在许多领域发挥作用。
1. 疾病诊断和治疗神经科学的一大应用是疾病诊断和治疗。
神经生物学研究神经生物学是研究神经系统的结构、功能和发展的学科。
它涉及到神经元、神经通路、神经调节以及神经系统与行为之间的相互关系。
神经生物学的发展对于我们理解大脑的工作原理以及神经相关疾病的治疗具有重要意义。
本文将介绍神经生物学研究的基本内容和方法。
一、神经生物学研究的内容神经生物学的研究内容包括:神经系统的组成、神经元的形态结构、神经递质及其作用机制、神经通路的形成与发展、神经调节的机制、神经系统的功能以及神经科学与行为科学的交叉等。
1. 神经系统的组成神经系统由中枢神经系统和周围神经系统组成。
中枢神经系统包括大脑和脊髓,周围神经系统包括脑神经和脊神经。
2. 神经元的形态结构神经元是神经系统的基本单位。
它由细胞体、树突、轴突和突触等组成。
不同类型的神经元形态结构各异,适应于不同的功能需求。
3. 神经递质及其作用机制神经递质是神经元之间传递信号的化学物质。
常见的神经递质有乙酰胆碱、多巴胺、谷氨酸等。
神经递质通过与神经元膜上的受体结合来传递信号。
4. 神经通路的形成与发展神经通路是神经元之间传递信息的路径。
神经通路的形成与发展受到遗传和环境因素的调控,它们的紧密联系决定了神经系统的功能。
5. 神经调节的机制神经调节是通过神经递质释放和神经元电活动调控神经系统功能的过程。
这种调控作用可以在大脑中控制感觉、运动、认知等各种生理过程。
6. 神经系统的功能神经系统参与各种生理功能的调节,如感觉、运动、认知、记忆、情绪等。
神经科学的研究有助于揭示这些功能的机制。
7. 神经科学与行为科学的交叉神经科学与行为科学是相互关联的学科。
神经科学研究提供了行为科学的基础,而行为科学的研究结果也能够反过来指导神经科学的发展。
二、神经生物学研究的方法1. 形态学方法形态学方法主要通过显微镜观察和记录神经元形态结构的特征,如细胞体形状、轴突走向、树突分支等。
这些方法可以揭示神经元的连接方式和功能区域。
2. 分子生物学方法分子生物学方法可以用来研究神经胶质细胞和神经元内信号传递的分子机制,如基因表达调控、蛋白质互作等。
从辨证唯物主义的观点出发,任何自然现象的发生都有其运动规律和物质基础。
人类的心理现象和心理活动都不是神秘的、不可知的,它们都是神经系统活动(特别是人类的大脑活动)的结果。
学习神经生物学就是要从最基本的生物学角度树立科学的世界观和方法论,从最基本的角度探索人类心理的奥秘,开发人类的潜能,为人类的自身的发展提供强有力的支持。
第一部分第一章1细胞:细胞是人体和其他生物体结构和功能的基本单位(神经细胞是特化的即已经高度分化的细胞),人和其他多细胞生物体的细胞,在结构和功能上出现各种各样的分化,由分化的细胞组成具有专门功能的组织、器官和系统,在神经系统的主导之下,并且互相协调统一,进行完整的生命过程;2细胞膜的基本结构:细胞膜主要由脂质、蛋白质、糖类组成;蛋白质与细胞膜的物质转运有关----载体、通道、离子泵等;与辨认和接受细胞环境中特异的化学刺激有关----受体;具有酶的催化作用----如腺苷酸环化酶、Na+-K+ATP酶;与细胞免疫功能有关----如红细胞表面的血型抗原等;3 细胞膜的功能:细胞膜是细胞与外界环境的界膜,是物质转运、能量传送、维持细胞代谢和动态平衡的枢纽,物质的转运功能: 1)单纯扩散一些小分子脂溶性物质从浓度高的一侧通过细胞膜扩散到低的一侧-----不需要能量和其它物质的参与如常见的气体分子;2)易化扩散一些难溶于脂质的物质,在细胞膜蛋白质的帮助下,从浓度高的一侧通过细胞膜扩散到低的一侧----需要细胞膜蛋白质的参与,但不需要能量;载体协助扩散---葡萄糖、氨基酸的扩散;通道扩散------神经细胞膜在活动中对离子的通透作用;3)主动转运:细胞膜通过本身的某种耗能过程,将某些物质或离子由低浓度侧移向高浓度侧的过程;它需要细胞代谢提供能量,也需要镶嵌蛋白质(泵)的参与;4)入胞作用和出胞作用:入胞作用----大分子物质和物质团块通过细胞膜的运动,从细胞外进入细胞内的过程;出胞作用----大分子物质和物质团块通过细胞膜的运动,从细胞内排出细胞外的过程(如神经递质的释放);受体功能:细胞膜受体是镶嵌在细胞膜上的特殊蛋白质,它与环境中的特定结构的物质(信息)相结合