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11Craclopride+PET显像兔脊髓移植神经前体细胞

11Craclopride+PET显像兔脊髓移植神经前体细胞
11Craclopride+PET显像兔脊髓移植神经前体细胞

第30卷 第2期 核 技 术 V ol. 30, No.2 2007年2月 NUCLEAR TECHNIQUES February 2007

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国家863高技术研究发展计划资助项目 (2002AA205081)

第一作者:丁为民,男,1972年出生,2004年于解放军总医院获得博士学位,现为南方医科大学珠江医院肿瘤中心主治医师、讲师, 从事干细胞相关研究

收稿日期:2006-04-12,修回日期:2006-07-11

11

C-raclopride PET 显像兔脊髓移植

神经前体细胞

丁为民1 田嘉禾2 杨晓华3 白金柱4 沈 丽4 张锦明2

1(南方医科大学附属珠江医院肿瘤中心 广州 510282) 2(中国人民解放军总医院核医学科 北京 100853) 3(南方医科大学附属珠江医院神经内科 广州 510282)

4(北京大学干细胞研究中心 北京 100083)

摘要 探索了放射性核素显像活体追踪动物体内移植干细胞的可行性。兔脊髓内移植3×106个人神经前体细胞(hNPC-TERT),免疫荧光方法鉴定移植前、后该细胞D 2受体表达,并应用放射受体分析进一步进行定量分析。以HeLa 细胞作为移植对照,静脉注射11C-raclopride 20分钟后,移植动物活体或处死动物剥离出脊髓进行PET 显像。免疫荧光实验显示hNPC-TERT 细胞在体外或移植入兔脊髓内后均表达D 2受体。受体结合实验表明该细胞所表达的D 2受体数量较多(B max =8×104)

,对raclopride 具有较高亲和力(K d =1.518 nmol/L )。活体PET 图像的hNPC-TERT 移植部位有肉眼可见的放射性浓聚,作为对照的HeLa 细胞移植部位仅有组织本底,ROI 分析显示两组动物移植部位标准化摄取最大值的差别具有统计学意义(n =6,P =0.0017),离体脊髓显像进一步验证了活体显像结果的特异性。该方法成功地在动物活体特异方面显示了移植入脊髓的神经前体细胞,为应用核素显像活体、无创地监测移植干细胞提供了可行性依据。 关键词 干细胞移植,正电子发射断层扫描,D 2受体,示踪 中图分类号 R817.4,R73-35

干细胞(包括部分前体细胞)移植可以治疗许多长期以来令人类束手无策的顽症,具有利用前景。随着相关研究的深入和进入临床应用的可能性出现,活体追踪移植干细胞成为需要迫切解决的问题。国内外尝试应用磁共振和核医学技术示踪体内移植干细胞取得部分进展[1-5],其中,核医学分子显像具有较高灵敏性、特异性,是干细胞活体示踪最具希望的工具之一[6]。

北京大学医学部干细胞研究中心建立了神经前

体细胞系hNPC-TERT [7],

目前正被应用于治疗各种中枢神经系统疾病的移植治疗研究。经逆转录PCR 初步鉴定,该细胞系表达D 2受体mRNA ,该受体具有成熟的放射性示踪剂。在本文中,进一步定性、

定量鉴定该前体细胞D 2受体蛋白表达,

并尝试应用放射性标记的raclopride (D 2受体拮抗剂)作为显像剂活体示踪移植在脊髓内的hNPC-TERT 细胞,探索应用PET 受体显像无创性监测中枢神经系统内移植干细胞的可行性。

1 材料和方法 1.1

细胞培养

神经前体细胞系hNPC-TERT (北京大学干细胞研究中心提供),按105个细胞/mL 的比例接种,37℃、饱和湿度、5% CO 2条件下培养,每3 d 更换培养液,每6 d 胰蛋白酶消化传代。 1.2

兔脊髓内细胞移植

动物模型全部采用雌性新西兰大白兔(体重2.50±0.27 kg ,北京大学医学部实验动物科学部提供)。将兔麻醉后,后位手术暴露椎体T9-11,去掉T10棘突和椎板,暴露脊髓约5 mm 。微量进样器吸

取细胞混悬液(3×106/20 μL 生理盐水)

,与动物身体后半部分夹角为40°,刺入脊髓内1.5 mm ,停针3分钟后,匀速缓慢地进行移植注射(注射速度1.5μL/min )。注射完成后,针保持原位置5 分钟,

148 核技术第30卷

再缓慢退针,缝合关闭手术切口。

1.3D2受体表达定性鉴定

应用兔抗人D2R抗体(Santa Cruz公司)作为一抗,TRITC标记的山羊抗兔IgG(北京中山公司)作为二抗。对贴壁生长细胞,移植后7 d脊髓组织冰冻切片进行染色。另外,应用小鼠抗人核抗体(一抗,Chemicon公司)、FITC结合的山羊抗小鼠IgG1(二抗,北京中山公司)对组织切片进行复染,将移植细胞(hNPC-TERT和HeLa均为人源细胞)从兔脊髓中鉴别出来。

1.4细胞D2受体表达定量鉴定

不同浓度D2受体拮抗剂3H-raclopride(Perkin Elmer公司)与细胞悬浮孵育,通过Whatman滤纸负压吸引收集样本,冰冷PBS抽滤洗涤滤纸片,液闪仪(Pharmacia公司)测定滤纸片上的放射性。按照标准的竞争性放射性受体分析实验方法,应用未标记的raclopride(Sigma 公司)作为冷配基,测量非特异性结合数据。Prism软件进行数据分析。

1.5活体PET显像

细胞移植后第7日,右耳缘静脉注射18.5 MBq 11C-raclopride(课题组自行合成[8],注射时放射性比活度>7.4 TBq/mmol),移植点正上方放置稀释50倍的11C-raclopride点源作为体外标记(图1),20 分钟后开始PET扫描,ECAT EXACT HR+型PET (Siemens公司)二维模式采集数据,滤波反投影(Filter Backprojection, FBP)重建,透射扫描衰减校正,Matrix 128,Zoom 2,Hann滤波窗函数,截止频率0.4,层厚0.24 cm;利用PET主机自带的图像分析软件进行感兴趣区(Region of Interest,ROI)分析,测量感兴趣区内标准化摄取值(Standard UptakeValue,SUV)最大值。

1.6离体脊髓PET显像

注射11C-raclopride后20 分钟断头处死动物;迅速剥离出以移植部位为中心、7—8 cm长度的脊髓,生理盐水浸洗2次;置脊髓于PET探测环轴线,进行PET显像。图像采集重建方法基本同活体显像。采用PET主机自带的剖面(Profile)曲线分析软件,选取重建图像中移植点放射性浓度最大的一帧冠状断层,在其正中勾画剖面曲线,测量该曲线上的放射性分布。1.7分组与对照

应用HeLa细胞(北京师范大学生物系提供)作为对照细胞进行移植、显像,n=6。

1.8统计处理

采用SPSS软件中成组t-检验,比较实验组(hNPC-TERT细胞移植组)和对照组(HeLa细胞移植组)图像ROI分析所得SUV最大值,P<0.05为统计学显著性差异。

2实验结果

2.1hNPC-TERT细胞D2受体表达

2.1.1体外表达

免疫荧光染色显示体外培养hNPC-TERT细胞膜表面表达D2受体,HeLa细胞未见D2受体表达(见图1)。

2.1.2体内表达

移植后7 d脊髓组织切片免疫荧光染色结果显示:抗人核抗体染色阳性(胞核染色)的hNPC-TERT 细胞D2受体染色(胞浆染色)亦为阳性(图1),移植部位hNPC-TERT细胞未见明显迁移。HeLa细胞抗人核抗体阳性,但D2受体染色阴性。

图1 培养细胞(A、B)和组织切片(C、D)免疫荧光染色:图中细胞分别为hNPC-TERT(A、C)和HeLa(B、D)。细胞胞浆染色代表D2受体染色阳性。胞核染色为人核抗原阳

性。标尺=50μm。

Fig.1 Immuno-fluorescence on cultured cells(A and B)or tissue sections (C and D). Cells being stained were hNPC-TERT(A and C)or HeLa(B and D). Fluorescence in cytoplasm indicated D2 receptor positive. Fluorescence in nucleus indicated human nuclear protein positive. Bar=50 μ

m.