,引起细胞内一系列的生物化学反应和生理效应(如兴奋传递过程中的递质受体);4基本组织:组织是指构造相似、功能相关的细胞、细胞间质所组成的结构;人体的组织可以分为:上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织;是构成器官的基本结构,故称为基本组织;5神经组织:神经组织由神经细胞和神经胶质细胞组成;神经细胞是是神经组织的主要成分,具有接受刺激产生兴奋和传导神经冲动的功能;因此,神经细胞是神经组织的基本功能单位,神经胶质细胞在神经组织中起支持、营养、联系的作用;(神经,神经核,神经节,灰质,白质也属于组织)6器官:是指由几种不同的组织结合在一起,形成具有一定形态,执行一定功能的结构;如:脑(脑干,大脑,间脑等)、脊髓、,神经,心、肺、肝、肾、脾、胃;7系统:许多在结构和功能上有密切联系的器官,按一定的顺序排列在一起,共同执行某种特定的功能,即为系统;如口腔、食道、胃、小肠、大肠、肛门、肝、胰等器官组成人体的消化系统,执行消化和吸收功能;人体有运动系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统、生殖系统、内分泌系统、神经系统、感觉器官等九个;神经系统是人体功能活动的主导系统,机体在神经系统的调节和控制之下,通过神经调节和体液调节的方式,作为统一的整体活动;第二章1神经系统:由中枢神经系统和周围神经系统组成; 接受,识别,整合体内,外环境传入的信息,调节机体各系统的功能,维持个体的生存和种族的繁衍;2中枢神经系统有脑(位于颅腔)和脊髓(位于椎管)组成;外被有三层连续的脑脊膜(硬膜,蛛网膜,软膜)3脊髓:上端在枕骨大孔处与延髓连接;下端齐第12胸椎至第3腰椎(由此可以认为,在人体的发育过程中,神经系统与运动系统的发育不同步);两侧有31对脊神经附着;故为31个节段(颈段8节,胸段12节,腰段5节,骶段5节,尾节1,与人体的体节相对应);4脊髓内部分别形成灰质和白质;灰质:神经元及其突起共同组成;白质:由神经纤维构成的传导束(有上行传到束和下行传导束)组成;5脊髓灰质: (由神经元的胞体组成)在脊髓内部呈”蝴蝶形”结构,每侧前部扩大为前角,与前根相连,前根为传出纤维,属于远动行成分);后部狭长为后角(与后根相连,后根为传入纤维,属于感觉性成分);在胸-腰段脊髓节段的前后角之间有向外突出的侧角(交感神经起源);中央管前后的灰质相互连接称灰质连合.中央管为神经管发育为中枢神经系统遗留的管状结构;6脊髓白质:(由神经纤维构成) 由前索,后索,侧索组成;它们中起止相同,功能相同的神经纤维构成一条传导束(通路),包括上行(脊-脑感觉信息)传导通路和下行(脑-脊运动信息)传导通路,它们位于灰质的周边;紧贴灰质边缘的是短距离的传导纤维(起止于脊髓上下节段,起联系上下节段的作用)是固有束;7脑: 由大脑,间脑,小脑,脑干组成;脑干自上而下为中脑,脑桥,延髓组成;由神经元胞体为主形成的大脑,小脑表面的皮质(灰质);由神经元深入脑实质聚集成的团块结构(脑神经核团); 脑内神经元发出的突起及脊髓神经元,脊神经节神经元突起形成的纤维束(白质,也称传导束,传导通路) ;脑干的灰质结构主要有:与脑神经(Ⅲ-ⅩⅡ)相关的神经核;脑干的白质纤维束:有上行传导束和下行传导束;另外,脑干网状结构是界与灰质与白质的神经组织)8脑干网状结构:为脑干内灰质与纤维之间的区域,纤维纵横交织,并分布大量的神经元胞体故得名;其内有上行激活系统,生命中枢;它参与躯体的运动与感觉,内脏活动调节,控制脑的觉醒与睡眠,机体的节律性活动和神经内分泌;9小脑:参与运动的协调与控制,但不参与运动的启动(非随意);一旦小脑受到损害,机体的协调活动就会发生障碍(如注意性震颤,问题:与静止性震颤的神经机制有何不同?); 10大脑:由左右大脑半球组成,通过横行的神经纤维板--胼胝体相连;大脑分4个叶(额,顶,颞,枕叶)和脑岛;大脑表面为灰质,隆起为”回”,凹陷为”沟”;11大脑深部为白质,由联络系,投射系,连合系3部分纤维组成;以投射束最重要,由联系大脑皮质和皮质下中枢的上行,下行纤维组成,集中于内囊部位(易发生中风的部位);12-1大脑表面的灰质也称皮质,分化成为特殊的功能区-----脑中枢;有躯体感觉中枢,躯体运动中枢,听中枢,视中枢,平衡中枢,嗅觉中枢,语言中枢;语言中枢又分化为与视,听,读,写有关的视觉性,听觉性,运动性,书写语言中枢;12-2人类大脑皮层的发达从两个方面体现出:(1)沟回的出现,使其表面积得到了较大的发展;(2)特殊功能区的分化13边缘系统:从发生上由古皮质,旧皮质演化成的结构------包括梨状皮质,内嗅区,隔区,眶回,扣带回,胼胝体下回,海马回,海马,杏仁核,视前区,下丘脑乳头体----部分大脑核团及部分皮质区构成围绕间脑的环周结构-----与情绪,记忆等有关;14外周神经系统也称为周围神经系统:指脑和脊髓以外的神经结构;由神经节和神经组成;脊,脑神经:与脊髓,脑相连:分布与躯体的骨骼肌,皮肤等参与躯体的感觉与运动;内脏神经:也与脑,脊髓相连,分布与内脏器官的心肌,平滑肌,腺体等;15-1脑神经12对:对称性分布于头,颈,躯干,四肢;脊神经31对:颈神经C1-8对,胸神经T1-12对,腰神经L1-5对,骶神经S1-5对,尾神经1对;15-2脊神经由与脊髓相连的前根、后根合并而成,从椎间孔穿出椎管;前根为前角运动神经元发出的传出性突起组成;后根为传入性神经,与脊髓的后角相关连;15自主神经系统:为内脏神经的感觉和运动神经部分,主要分布于内脏,心血管,腺体;内脏运动神经系统的活动因较不受随意控制而得名;16在血液和神经组织之间存在一道屏障------血脑屏障; 人体内除血脑屏障之外,还有血-睾屏障和胎盘屏障,对人类的生存有极其重大的意义;17神经系统是进化的产物:单细胞动物(如草履虫)的细胞虽然对刺激产生反应,但它不是专门的神经细胞;海绵动物(海绵)是最原始的多细胞动物,但细胞分化程度低,也没有典型的神经细胞; 原始神经元最早出现在腔肠动物(如水螅),突起相互交叉连接呈网状;构成了弥散神经系统; 节状神经系统--------神经元只集合为若干神经节节肢动物;(如虾)的节状神经系统; 另外还出现了神经胶质细胞,对神经元起绝缘,支持,营养等作用; 梯状神经系统---扁形动物(如涡虫)的神经细胞集中形成两条并列的神经索,通过横向的神经联系. 管状神经系统---脊索动物在个体发生中,由外胚叶的神经板凹陷封闭围成神经管发育而成;脊椎动物及人的脊髓的中央管和脑室就是管状神经系统的证明;在管状神经系统的脑部进化中,端脑,间脑,中脑,小脑,延脑虽然都有逐步集中和增大,但更为重要的是在大脑两个半球表面的大脑皮质的出现和发展.高等的哺乳动物的大脑皮质虽然已有相当程度的发展,但人的大脑皮质不但面积大而且厚,其分化程度也很高;18人脑功能的可塑性: 一般认为,高等哺乳动物脑所实现的行为多数是定型化的;它们后天的习得性行为很少;而人脑的功能在出生后还有很长的发育成熟阶段;人脑的这种可塑性在外界环境的作用下,大致在15-17岁才达到高峰.这表明,人脑在出生后还有为动物所不能比拟的发展潜能;即存在巨大的可塑性;但可塑性存在着临界期;狼孩的发现及后来的研究结果证实了这一点;18-2人学习的黄金时期是3岁以前,最好从新生儿期开始教育。
●什么是神经生物学、它的范畴1.神经生物学是一门在各个水平,研究人体神经系统的结构、功能、发生、发育、衰老、遗传等规律,以及疾病状态下神经系统的变化过程和机制的科学。
2.它涉及神经解剖学、神经生理学、发育神经生物学、分子神经生物学、神经药理学、神经内科学、神经外科学、精神病学等等。
●什么是行为——有动机、有目的的行动●行为的决定因素——人类行为由基因和环境相互作用形成。
●行为在诺贝尔得奖上的争论?●脑的基本结构、组成——脑包括端脑、间脑、中脑、脑桥和延髓,可分为大脑、小脑和脑干三部分。
(小延站在桥的中间端)●神经元和神经胶质细胞组成神经系统,具有的1.共性:细胞核;线粒体;高尔基体;内质网;细胞骨架等2.神经元特性1)细胞轴突和树突2)特殊的结构(如突触)和化学信号(如神经递质)3)通过电化学突触相互联系4)不能复制5)膜内外的盐溶液;磷脂膜;跨膜蛋白质3.神经胶质细胞特性1)无突触。
2)与神经元不同,可终身具有分裂增殖的能力3)低电阻通路的缝隙连接,无动作电位4)星形胶质细胞:参与神经组织构筑的塑型、修复、参与血脑屏障的形成、物质转运对谷氨酸和γ-氨基丁酸等代谢的调节、维持微环境的稳定、通过对细胞间液中K+的缓冲作用影响神经活动、参与脑的免疫应答反应、神经元新生●细胞骨架:微管;神经丝;微丝1.微管:组成→微管蛋白和微管相关蛋白,tau(与老年痴呆症相关)异二聚体为单位,有极性。