第2期丁为民等:11C-Raclopride PET显像兔脊髓移植神经前体细胞 149

2.1.3定量鉴定

以3H-raclopride为放射性配基,采用放射性配基饱和法进行D2受体放射性配基结合分析,数据由Scatchard法计算,raclopride与hNPC-TERT细胞D2受体结合的平衡解离常数(K d)为1.518 nmol/L,最大结合位点(B max)为80346±4306个/细胞。

2.2细胞移植后PET显像

2.2.1活体显像

11C-raclopride PET显像显示:hNPC-TERT细胞移植部位的放射性浓聚呈类圆形,直径不超过1cm,在冠状和横断面图像上,浓聚灶中心位置与体外标记点中心基本位于同一帧,浓聚程度远低于肝脏、肠道,但与周围组织本底相比仍有较明显差别;为突出移植灶,采用高值剔除法去掉内脏及体外标记点并调整对比度,hNPC-TERT细胞移植组动物图像冠状、矢状和横断面均可见清晰浓聚灶(图2A、B、C),存在可分辨浓聚的图像持续3—4帧(图未给出)。HeLa细胞移植部位各断面图像未见放射性浓聚(图2D、E、F)。在移植部位勾画直径为12.76mm (21pixel)的圆形感兴趣区计算其内SUV最大值。hNPC-TERT细胞移植部位SUV值明显高于HeLa 细胞移植部位,两组动物SUV最大值统计检验见表1所示。

2.2.2离体显像

离体脊髓PET显像显示:脊髓内存在一定浓度的放射性,HeLa细胞移植区放射性与未移植部位无明显差别,形成均匀条状影像,放射性剖面曲线为

图2 11C-raclopride PET横断面(A、D)、矢状面(B、E)、冠状面图像(C、F)。A、B、C为hNPC-TERT细胞移植,D、E、F为HeLa细胞移植,图像中胃肠道和体外标记点内过高的放射性被剔除。左向箭头指向神经前体细胞移植部位,右向箭头指向体外标记点标尺=3cm

Fig. 2 11C-raclopride PET images of live animals transplanted with hNPC-TERT(A, B and C) or HeLa cells(D, E and F), including traverse images(A and D), sagittal images(B and E), and coronal images(C and F). High values of bowel and in vitro marker were subtracted in images. Left directing arrows indicated the implanted sites of neural progenitor cells, while right directing arrows indicated in vitro markers. Bar=3cm 表1 PET图像不同细胞移植组移植部位SUV最大值间差别统计分析(双尾Student’s t检验)

Table 1 Two tailed Student’s t-test on maximal SUV

calculated with ROI assay on D2 receptors imaging of

two groups

Groups N Means SD T P hNPC-TERT60.979 0.0428 2.2280.0017 HeLa 60.522

0.0268 - - SD:标准差;因变量:标准化摄取值最大值

SD:Standard Deviation;Dependent variable:maximal SUV

直线;hNPC-TERT细胞脊髓移植区的放射性呈类圆、灶性增高,放射性剖面曲线中部出现明显的正

相峰,峰最高点值为基线的3—4倍(见图3)。

图3 离体脊髓11C-raclopride PET图像(上)和脊髓纵向放

射性剖面曲线。标尺=1cm

Fig. 3 PET scan on ex vivo spinal cords transplanted with hNPC-TERT or HeLa cells. Profile is derived from

radioactivity along spinal cord. Bar=1cm.

3讨论

D2受体是作为一种分化细胞的功能受体存在的,而Rolletschek等[9]在胚胎干细胞观察到了D2

受体mRNA的表达,并且不随定向诱导而变化,提

示D2的表达可能在干细胞发育的早期阶段。本实验

中采用的hNPC-TERT细胞来自人胚胎的脑室下区。

贴壁生长细胞及移植入脊髓后的组织切片免疫荧光

染色证实该神经前体细胞在移植前后都有蛋白水平

的D2受体表达,进一步应用该受体特异、高亲和力

拮抗剂的放射性标记物—3H-raclopride进行受体定

量分析表明:hNPC-TERT细胞表面有较大数量D2

受体表达(8×104/cell)。脊髓内D2受体主要分布

在灰质后角中间背侧下丘脑-尾侧丘脑投射区(rexed’s layer)[10],rexed’s layer仅由少数几层细

胞组成,灰质其它部位的浓度更低,白质内无D2

受体。移植细胞与脊髓D2受体表达水平的显著差异,将有助于从受者脊髓组织区分出外源性hNPC-TERT细胞。

150 核技术第30卷

D2受体表达异常与众多中枢神经系统疾病密切相关,因而PET显像剂的研究非常活跃,品种很多。多巴胺D2受体显像剂有很多种,其中,11C-raclopride在国内外应用最为普遍。本实验中,应用3H-raclopride进行的受体分析表明:hNPC-TERT细胞与raclopride之间具有较强的亲和力(K d=1.518 nmol/L)。

移植手术损伤的修复过程中,细胞注射部位脊髓和周围软组织血液供应增加,血液内高比例放射性代谢产物的存在,可能导致非特异性显像。HeLa 细胞为人源宫颈癌细胞系,扩增培养容易,与hNPC-TERT细胞大小类似,RT-PCR和移植前、后的免疫荧光染色均表明无D2受体表达。重建后的PET各断面图像显示:hNPC-TERT细胞移植部位有可分辨的放射性浓聚灶,而HeLa细胞移植部位与本底没有差别(见图2);感兴趣区分析半定量结果的统计分析印证了两组动物显像结果的差异具有显著性。对照组(移植HeLa细胞)的阴性显像,证实了PET图像显示的灶性放射性增高是11C-raclopride与移植入脊髓内的hNPC-TERT细胞表达的D2受体特异性结合的结果,而非创伤导致的局部血供增加、移植手术对血脑屏障(BBB)的破坏、噪声本底分布不均所造成。