功能:细胞器的定位和物质运输2.微丝:成分→Actin肌动蛋白,组装需要ATP修饰蛋白,微丝是由球形-肌动蛋白形成的聚合体,生长锥运动3.神经丝:星形胶质细胞标记物;调节细胞和轴突的大小和直径●什么是轴浆运输,它的分子马达?1.指化学物质和某些细胞器在神经元胞体和神经突起之间的运输,是双向性的。
1)快速轴浆运输顺向运输: 囊泡、线粒体等膜结构细胞器逆向运输:神经营养因子病毒如狂犬病毒、单纯疱疹病毒2)慢速轴浆运输顺向运输:胞浆中可溶性成分和细胞骨架成分2.分子马达:驱动蛋白动力蛋白3.应用:追踪脑内突触连接●髓鞘是什么?髓鞘是包裹在神经细胞轴突外面的一层膜,一般只出现在脊椎动物的轴突,在树突没有分布。
神经生物学研究神经生物学是一门研究神经系统结构、功能和行为的学科,它涵盖了从细胞和分子水平到整个神经网络的研究。
神经生物学的研究对于理解和治疗神经系统疾病以及探索人类意识和行为的本质具有重要意义。
本文将介绍神经生物学的主要研究领域和方法。
一、神经生物学的重要研究领域1. 神经解剖学:神经解剖学是研究神经系统结构的学科,包括大脑、脊髓和神经元等。
通过观察和分析神经元的连接方式和脑区的功能,可以揭示神经系统在信息传递和处理方面的基本原理。
2. 神经生化学:神经生化学是研究神经系统中化学传递物质和相关信号通路的学科。
通过对神经递质、神经荷尔蒙和其他相关分子的研究,可以深入了解神经系统的信号传递机制以及与行为和认知功能的关联。
3. 神经生理学:神经生理学是研究神经系统功能和活动的学科,包括神经元的电活动和神经回路的功能调节。
通过采用各种生理学技术,如脑电图、脑磁图和电生理记录,可以揭示神经系统在感知、运动和认知等方面的基本机制。
4. 神经遗传学:神经遗传学是研究神经系统发育和功能与基因遗传相关的学科。
通过研究特定基因的表达和功能突变,可以深入了解神经系统疾病的遗传机制和发病原因。
5. 神经发育生物学:神经发育生物学是研究神经系统在胚胎发育阶段的形成和分化的学科。
通过观察和实验研究,可以揭示神经元的生成、迁移和分化等关键过程,对于神经系统异常发育和修复具有重要意义。
二、神经生物学的研究方法1. 实验研究:神经生物学的实验研究通常涉及到动物模型或细胞培养模型。
通过对实验条件的控制和观察记录,研究人员可以获取关于神经生物学现象的直接证据。
2. 影像学技术:现代神经生物学研究中广泛应用的一种方法是神经影像学技术,如功能磁共振成像(fMRI)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)和正电子发射计算机断层扫描(PET)。
这些技术可以观察和记录活体神经系统在不同任务和活动状态下的变化,从而获取相关的神经信息。
3. 分子生物学技术:神经生物学研究中还需要运用分子生物学技术,如PCR、基因克隆和基因表达分析等。
焦虑和抑郁症的神经生物学机制焦虑和抑郁症是近年来非常普遍的心理问题,但是对于其具体的机制与原因还存在着很多争论和研究。
近年来,越来越多的研究表明,焦虑和抑郁症与神经生物学有很大的关系。
本文将介绍焦虑和抑郁症的神经生物学机制,从神经纤维、结构和神经递质三个方面详细阐述。
神经纤维神经纤维是神经细胞传递神经信号的结构,在焦虑和抑郁症的研究中,人们发现神经纤维出现了一些异常,个别甚至被认为是导致焦虑和抑郁症的主要原因。
一般来说,神经纤维主要包括髓鞘和无髓鞘两种类型。
无髓鞘神经纤维主要负责传递局部疼痛和温度等信息,而髓鞘神经纤维则负责传递更为复杂的信息,如动作和感觉等。
研究表明,焦虑和抑郁症患者的大脑中髓鞘神经纤维的密度常常低于正常人。
此外,有些研究发现,焦虑和抑郁症患者的神经纤维存在不同程度的损伤和退化现象,这些损伤和退化可能影响神经传递的速度和准确性,进而导致情感和行为上的问题。
结构在神经纤维以外,大脑的结构本身也和焦虑和抑郁症有关系。
许多研究已经表明,与这些心理问题有关的大脑结构的改变可能与神经递质的缺乏和失衡有关。
例如,大脑中的海马是与记忆以及情感相关的结构,在焦虑和抑郁症患者中,海马的体积常常比正常人小。
此外,在前额皮层中,神经元数量的增加和突触的密度增加也是焦虑和抑郁症的一个常见表现,这意味着神经元之间的信号传递会更加频繁和容易。