除了部分容积效应以外,活体显像图像中肝脏和肠道内聚集了极高浓度的放射性,散射造成的假符合对移植部位的图像贡献较大,移植部位周围组织血池放射性本底都会影响浓聚灶内放射性测量,降低浓聚灶与本底的比值,所以hNPC-TERT细胞移植部位的放射性聚集并不显著。感兴趣区分析显示:hNPC-TERT细胞移植部位的SUV最大值不到HeLa细胞移植部位的2倍,仅为0.979比0.522。采用与活体显像动物相同的移植、麻醉、显像剂注射后,20分钟后断头处死动物,迅速取出脊髓(降低显像剂再分布的可能性),进行PET显像。重建后的离体脊髓PET图像上,hNPC-TERT细胞移植部位的放射性浓聚清晰可见(图3),剖面曲线显示移植部位的放射性比正常脊髓高3—4倍,HeLa细胞移植部位与正常脊髓放射性相似,剖面曲线基本呈直线。该方法比体外放射自显影的方法更加直观、更接近活体显像,同时排除了活体显像中大部分散射假符合和血池本底的干扰,进一步验证活体显像的可靠性。本实验所采用动物体型小,移植细胞数量少,只有3×106个,人用大型PET显像,能够获得肉眼可分辨图像,表明应用核素显像活体示踪干细胞是可行的。

D2受体是一种功能性神经元表达的功能性受体,严格地说,它不是神经干细胞或前体细胞的标志物;另外,中枢神经系统尤其基底核内该受体的浓度很高,而基底节恰是目前细胞移植替代治疗研究的重点部位,例如,Parkinson病的纹状体内干细胞或前体细胞移植治疗,此时,11C-raclopride显像示踪干细胞是不合适的。尽管存在缺陷,D2受体显像比转铁蛋白受体显像在方法上有所改善:应用静脉给予放射性示踪剂,PET显像活体、无创地检测到了移植入体内的前体细胞;示踪剂的物理半衰期和生物半衰期短,对受检者辐射损伤更小,并且易于重复检查。D2受体显像示踪神经前体细胞的成功,使应用核素显像活体监测移植干细胞向服务于临床迈进了一步。

参考文献

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2Hoehn M, Kustermann E, Blunk J, et al. Proc Natl Acad Sci U S A, 2002, 99: 16267—16272

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6丁为民, 何义杰, 田嘉禾. 核技术, 2004, 27(11): 861—864

DING Weimin, HE Yijie, TIAN Jiahe. Nuclear Techniques, 2004, 27(11): 861—864

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BIAN Yanzhu, ZHANG Jinming, LIU Huaijun, et al.

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第2期丁为民等:11C-Raclopride PET显像兔脊髓移植神经前体细胞 151

11C-raclopride PET imaging of neural progenitor cells implanted in spinal cords of rabbits

DING Weimin1 TIAN Jiahe2 YANG Xiaohua3 BAI Jinzhu4 SHEN Li4 ZHANG Jinming2

1 ( Center of Oncology, Zhujiang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou 510282,China )

2 ( Nuclear Medicine Department, The General Hospital of PLA, Beijing 10085

3 , China )

3 ( Department of Neurology, Zhujiang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou 510282, China )

4 (Stem Research Center, Peking University, Beijing 100083,China )

Abstract To probe the possibility of in vivo tracking stem cells implanted in rabbit spinal cords with radionuclide

imaging, 3×106 human neural progenitor cells (hNPC-TERT) were implanted in rabbit spinal cord. D2 receptor

expression of the cells before or after transplantation was quantitatively and qualitatively analyzed with radioligand

receptors assay and immunofluorescence respectively. At 20 min after injection of 11C-raclopride, rabbits received

PET scan or were sacrificed and spinal cords removed and received PET scan. D2 receptor expression of hNPC-TERT

cells was proved by immunofluorescence. Radioligand receptors assay showed that hNPC-TERT cell highly

expressed D2 receptor (B max=8×104) with high affinity to raclopride (K d=1.518 nmol/L). PET (Positron Emission

Tomography) scans on animals showed visible accumulations of radioactivity at hNPC-TERT cell transplantation

sites but not at HeLa cell transplantation sites. The ROI analysis showed a statistical difference between the maximal

standard uptake value on transplantation sites of the two groups. The result was further proved by the ex vivo PET

imaging of spinal cord. The success in displaying the implanted cells in spinal cord provides the feasibility of in vivo

tracking of stem cells after transplantation with radionuclide imaging.

Key words Stem cells transplantation, Positron emission tomography, D2 receptor, Tracking

CLC R817.4, R73-35

11C-raclopride PET显像兔脊髓移植神经前体细胞

作者:丁为民, 田嘉禾, 杨晓华, 白金柱, 沈丽, 张锦明, DING Weimin, TIAN Jiahe, YANG Xiaohua,BAI Jinzhu, SHEN Li, ZHANG Jinming

作者单位:丁为民,DING Weimin(南方医科大学附属珠江医院肿瘤中心,广州,510282), 田嘉禾,张锦明,TIAN

Jiahe,ZHANG Jinming(中国人民解放军总医院核医学科,北京,100853), 杨晓华,YANG Xiaohua(南方医科大

学附属珠江医院神经内科,广州,510282), 白金柱,沈丽,BAI Jinzhu,SHEN Li(北京大学干细胞研究中心,北

京,100083)

刊名:

核技术

英文刊名:NUCLEAR TECHNIQUES

年,卷(期):2007,30(2)

被引用次数:0次

参考文献(10条)

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1.学位论文金波经冠脉自体骨髓单个核细胞移植治疗扩张型心肌病的实验与临床研究2007

骨髓干细胞是具有自我复制和多向分化潜能的多能干细胞,可作为受损心肌组织修复的供体细胞。骨髓单个核细胞(BMMNCs)为一组多潜能干细胞的混合体,在原发性扩张型心肌病(DCM)领域的应用研究尚处于起步阶段,可能为终末期心血管疾病提供新的治疗途径。本课题实验研究部分以新西兰兔为研究对象,经耳缘静脉注射盐酸阿霉素,建立心肌病心衰模型,密度梯度离心法分离自体BMMNCs,应用心导管技术,模拟临床经冠状动脉途径输注,旨在评价BMMNCs移植对阿霉素心肌病新西兰兔心功能及心肌间质重塑的影响;临床研究部分采用随机、对照、前瞻性的临床试验,旨在评价经冠脉自体BMMNCs移植治疗DCM的有效性和安全性,并初步探讨其内在机制。

第一部分:经冠脉自体骨髓单个核细胞移植治疗扩张型心肌病的实验研究。

目的:

建立新西兰兔扩张型心肌病模型,应用光镜、电镜、心肌核素显像和血流动力学指标评价该模型;密度梯度离心法分离自体BMMNCs,应用心导管技术,模拟临床经冠状动脉途径输注,旨在评价BMMNCs移植对阿霉素心肌病新西兰兔心功能及心肌间质重塑的影响。

方法:

经耳缘静脉注射盐酸阿霉素建立新西兰兔DCM模型,血流动力学指标和血清BNP测定评价心功能改变;<'99m>Tc-MIBI 心肌灌注显像明确正常组和模型组心肌灌注的差异;光镜观察心肌组织形态学特点;透射电镜观察心肌组织超微结构的改变。将存活兔随机分为冠脉移植组和对照组,经塑性的4F造影导管,冠脉内输注DAPI标记的自体BMMNCs,术后4周评价BMMNCs的分化和转归,测定血流动力学指标和血清BNP评价心功能的改变;左心室心肌CVF、MMP-2和MMP-3的半定量分析评价BMMNCs移植对心肌间质重塑的影响。

结论:

兔阿霉素心肌病模型能够较好地模拟临床病理生理过程,为干细胞移植治疗DCM的基础研究提供理想的动物模型;经冠脉自体BMMNCs移植治疗阿霉素心肌病新西兰兔,利于植入细胞在心肌组织中富集,改善心功能,并通过抑制MMPs 的应激性改变而延缓心肌间质重塑中胶原代谢进程。