神经递质神经递质是神经细胞之间传递信息的物质。
神经递质的不平衡与抑郁和焦虑症有关。
例如,五羟色胺(5-HT)是一种神经递质,与情绪和心理健康有关。
许多抗抑郁药物都是要通过增加5-HT水平来治疗抑郁症。
另外,谷氨酸和GABA(γ-氨基丁酸)是另外常见的神经递质,在焦虑和抑郁症的研究中,谷氨酸水平普遍升高,而GABA水平却较低。
这些改变可能与情绪和情感的调节有关。
结论总的来说,在焦虑和抑郁症的神经生物学机制中,神经纤维、结构和神经递质三个方面都有着不同程度的影响。
这些影响可能造成神经传递的异常,导致情感和行为上的问题。
神经生物学的发展与前沿研究神经生物学是研究神经系统的科学,覆盖了神经元、神经通讯、神经系统结构和功能等多个方面。
自从20世纪以来,人们对神经科学研究的兴趣越来越高涨,神经生物学的发展也随着时间的推移而不断地发展和壮大。
神经生物学与人类的医学、心理学、行为学等紧密相关,研究领域涉及说话、思考、行动等各个层面。
随着现代技术的发展,神经生物学的研究方法从以前的解剖学和生理学研究,逐渐转向分子生物学和遗传学等现代研究方法。
这些新的科学技术为神经生物学领域的发展和研究带来了巨大的机遇和挑战。
发展历程神经生物学从19世纪中期左右开始出现,当时人们对神经系统和大脑的功能和构造开始产生兴趣。
在20世纪初,通过更先进的心理学和生理学方法,人们对神经元和神经系统的探索进入了一个新的时代。
在20世纪中期,神经生物学研究逐渐进入了分子生物学和遗传学的时代,这一时期大量的研究主要集中在胆碱、血清素、去甲肾上腺素等神经传递介质上,这些研究为神经心理学的发展奠定了基础。
1970年代,人们开始从分子水平研究神经系统的途径,如神经细胞生长因子以及雄性激素和皮质类固醇影响神经元的形态和功能,这些研究推动了神经生物学的进一步发展。
90年代,人们开始研究包括空气动力学在内的外部因素和基因在神经系统中的结构和功能的影响,为疾病的治疗和神经系统的生物学基础做出了贡献。
现代的神经生物学主要聚焦于神经元的结构和功能、神经通讯、神经系统中的不同细胞和神经元种类等多个方面。
研究进展使人们逐步探索创造出多种治疗神经系统相关疾病方案的可能性。
神经元的结构和功能神经元是神经系统中的基本单元,是处理传入信息并产生应答的神经元群体的集合体。
神经元基本结构包括细胞体、树突和轴突等部分,神经元通过电和化学信息传递进行相互联通。
神经元的通讯信号传递机制是硕果累累。
当神经元受到刺激时,它通过神经元突触将信号传递到下一个神经元中。
这种传输信号可以广泛地影响神经和行动路径,形成一种可预测的神经网络。
第27卷第4期2007年8月国际病理科学与临床杂志In ternati onal Journal ofPat h ol ogy and C li n i calM ed ici neVo.l27N o.4Aug.2007¹小胶质细胞及其在阿尔茨海默病中的作用邓小华综述罗学港审校(中南大学湘雅医学院人体解剖学与神经生物学系,长沙410013)[摘要]阿尔茨海默病(AD)是一种常见的老年神经变性疾病,病因十分复杂。
目前多数学者认为:B2淀粉样蛋白沉积使得神经胶质细胞活化引起脑内慢性炎症反应可能是AD发病的核心病理机制之一。
在AD炎症过程中,渉及到诸多细胞如小胶质细胞、星形胶质细胞及神经元参与,小胶质细胞则是其最主要的炎症细胞,小胶质细胞被B2淀粉样蛋白(A B)激活,产生大量致炎性细胞因子和神经元毒性介质,从而诱发脑内炎症反应,导致神经元损伤、死亡。
A B的持续存在,小胶质细胞被持续激活,形成炎症发生和持续的恶性循环,最后导致AD的发生发展。
[关键词]阿尔茨海默病;小胶质细胞;炎症;老化;B2淀粉样蛋白[中图分类号]R741[文献标识码]A[文章编号]167322588(2007)0420332204M icrogli a and its rol es i n A lzhei m er.s d isea seDENG X i a o2hua,L UO Xue2gang(D e part m ent of Ana t o m y and N eurobi ology,Xiangya Sc h ool of M e d ici n e,Centra l Sou t h Un i versit y,Changs ha410013,Ch ina)[Ab stract]A lz hei m er.s disease(AD)is the most co mmon neurodegenerati o n d isease of ol d age, the cause ofwhich is ver y co mp licated.A t presen,t most of scholars t h i n k that the deposit of B2a myloi d make the acti v ation of neuroglial ce lls,wh ich trigger the chronic infla mmator y reacti v ity in AD bra i n.A lot of cells such asm icroglia,astr ocyte and neuron are involved i n the process ofAD,m icroglial cells are the most i m portant cells i n AD brain.M icroglia can be acti v ated by B2a myloid protein.Th i s acti v ation can produce f u rther release of pro2i n fla mma tory cytokines and toxic mediators thatm i g h t i n duce i n fla mm a2 tor y responses i n AD brai n and m i g ht contri b u te to neur ona l i n j u ry and death.A B and acti v ated m icroglia persist and thus i n itiate a vicious c ircle of i n fla mmatory pr ocesses,wh ich fina ll y leads to the developmen t and progression of AD.[K ey w ord s]A lz hei m er.s d isease;m icroglia;i n fla mmati o n;aging;B2a myloi d[Int J Pathol ClinM ed,2007,27(4):0332204]1小胶质细胞1.1小胶质细胞的个体发生及形态特征小胶质细胞广泛分布于中枢神经系统,占胶质细胞总数的5%220%,在整个脑实质区均可见,在灰质中分布比白质多5倍。
神经干细胞定向诱导分化研究进展以及其在帕金森病治疗中的临床应用【摘要】神经干细胞有自我复制及多向分化潜能,在遗传物质控制及多种外来信号的调控下体外培养易获得细胞形态结构及功能成熟的多巴胺能神经元,成为近几年来兴起并得到快速发展的干细胞移植治疗帕金森病的理想种子细胞。
在对帕金森病的神经干细胞移植治疗中,移植干细胞的数量及定向想向多巴胺能神经元分化的比率是必须解决的问题,因而有效的神经干细胞体外增殖与多巴胺能神经元的大量定向诱导分化是解决问题的关键所在。
【1】目前神经干细胞定向诱导还处于实验室阶段,但是笔者相信伴随分子生物学技术的应用和发展,以及对NSCs分化本质的不断认识,NSCs定向分化为DA能神经元的基因调控机制研究将会得到进一步深入。
认为在不久的将来,随着这些机制的逐渐被阐明,就可能通过人为地控制NSCs分化的各种因素将其高效、定向诱导分化为DA能神经元,最终达到有效缓解甚至彻底治疗PD的目的。
一、对神经干细胞定向分化在帕金森病治疗中作用的发现与肯定神经干细胞通过培养增殖,在细胞内外信号调控诱导下可以定向分化为多巴胺能神经元,产生大量有中枢功能的神经元,可以补充或替代患者受损神经元,减轻因多巴胺神经元损伤带来学习、记忆、精神方面的异常。
张力等【2】在人胚神经干细胞及骨髓基质细胞移植治疗帕金森病恒河猴模型的实验研究中发现中脑神经干细胞由于其本身所具有的域特异性生物学特征较其他来源的神经干细胞更易向DA 能神经元分化。