第二部分:经冠脉自体骨髓单个核细胞移植治疗扩张型心肌病的临床研究。

目的:

采用随机、对照、前瞻性的临床试验,旨在评价经冠脉自体骨髓单个核细胞移植治疗扩张型心肌病的有效性和安全性,并初步探讨其内在机制。

方法:

连续入选28例扩张型心肌病患者,随机分组,细胞移植组(16例)行经冠脉自体BMMNCs移植联合标准药物治疗;对照组(12例)仅接受标准药物治疗。临床随访6个月,应用超声心动图评价心脏收缩功能和几何参数改变;PET/CT评价<'13>N-NH3 心肌灌注显像和<'13>F-FDG 心肌代谢显像的变化;SPECT评价<'99m>Tc-MIBI心肌灌注的改变;血清氮末端脑钠素前体(NT-proBNP)测定间接评价心功能的改变;6分钟步行试验评估运动耐力;明尼苏达心衰问卷评价患者生活质量。

结论:

经冠脉自体BMMNCs移植治疗扩张型心肌病安全而有效,可能是通过BMMNCs 转分化为心肌细胞和血管内皮细胞而改善心功能。

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脑的基本结构

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) 大脑皮层的结构是什么? 皮层神经元都是呈层状排列的,而且绝大部分神经元胞体与脑的表面平行。 分子层: 最靠近表面的神经细胞层, 由一层无神经元的组织将皮层与软脑膜分隔开。 它们至少都有一层细胞,伸出大量的称为顶树突的树突,这些顶树突会伸入到第一层,在那里形成众多的分叉。细胞骨架:微管;微丝;神经丝 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? 轴浆运输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 分子马达:驱动蛋白动力蛋白 应用:追踪脑内突触连接 什么是离子通道,它的类型? 是各种无机离子跨膜被动运输的通路。生物膜对无机离子的跨膜运输有被动运输(顺离子浓度梯度)和主动运输(逆离子浓度梯度)两种方式。被动运输的通路称离子通道。 离子通道的开放和关闭,称为门控(gating)。根据门控机制的不同,将离子通道分为受体门控离子通道和电压门控离子通道。 动作电位的兴奋性周期性变化 绝对不应期:兴奋性为零,阈刺激无限大,钠通道失活。相对不应期:兴奋性从无到有,阈上刺激可再次兴奋,钠通道部分复活。 超常期:兴奋性高于正常,阈下刺激即可引起兴奋,膜电位接近阈电位水平,钠通道基本复活。 低常期:兴奋性低于正常,钠泵活动增强,膜电位低于静息电位水平。 生理意义:由于绝对不应期的存在,动作电位不会融合。。神经元信息传导与动作电位:作电位双向传导,通过极化与去极化。神经元之间是单向传导。 神经细胞在静息状态下,是外正内负的静息电位(外钠内钾)。当受到刺激,细胞膜上少量钠通道激活,钠离子少量内流,膜内外电位差减小,产生局部电位。 当膜内电位到达阈电位时,钠离子通道大量开放,膜电位去极化,动作电位产生。随着钠离子的进入,外正内负逐渐变成外负内正。 从变成正电位开始,钠离子通道逐渐关闭至内流停止,同时钾离子通道开放,钾离子外流,膜内负值减小,膜电位逐渐恢复到静息电位,由于在正常情况下细胞膜是外钠内钾,此时却是外钾内钠,所以这时钠-钾泵活动,将钠离子泵出,钾离子泵回,恢复静息状态。此时完成一个动作电位的产生。传递是依靠局部电流传递的。 神经系统的发育过程:源于外胚层;神经板→神经沟→神经管(整个神经系统的由来);神经褶→神经嵴(所有外周神经元的细胞体和神经元由来) 胚胎发育第13天外胚层的细胞增生形成原条;原条前末端细胞形成原结; 原结和脊索诱导神经板形成,神经板中线凹陷发育为神经沟; 神经沟进一步凹陷加深,沟两侧边缘融合成神经管;(此过程称神经胚形成,在第四周末完成神经系统的早期发育); 神经管的背部细胞向外迁移形成神经嵴,神经嵴最后发育为外周神经系统;神经管则发育为CNS; 神经管的头端膨大发育为脑;脊髓与胚胎的体节发生相适应成为节段性结构(31); 三胚层的构造和最终的发育 内胚层:发育成呼吸系统和消化管; 中胚层:最终发育成结缔组织、血细胞、心脏、泌尿系统以及大部分内脏器官; 外胚层最终发育成神经系统和皮肤。 神经胚的形成?神经板发育成神经管的过程称为神经胚形成 神经管是什么?为脊椎动物及原索动物的神经胚期所见到的一种最明显的变化,神经板闭合作为中枢神经系统最初原基的神经管形成过程的总称。 神经细胞增殖的舞蹈表演 室层中一个细胞的突起向上延伸至软脑膜; 该细胞的细胞核从脑室侧迁移至软膜侧;同时细胞DNA 被复制; 含复制所得的双倍遗传物质的细胞核,重新回到脑室侧;细胞突起从软膜侧缩回; 细胞分裂成两个子细胞。 神经细胞的分化过程 较早分化的较大神经元先迁移并形成最内层,依次顺序向外; 而较晚分化的较小神经元则通过已形成的层次迁移并形成其外侧新的层次; 不论皮质的什么区域,其最内层总是最早分化,而最外层则最后分化。 备注:放射胶质细胞是一切神经干细胞的来源 神经元迁移方式是怎样的?分为以下两种方式: 放射性迁移(细胞引导端先移动,再带动其他部分) 切线性迁移(整个细胞一起移动) 备注:神经细胞迁移有缺陷(起始过程缺陷,迁移过程缺陷,分成缺陷,终止信号缺陷) 生长锥的概念:位于轴突的尖端,呈扁平掌形结构,是神经轴突生长的执行单元。向外部突出丝状伪足,在内部的微管、微丝构成的动力骨架支撑下进行生长。膜表面富含不同的感觉器和黏接分子,感受环境中适宜的生长方向,从而决定轴突生长导向。 成年脑神经元再生(热点问题) 概念:指成年脑内持续产生有功能的新生神经元的现象。神经发生区(即脑内能够产生神经元的区域)所要满足的条件: 1)神经前体细胞 2)域的微环境能够适应神经元再生什么是马赫带 定义:马赫发现的一种明度对比现象。它是一种主观的 边缘对比效应。当观察两块亮度不同的区域时,边界处 亮度对比加强,使轮廓表现得特别明显。 原理:通过水平细胞实现的; 作用:提高边缘对比度,增强分辨能力。 1.通路(What通路) –形状和面容识别:V1→V2 →TE(颞下回前部) –颜色:V1 →V2 →V4 →V8 → TEO (颞下回后部) 2.通路(Where或How通路)运动和深度:V1 →V2 → V5(MT) →顶叶后部 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) 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; 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; 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; 神经系统活动的基本过程是反射;不受意识控制的神经 系统活动就是反射;实现反射活动的神经通路称反射弧; 进行信号转换处理的中枢部位称神经中枢; 反射弧的基本组成:感受器、传入神经、神经中枢、传 出神经、效应器;反射弧最简单的结构是由2个神经元 组成的单突触反射(如膝跳反射), 胞体内的嗜染色质在碱性染料着色后呈现颗粒状或块状 或虎斑纹样----尼氏体----本质为粗面内质网,核糖核蛋白 体为其主要成分,轴丘部位无尼氏体分布,是组织学确 定轴突的依据之一; 树突和轴突;轴突:从胞体或树突主干的基部发出,只一条; 起始段细;表面光滑,粗细均匀;有髓或无髓;不含核糖体及 粗面内质网(尼氏体); 树突:从胞体发出一至多条;起始 段的树突主干最粗,其胞质成分与核周质者相同;分支逐 渐变细,一般不均匀或表面有小棘;一般无髓; 传导信号和处理信息的结构都是以神经元为单位相互连 接成的神经网络;神经元在结构上只是相互接触而不相 通; 神经元膜相互接触并可以传递信号的特化部位称突触, 有化学性突触和电突触两类; 有髓神经纤维是周围神经系统中雪旺细胞(神经胶质细 胞的一种)以伪足样结构包绕轴突呈螺旋包绕8-12层, 相 邻雪旺细胞间的轴突裸露区称为郎飞结;传导动作电位 的方式是”跳跃式”传导 细胞的兴奋特性:几乎所有的细胞的膜两侧存在一定的 电位差(静息电位);有部分细胞在受到刺激时,能产生短 暂的,快速的跨膜电位变化,这种变化还可以沿细胞表面 主动向远端扩布; 在受到刺激后能产生可扩布电位的细 胞是可兴奋细胞; 可兴奋细胞未受到刺激时存在的跨膜 电位称静息电位; 对细胞膜内外两侧溶液中带电离子化学成份分析表明,外 液的主要成分是氯离子,钠离子;内液中主要为钾离子以 及与钾离子维持电中性的阴离子. 细胞膜在静息状态下 (未受到刺激),只对钾离子有中等的通透性,而对其他离子 的通透性很小;浓度差产生的扩散力驱动钾离子向胞外 扩散; 随着钾离子向胞外扩散,膜两侧逐渐形成外正内负 的电位差,电位差产生的库仑力(静电力)阻止钾离子的向 外扩散; 当驱动钾离子向外扩散的扩散力和阻止钾离子 向外扩散的静电力达到平衡时,钾离子的净移动为零,这 一离子扩散平衡时的跨膜电位称为—平衡电位(此时的 状态称极化状态);由于此平衡电位是钾离子扩散达到平 衡造成的,故称为钾平衡电位; 动作电位的特性:在生理条件下,动作电位触发于轴丘并 沿轴突向末梢传导;动作电位有阈值现象; 动作电位遵循”全或无”原则,其大小与刺激强度无关, 与传导的距离无关;刺激后产生兴奋有一个潜伏期,潜伏 期与刺激强度有关; 动作电位产生后,产生动作电位的部位的兴奋性经历规律 性的变化:绝对不应期,相对不应期,超常期;低常期; 动作电位所具有的特性的意义:限制传导频率;不会发生 重叠总和;不会在细胞表面来回往复振荡; 动作电位时相与兴奋性的关系(1)绝对不应期---钠离子通 道处于失活状态;(2)相对不应期---钠离子通道部分复活, 部分失活状态;(3)超常期---钠离子通道全部复活,膜电位 未恢复静息水平;(4)低常期---钠-钾离子泵活跃作用,导致 膜出现后超极化; 神经元的信号活动取决于跨膜电位的迅速变化;只有离 子通道才能实现;因此,它是信号转导的基本元件; 神经信息从一个细胞传到另一个细胞的过程---传递;神经 元间信息传递的方式有两类:化学传递与电传递; 神经元间实现信息传递的相互联系的特化结构:突触; 化学性传递又分为经典突触传递和非突触性传递; 经典突触的结构:由突触前成分(轴突末梢),突触间隙(细 胞的间隙),突触后成分(胞体,树突或肌细胞膜)组成; 递质的量子释放: 递质的释放以囊泡为单位,以胞裂外排 形式将一个囊泡的递质(为最基本单位量)全部释放出去, 递质释放的总量取决于参与释放的囊泡总数;递质释放 的总量总是囊泡包含的递质量的整数(量子)倍; 释放的 囊泡总数与动作电位的大小相关;动作电位的大小与静 息电位相关; 经典化学突触传递的效应:(1)兴奋性化学突触:突触 前成分释放兴奋性递质,使突触后膜去极化(兴奋性突触 后电位EPSP,可总和);达到阈值则产生动作电位;从而使 神经信号跨过突触;(2)抑制性化学突触:突触前成分 释放抑制性递质,使突触后膜超极化(抑制性突触后电位 IPSP);膜电位要到达阈电位水平更难, 突触传递的抑制作用(1)突触后抑制: 突触前成分释放 抑制性递质,使突触后膜超极化,由于突触后膜阈值升高, 兴奋性下降;这种抑制作用发生在突触后膜,故名----突触 后抑制; (2)突触前抑制: 突触后膜的兴奋或抑制程度 与递质和受体结合的量相关;递质的释放量与突触前成 分的动作电位的大小有关,动作电位的大小与静息电位的 大小有关;降低突触前膜的静息电位(局部兴奋,去极化), 最终导致突触后神经元受到抑制,这种抑制作用发生在突 触前成分,故名---突触前抑制; 电突触在组织学中为细胞的缝隙连接;通道中的微孔道 直径为2纳米,离子及小分子可通过,使两侧胞质连通起来 (机能合胞体结构);通道构象变化使通道的通透性发 生改变; 缝隙连接是细胞间电活动由一个细胞直接传导 到另一个细胞的低电阻通道,因此,它实现传导速度快,高 保真性及双向性;其意义是使两邻的可兴奋细胞活动的 同步化 电突触传递的特点:无时间延搁;不易受环境因素的影响; 传递定型化的兴奋性信号;双向传递; 经典化学突触传递机制是电信号转化为化学信号,再转 化为电信号或其它化学信号;有时间延搁;易受环境因素 的调制(短时间或长时间地改变传递效率,对学习,记忆非 常重要);可传递兴奋性信号,也可传递抑制性信号;单向传 递; 轴丘是发放动作电位的关键部位,因为轴丘有最高密度 的电压依赖性钠通道,且阈值很低; 神经元依两个特性编码信息:(1)放电频率---编码强度以 及时间-强度变化的内容;(2)投射部位---编码信息的空 间位置,性质特征等内容; 神经整合作用:(1)电紧张电位:突触电位的跨膜被动 扩布随着与突出电位产生部位的距离和时间而衰减---电 紧张电位;在神经细胞膜上产生的绝大多数突触电位均 低于阈电位,只能以电紧张的形式被动扩布;(2)空间和 时间总和:一个神经元上可以形成成千上万个突触,有兴 奋性的,也有抑制性的;任一时间内,一部分突触激活,或产 生EPSP,或产生IPSP,这种分级突触电位的特殊性是能够 总和和叠加.如果产生足够数目的EPSP,总和后轴丘膜电 位达到阈电位便可触发动作电位; 时间总和:发生在不同时间内的突触后电位的总和现象 称为时间总和; 如果一个传入神经元连续而快速发放一 系列动作电位,在突触后细胞上最早产生的突触电位在后 续电位到达前还没有消失,因此,后续的突触电位在时间 上总和; 空间总和:发生在神经元表面不同位点的突触后电位的 总和称为空间总和; 人体通过感觉了解内部和外部的世界;所有的感觉源于 感觉系统的活动;各类刺激兴奋不同的感受器,产生感觉 信号;在感觉通路中经过复杂的加工处理传到中枢,形成 感知; 感受器是一种换能装置,把接受到的各种形式的刺激能量 转换为电信号,再以神经冲动的形式经神经纤维传入到中 枢神经系统------转导; 感受器就是一级传入神经元的末 梢终端,接受刺激直接产生去极化(感受器电位);刺激加大, 可以产生动作电位; 皮肤感受器的分布特点:在皮肤表面呈点状分布; 不同的 感受器在身体的不同部位分布的密度不同; 感受器有适应现象:超时连续刺激时感受器的反应性减 弱; 根据感受器产生适应的时间长短,可分为:慢适应性感 受器(SA)和快适应性感受器(RA); 躯体感觉传导通路的规律:(1)从感受器到形成感觉一 般经过三级神经元接替(突触联系),第一级胞体位于 外周(脑神经节和脊神经节),第二级位于脊髓灰质或 脑干神经核团),第三级位于丘脑外侧核;(2)第二级 神经元发出的突起在上行的过程中向对侧投射;(3)投 射到大脑皮层的中央后回及旁中央小叶; 人体的体表感觉区位于中央后回和旁中央小叶,感觉投 射有以下规律: (1)投射区域具有精细的定位,下肢代表 区在中央后回顶部(膝以下代表区在旁中央小叶后半),上 肢代表区在中间部,头面代表区在底部,总的安排是倒立 的,但头面部内部的安排是正立的;(2)躯体感觉传入向 皮质投射具有交叉的特点,即一侧的体表感觉传入是向对 侧皮质的相应区域投射,但头面部感觉的投射是双侧性的; (3)投射区域的大小与躯体各部分的面积不成比例,而 与不同体表部位的感觉敏感程度,感受器数量,以及传导 这些感受器冲动的传入纤维的数量有关; 平衡感觉是指头在空间的位置和运动的感觉;它的感受 器位于内耳的迷路部分(前庭和半规管); 晕车病:由直线运动感觉的错觉(平衡感受器敏感性过 高)而引起,常伴有一系列的植物性神经系统症状; 对光敏感的感受器有两种:视杆细胞(晚光觉系统),视锥 细胞(昼光觉系统).