中脑神经干细胞可能成为移植帕金森病恒河猴模型最合适的移植供体。
他们初步肯定了神经干细胞的治疗作用,还认为中脑干细胞为合适移植供体。
陈东【3】在实验中发现以机械分离法获得的NSCs在无血清培养基培养后,能够不断增殖且保持NSCs的生物学特性。
将其定位移植到PD模型大鼠纹状体内,可明显改善后者的行为。
移植细胞能在PD模型大鼠纹状体的存活、迁移,并分化为多巴胺神经元以替代损伤的该种神经元而达到治疗PD的目的。
本研究结果为帕金森病等神经退行性疾病的临床治疗提供实验依据。
二、可以定向诱导神经干细胞分化的因素的研究进展神经干细胞的分化主要由两个方面进行调控:一是干细胞的遗传基因,二是干细胞所处的外部培养微环境。
目前对于干细胞分化的研究除了其自身基因的调控外,多侧重于外来信号的调控。
早在2003年,有论文关于PDGF和AⅡ渔新生大鼠海马EGF反应性神经干细胞定向诱导为神经元的影响【4】实验的出结论:体外PDGF促进新生大鼠海马EGF反应性神经干细胞分化并诱导神经元生成,促进神经元存活,ATRA 也诱导EGF反应性神经于细胞向神经元分化,作用较PDGF作用弱,两种因子有协同效应。
提出诱导神经干细胞定向分化时多种因子同时协同起作用,后来的很多文章及实验也阐明,光依靠如神经营养因子等单独作用,诱导的效果较差,且诱导细胞达预期目的的比例较小,不适合于该项技术的发展与临床应用。
田关玲等【5】也通过实验发现中脑来源的NSCs本身具有一定的分化为多巴胺神经元的区域特异性,而皮质来源的NSCs在IL-lα、IL-11“、LIF及GDNF等细胞因子的诱导下可改变其区域特异性而分化为较多较为成熟的多巴胺神经元,并且再一次肯定了大脑不同区域的神经干细胞诱导分化潜能的差异。
相关实验关于在体外无血清条件下联合应用bFGF、PDGF、RA、HRG、Forskolin对大鼠神经干细胞向神经元定向诱导分化是可行的,分化的神经元比例高,且细胞更具有神经电生理特性。
【6】实验中通过联合用上述诱导因子,部分Nscs向神经元分化,而且诱导出的神经元比例较其它组高,神经元的胞体面积、周长及最长突起长度等指标均优于其它组。
因此实验者推测其中可能和RA与其它因子在同一时问点作用于神经干细胞,通过几种因子的协同作用触发基因表达,从而促进神经干细胞向神经元的分化,如Forskolin与RA协同作用可以进一步增加p21的表达,减少周期蛋白的表达,促进细胞的分化¨引,bFGF 能增加NscsRAR—a mRNA的表达,从而能增强RA诱导NsCs分化的作用。
时间上很近地,有学者也做了相似的实验,证明EGF、bFGF、NGF、RA 对小鼠神经干细胞(NSCs)增殖及定向分化有诱导作用。
【7】星形胶质细胞条件培养液体外诱导胎鼠室管膜前下区神经干细胞向多巴胺能神经元的分化【8】实验采用的星形胶质细胞条件培养液中含有多种营养因子,各营养因子的不同作用机制间可能存在互补作用,如脑源性神经营养因子是通过上调后代中转录因子Brn-4介导起作用。
但星形胶质细胞条件培养液成分较为丰富,其具体作用机制仍未完全阐明,尚有待深入分析。
另外,实验所选取的室管膜前下区神经干细胞其在体内条件下最终分化为多巴胺能神经元和Y一氨基丁酸能神经元,而在体外条件下星形胶质细胞条件培养液对其分化为Y-氨基丁酸能神经元的作用如何也需进一步分析。
近几年,对于神经干细胞定向分化诱导因子的研究探索还是研究的热点,2009年辛志成在他的硕士毕业论文中谈到关于BMP2及ACM对SVZa神经干细胞诱导分化为多巴胺能神经元,实验发现(l)、从孕16天Wistar大鼠SVZa脑组织中成功分离得到具有不断增殖和自我更新能力,并可以分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的神经干细胞。
(2)、BMP2可以促进SVZa 神经干细胞分化为多巴胺能神经元,但不完全是剂量依赖性的,而是有一个最佳浓度,即10ng/ml的BMP2作用最明显。
(3)、ACM可以促进SVZa神经干细胞向多巴胺能神经元分化,而且BMP2与ACM具有正协同作用。
【9】在近期发现的Oli92过表达对神经干细胞向少突胶质细胞分化的影响。
【10】实验采用RT-PCR,以新生大鼠脊髓RNA为模板,扩增oli92基因,定向克隆到pEGFP-N3载体中。