它们含有感光物质,光刺激可以引起 化学变化和电位变化,从而产生神经冲动; (1)视杆细胞 数量为视锥细胞的20倍,除视乳头和视凹外,分布整个视 网膜;对光的敏感性为视锥细胞的1000倍,主要适应暗视 觉;(2)视锥细胞在视网膜的视凹处最密集,但在视凹5 度外密度明显减少;它对光的敏感性很低,一般不会达到 饱和;因此,视锥细胞适合于明视觉; 视敏度:指分辨物体细微结构的能力;在视网膜的正后方 为黄斑,黄斑中央有一个很小的窝为中央凹(宽约1度),为 视力最清晰区(对应视野的中心,视敏度最高);其感光细胞 为视锥细胞(分布密度大,感光阈值高,向中枢传导时汇聚 作用小); 视觉反射(1)瞳孔对光反射:瞳孔的大小随光的强度变 化而发生变化;(2)光的会聚反射:眼对不同距离的调节 使光线聚焦在视凹; 色觉与视锥细胞有关;有3种类型的视锥细胞,它们分别 含有光谱敏感性不同的视锥色素(视觉的三元色学说); 色盲几乎所有的色盲都是遗传的,其主要原因是视锥细胞 的丧失和异常造成的; 明适应与暗适应(视觉二元理论)在暗视下,由于视锥细胞 的光敏度低,微弱的光不能使之兴奋,此时,光由视杆细胞 感受(最大峰值为500nM),强光导致视杆细胞的感光色 素大量分解(漂白),视杆细胞产生快速放电,人眼感到一片 耀眼的光亮;稍等片刻后,才能恢复视觉;在明视下,光波长 敏感性由视锥细胞决定(最大峰值约为550nM); 人眼从 明亮进入暗处,明处下被漂白的视杆细胞色素还没有恢复, 而视锥细胞的感光色素不能对弱光产生敏感效应,故开始 一段时间看不清楚任何物体;首先由红敏视锥细胞工作, 再经过一段时间后,视杆细胞感光色素逐步恢复,视觉敏 感度逐渐提高,恢复暗处的视力,敏感性提高100万倍; 反射是神经系统最简单的运动形式; 反射是机体对特殊 的内外刺激产生的特定反应.,介导反射的特殊神经环路 称为反射弧; 单突触反射----反射弧中没有中间神经元;多突触反射---- 反射弧中有一个及以上的中间神经元的接替; 反射的可塑性:即可根据体验来修改:习惯化---反复应用 恒定的无害性刺激可以使反射变弱;突触的抑制引起;去 习惯化---刺激的任何改变使反射回到基点;敏感化----反复 应用伤害性刺激,使反射增强; 屈肌反射与对侧伸肌反射:皮肤受到伤害性刺激,受到刺 激一侧的肢体出现屈曲的反应,关节的屈肌收缩而伸肌弛 缓;屈肌反射具有保护性意义,屈肌反射的强度与刺激强 度有关; 刺激强度更大,同侧肢体发生屈曲反射时,出现对 侧肢体伸直的反射活动; 节间反射:刺激某一部位(某一脊髓节段支配)的皮肤,引 起其他脊髓节段支配的肢体的协调活动;如脊蛙的搔爬 反射; 姿态反射:姿态反射的目的是防止身体受外力的影响,使 身体向重心转移,还有助于肢体运动时维持身体重心.肌 肉收缩时涉及到抗重力肌(腿部和背部深层伸肌,上肢屈 肌)和协助重力肌.姿态反射的中枢在脑干, 前庭(迷路)反射:前庭(迷路)反射主要稳定头在空间的运 动方向; 颈反射:转动头部可兴奋颈部肌肉内的肌梭和颈椎关节 的传入神经,使颈部肌肉反射收缩(颈丘反射)和肢体的肌 肉收缩(颈脊反射) 矫正反射:动物被置于异常位置时,它能迅速地矫正自己 的姿位以保持正常的体位;它包括前庭矫正反射和颈矫 正反射;此外还有视矫正反射; 随意运动:是意识上为了达到某种目的而指向一定目标 的运动; 大脑皮质运动区(随意运动)对运动调节的特点: (1)对躯 体的运动调节呈现交叉支配的特点(但头面部及部分颈 部肌肉的运动是双侧性的) (2)具有精细的定位特点,功能 代表区的排列大致呈现倒立的人体投影(但头面部内部 代表区的安排是正立的) (3)大脑皮层运动功能代表区的 大小与运动的复杂和精细程度呈正相关关系; 小脑的功能:小脑协调由大脑皮质驱动的运动,也可自身 驱动运动和学习新的运动技巧;小脑的调控是以反馈或 者前馈的方式进行的; 基底神经节运动的调节:基底神经节---大脑皮层下神经核 团的总称;包括纹状体(尾核,壳核),苍白球,黑质,丘脑下核 等;基底神经节中与运动功能有关的主要是纹状体,而纹 状体的主要传入来自大脑皮质; 睡眠的功能理论:恢复理论----恢复体能;适应理论----逃 避敌害 觉醒与睡眠不是受环境昼夜交替调节的一种被动反应, 而是各自受机体内部不同振荡机制(生物钟)调控的结 果; 非REM睡眠的特征:从此状态被唤醒后,不能回忆有过 的思维活动;在REM睡眠期间,被唤醒者可能会报告清 晰、详细、生动的梦境,并常有离奇的情节; 整个睡眠过程中,非REM睡眠和REM睡眠周期性地交替, 平均大约没90分钟重复一个周期;健康成年人睡眠时间 的75%为非REM睡眠; 胆碱能神经元的活动诱发REM睡 眠; 人类是否需要做梦,我们不知道;但机体需要REM睡眠;选 择干扰REM睡眠处理后,受试者试图进入REM睡眠的次 数大大增加; 现在认为睡眠是一个主动的神经过程,而且要求许多脑 区参与: REM睡眠的控制来自于脑干深部,特别是脑桥的弥散调 制神经递质系统:蓝斑去甲肾上腺素递质系统和中缝核 群5-羟色胺递质系统的放电频率随REM的启始几乎下降 为零;而胆碱能神经元的放电频率急剧上升;有证据显 示,胆碱能神经元的活动诱发REM睡眠; REM睡眠行为疾病:经常在做梦期间有行为活动(梦游); 其神经基础是正常情况下介导REM无张力的脑干系统发 生故障; 将电极放在头皮上可以导出电位变化—脑电,它被认为是 大脑皮层神经细胞动作电位的总和;通常以脑电的特征 划分睡眠的时相; 学习是获得新信息和新知识的神经过程;记忆是对所获 取的信息的保存和读出的神经过程; 非联合型学习:习惯化;敏感化 联合型学习:经典条件反射;操作式条件反射 陈述性记忆:事实,事件以及它们之间关系的记忆,能够用 语言来描述;非陈述性记忆--许多类型的记忆是在无意识 参与的情况下建立的,内容无法用语言来描述; 陈述性记忆和非陈述性记忆的明显差异:(1)通常通过 有意识的回忆获取陈述性记忆;可以用语言描述被记忆 的内容;非陈述性记忆不能。但它可以很熟练地运用技 巧;(2)陈述性记忆容易形成也容易遗忘;非陈述性记 忆需要多次的重复练习,一旦形成则不容易遗忘; 遗忘症:脑震荡、慢性酒精中毒、大脑炎、脑肿瘤以及中 风可以损坏记忆;逆行性遗忘:对症状发生前一段时间的 经历不能回忆,忘掉了已知的事物,即不能从长期储存的 记忆中回忆; 记忆障碍“慢性酒精中毒-----顺行性遗忘症,不能将短时性 记忆转化为长时性记忆;脑震荡,脑溢血,电击,麻醉-----逆 行性遗忘症,不能从长时性记忆中提取信息或丧失记忆内 容; 大脑皮层由感觉皮层、运动皮层和联合皮层组成:感觉 皮层(视皮层、听皮层、躯体感觉区、味觉皮层、嗅觉 皮层);运动皮层(初级运动区、运动前区、运动辅助 区);联合皮层(顶叶联合皮层、颞叶联合皮层、前额 叶); 联合皮层不参与纯感觉和运动功能,而是接受来自感觉 皮层的信息并进行整合,再传到运动皮质,从而控制行 为;起感觉输入和运动输出的“联合作用”;随着动物 的进化,联合皮层由不发达到发达,最后进化到人类高 度发达的联合皮层; 研究大脑两半球功能对称性与不对称性的常用方法 *在单侧半球部分受损或全部受损(如中风或为缓解癫痫 而进行手术切除)的情况下观察病人的行为变化; *单侧颈动脉注射异戊巴比妥钠,选择性地使同侧半球短 暂失活,观察受试者的行为变化; *裂脑实验(手术切断胼胝体),应用严格设计的心理生 理学方法检测两半球的功能; *应用现代脑功能成像技术,观察正常人在进行某种认知 操作时的大脑两半球的活动; 大脑两半球功能一侧化的生物学意义:婴儿在出生前,与 语言相关的大脑皮层区就已经存在左右不对称,即婴儿在 学习语言之前,左半球的结构优势就已经存在;在婴儿或 儿童时期,左半球受到伤害后,经过一定时间,语言功能会