用电穿孔方法转染pEGFPN3-oli92表达载体至NSCs中。
用RT-PCR鉴定oli92的表达,用免疫荧光显色鉴定NSCs向少突胶质细胞的分化情况。
结果:成功构建了pEGFP-N3-oli92真核表达载体;oli92在重组质粒转染的NSCs中能够高效表达;重组质粒转染的NSCs在体外诱导分化后,能够较空质粒转染的NSCs产生更多的受体相互作用蛋白(RIP)阳性细胞。
除了作用因子本身性质外,同种诱导因子因作用时间不同、作用浓度不同也可以导致完全不同的诱导效果。
王振宇等【11】在表皮生长因子培养条件下脑源性神经生长因子诱导大鼠海马神经干细胞向神经元分化的最佳浓度的实验研究中发现在20μg/L表皮生长因子培养条件下,脑源性神经生长因子促使神经干细胞向神经元分化的较佳质量浓度为50 μg/L。
另外潘灏等【12】在肯定了胰岛素对神经干细胞诱导作用后,发现不同浓度的胰岛素的诱导效果有较大差异。
100ng/ml的胰岛素具有较好的促进神经干细胞向神经元分化的能力,为进一步实验奠定了基础。
但是目前对于胰岛素促进神经干细胞增殖和促其向神经元分化的机制还不甚明了,有待于进一步的实验研究。
有文章提到脑源性神经生长因子促进成年大鼠脑海马神经干细胞定向分化的浓度对神经干细胞诱导定向分化有影响。
诱导时间对大鼠中脑神经干细胞体外分化成多巴胺能神经元的能力存在影响,诱导6 d的神经干细胞分化成多巴胺能神经元的比例最高。
【13】三、结论关于定向诱导神经干细胞分化的很多分子机制、实验条件控制、内在遗传物质与外在信号相互作用等很多方面还不是很了解,因此,目前关于神经干细胞定向诱导用于治疗帕金森病还处于实验室阶段。
高伟东等【14】给小鼠移植外源性的NSCs(将NSCs经眶后静脉移植到小鼠体内),外源性NSCs可以在脑损伤小鼠脑内存活.并能促进脑损伤小鼠的神经功能恢复。
在损伤灶的远隔部位也可以看到较多的NSCs.提示NSCs移植后不仅能够存活.同时可发生一定的迁移,并与宿主细胞较好的整合。
但移植后的神经干细胞是否可以定向诱导分化成为了关键问题,目前还没彻底解决。
但研究提示我们NSCs移植对于修复受损脑组织是一种有效的治疗方法。
1、抗坏血酸定向诱导神经干细胞分化为多巴胺能神经细胞及其机理研究郑敏王冬梅侯玲谢超李海民焦文仓白慈贤王亚平裴雪涛2、人胚神经干细胞及骨髓基质细胞移植治疗帕金森病恒河猴模型的实验研究张力20033、神经干细胞分化的研究进展陈东第四军医大学吉林军医学院(现吉林医药学院)学报2005年6月4、PDGF和AⅡ渔新生大鼠海马EGF反应性神经干细胞定向诱导为神经元的影响佳本斯大学硕士学位论文20035、IL-1仪及与IL-11、LIF和GDNF联合诱导胚鼠皮质、中脑神经干细胞向多巴胺神经元分化的比较田关玲金国华谭雪锋朱惠霞秦建兵黄镇神经解剖学杂志20056、神经干细胞向神经元诱导和分化的研究孙晓莉袁颖张天姜正林林巍巍陆璐王晓冬神经解剖学杂志NoV. 2006 22(6) 591~5967、EGF、bFGF、NGF、RA 对小鼠神经干细胞定向分化的调控姬西团章翔费舟张剑宁刘卫平蒋晓帆林绿标王西玲曹锐峰潘灏中华神经医学杂志2005年6月第4卷第6期8、星形胶质细胞条件培养液体外诱导胎鼠室管膜前下区神经干细胞向多巴胺能神经元的分化辛志成,周政,严稽文中国组织工程研究与临床康复,2009,13(6):1040-1044 9、BMP2及ACM对SVZa神经干细胞诱导分化为多巴胺能神经元作用的实验研究姓名:辛志成申请学位级别:硕士专业:外科学(神经外科)指导教师:周政 20090501 10、Oli92过表达对神经干细胞向少突胶质细胞分化的影响吕合作、陈治文、胡建国解剖学杂志2010年第33卷第6期11、表皮生长因子培养条件下脑源性神经生长因子诱导大鼠海马神经干细胞向神经元分化的最佳浓度王振宇,佟雷,季丽莉,赵久红,唐源远200812、不同浓度胰岛素对小鼠神经干细胞分化的影响潘灏章翔刘卫平姬西团梁景文立体定向和功能性神经外科杂志2005年第18卷第4期13、诱导时间对体外培养大鼠神经干细胞向多巴胺能神经元分化的影响柯春龙,陈白莉,金华伟,郭少雷中国组织工程研究与l脑床康复,2008,12(34):678l-6784 14、胚胎神经干细胞对脑损伤治疗作用的实验研究高伟东。
李晓冬解剖学研究2010年第32卷第1期。