神经干细胞的研究及其应用新进展

神经干细胞的研究及其应用新进展 [关键词] 神经干细胞研究 健康讯: 崔桂萍天津市脑系科中心医院 300060 1992 年, Reynolds 首次成功地从成年小鼠纹状体中分离出神经干细胞( neural stem cell, NSC ),于是“神经干细胞”这一概念被正式引入神经科学研究领域。可以总结为具有分化为神经元、星形细胞和少突胶质细胞的能力,能自我更新并足以提供大量脑组织细胞的细胞。不少文献中还提到神经祖细胞和神经前体细胞,目前认为,神经祖细胞是指比 NSC 更有明确发展方向的细胞,而神经前体细胞是指处于发育早期的增殖细胞,可指代 NSC 和神经祖细胞:与 NSC 相比,二者的分裂增殖能力较弱而分化能力较强,是有限增殖细胞,但三者均属 NSC 范畴。 1. NSC 的起源、存在部位及生物学特征中枢神经系统的发育起源于神经沟、神经嵴、神经管;研究发现, NSC 在神经管壁增殖,新生细胞呈放射状纤维迁移至脑的特定位置;主要存在于室管膜区,在成脑生发区以外的区域也广泛分布,即具有高度可塑性的神经前体细胞。现发现 NSC 的生物学特征为:( 1 )具有自我更新能力;( 2 )具有多向分化潜能,可分化为神经元、星形细胞和少突胶质细胞;( 3 )处于高度未分化状态;( 4 )终生具有增殖分化能力,在有损伤的局部环境信号变化的刺激下可以增殖分化。其中( 1 )和( 2 )是 NSC 的两个基本特征。 2. NSC 的基础研究进展 NSC 的增殖和分化调控是目前 NSC 研究的核心问题,最近的研究资料显示, NSC 的增殖、分化、迁移调控受多种相关因素的影响。神经递质神经递质作为细胞外环境的一员,不仅介导神经元之间和神经元与效应器之间的信号传递,还参与 NSC 的增殖和分化。这些神经递质包括谷氨酸( G1u )、 5- 羟色胺( 5-HT )、 GABA 、甘氨酸( G1y )、乙酰胆碱( Ach )一氧化氮( NO )、肾上腺素与性激素等。 G1u :在脑的发育过程中有高含量的 G1u 表达, Haydar 等发现, G1u 可以通过大鼠胚胎皮质 AMPA/KAR 的激活调节室周区前体细胞的增殖,但 GLU 对室管膜区( SZ )和室管膜下区( SVZ )体内细胞的影响是不同的,它可增加 SZ 细胞的增殖,减少 SVZ 细胞的增殖; GLU 还可促进神经元生长和分化。 5-HT :许多研究表明, 5-HT 在皮质发育、突触形成中起重要作用,抑制 5-HT 合成或选择性损伤 5-HT 神经元则引起齿状回及脑室下区神经元增殖活性下降, 5-HT 可促进胶质细胞分化和髓鞘形成。 GABA : GABA 是成体脑发育过程中主要

常用免疫组化标记物精编版

常用免疫组化标记物公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

常用免疫组化指标的意义 Ki-67为细胞增值的一种标记,在细胞周期G1、S、G2、M期均有表达,G0期缺如,其和许多肿瘤分化程度、浸润、转移、预后密切相关。PCNA(增埴细胞核抗原)。 多数腺癌表达CEA Rb (retinoblastoma视网膜母细胞瘤) 基因是肿瘤抑制基因,调节细胞周期。 P53在免疫组化中均为突变型,阳性率越高,预后约差。野生型半衰期很短 Nm23是转移抑制基因,其阳性表达和肿瘤转移呈负相关。 E-Ca,E钙粘附蛋白,介导细胞间粘连作用的跨膜糖蛋白,其功能丧失引起细胞之间连接的破坏,主要用于肿瘤侵袭和转移方面的研究。 PS2(雌激素调节蛋白),其表达和ER表达有关,可作为内分泌治疗和预后判断的指标之一。 CK18,低分子量角蛋白,主要标记各种单层上皮包括腺上皮,而复层鳞状上皮常阴性,主要用于腺癌诊断。 CK19,分布于单层上皮和间皮,常用于腺癌诊断,肝细胞不表达,而胆管为阳性反应 Hep par 1,肝细胞抗原,正常肝细胞和高分化肝细胞癌阳性,低分化肝细胞癌多弱阳性或阴性。 CK20,用于胃肠道腺癌、卵巢黏液性肿瘤、皮肤Merkel细胞癌诊断。鳞癌、乳腺癌、肺癌、子宫内膜和卵巢非黏液性肿瘤常阴性。 CK7 卵巢、肺和乳腺上皮常阳性,结肠、前列腺、胃肠道上皮阴性。 Villin 绒毛蛋白,正常组织中,villin通常只表达于有刷状缘的细胞上,如胃肠道上皮细胞、胰腺和胆管上皮细胞以及肾实质的上皮细胞中(特别是近曲小管)。Villin在胃肠道癌、胰腺癌、胆囊癌和胆管癌组织中有很高的表达率,具有明显腺样结构的肿瘤上没有villin表达,则这个肿瘤为胃肠道、胰腺、胆囊或胆管来源的可能性极低。 乳腺癌也经常成为女性患者未知原发部位转移癌要鉴别排除的一种疾病。因为在转移癌组织上观察到明显的villin免疫组化阳性染色,则这个肿瘤就极

神经干细胞的应用前景及研究进展

神经干细胞的应用前景及研究进展 生科1301班李桐 1330170031 神经干细胞( neuralstem cells, NSCs)是重要的干细胞类型之一,是神经系统发育过程中保留下来的具有自我更新和多向分化潜能的原始细胞,可分化为神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞等多种类型的神经细胞。具有很多的特性,如自我更新、多潜能分化、迁移和播散、低免疫原性、良好的组织相容性、可长期存活等。目前神经干细胞的分离与体外培养已取得可喜的进展,有关神经干细胞的研究已经成为国内外神经科学领域的热点。 一、神经干细胞的生物学特性 19世纪80年代提出了神经干细胞的概念,它是指一类多潜能的干细胞,能够长期自我更新与复制,并具有分化形成神经元、星形胶质细胞的能力。神经干细胞的主要特征:未分化、缺乏分化标记、能自我更新并具有多种分化潜能。它并不是指特定的单一类型的细胞,而是具有相类似性质的细胞群。Gage将神经干细胞的特性进一步描绘为以下三点,可生成神经组织或来源于神经系统,具有自我更新能力,可通过不对称法、分裂产生新细胞。神经干细胞经过不对称分裂产生一个祖细胞和另一个干细胞,祖细胞只有有限的自我更新能力,并自主分化产生神经元细胞和成胶质细胞。神经干细胞是具有自我更新和具有多种潜能的母系神经细胞,它能分化成各种神经组织细胞表型,如神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞.并能自我更新产生新的神经干细胞,在神经发育和神经损伤中发挥作用。神经干细胞移植、迁移及分化与局部环境密切相关,这种特性为移植及移植后的结构重建和功能恢复提供了依据,为移植治疗不同疾病提供了局可能。 二、神经干细胞的应用前景 1.细胞移植以往脑内移植或神经组织移植研究进展缓慢,主要受到胚胎脑组织的来源、数量以及社会法律和伦理等方面的限制。神经干细胞的存在、分离和培养成功,尤其是神经干细胞系的建立可以无限地提供神经元和胶质细胞,解决了胎脑移植数量不足的问题,同时避免了伦理学方面的争论,为损伤后进行替代治疗提供了充足的材料。研究表明,干细胞不仅有很强的增殖能力,而且尚有潜在的迁移能力,这一点为治疗脑内因代谢障碍而引起的广泛细胞受损提供了理论依据,借助于它们的迁移能力,可以避免多点移植带来的附加损伤。另外,神经干细胞移植也为研究神经系统发育及可塑性的实验研究提供了观察手段,前文提及细胞因子参与调控神经元增殖和分化,通过移植的手段对这些因素的具体作用形式和机制进行探索,为进一步临床应用提供了理论基础。 2.基因治疗目前诱导干细胞向具有合成某些特异性递质能力的神经元分化尚未找到成熟的方法,利用基因工程修饰体外培养的干细胞是这一领域的又一重大进展;另外已经发现许多细胞因子可以调节发育期甚至成熟神经系统的可塑性和结构的完整性,将编码这些递质或因子的基因导入干细胞,移植后可以在局部表达,同时达到细胞替代和基因治疗的作用。 3.自体干细胞分化诱导移植免疫至今为止仍是器官或组织移植的首要问题。前文提到已经证明成年动物或人脑内、脊髓内存在着具有多向分化潜能的干细胞,那么使人们很容易想到通过自体干细胞诱导来完成损伤的修复。中枢神经系统损伤后,首先反应的是胶质细胞,在某些因子的作用下快速分裂增殖,形成胶质瘢。其实在这个过程中也有干细胞的参与,可不幸的是大多数干细胞增殖后分化为胶

血管内皮细胞损伤与血瘀证(一)

血管内皮细胞损伤与血瘀证(一) 50年代以前,对血管内皮细胞的功能仅看作是血管内壁的屏障。目前现代医学认识到血管内皮细胞不仅是血液和血管平滑肌的屏障,而且是高度活跃的代谢库,它能合成多种血管活性物质,从小分子气体的一氧化氮(NO)到肽类大分子内皮素(ET-1)与缓激肽,对血管的舒缩功能与血液的流动性有不可替代的调节作用,对维持正常血液循环有重要的生理意义(1)。本文试从中西医结合角度说明内皮细胞损伤是血瘀证形成的重要原因,研究活血化瘀可从调理内皮细胞功能着眼。 脉与血瘀 关于脉的生理功能,中医学认为脉是容血和行血的器官。经云:“脉者,血之府也”,《灵枢.决气》云:“壅遏营气,令无所避,是谓脉”,指出脉的功能是“令无所避”,脉道通利是血液运行的重要条件,故经云:“脉道以通,血气乃行”,《灵枢.本脏》:“经脉者,所以行血气而营阴阳,濡筋骨,利关节也”。另外,《灵枢.邪客》云:“营气者,泌其津液,注之于脉,化以为血,以荣四末,内注五脏六腑”,营气在脉中化以为血,说明脉在血液的生成中也起一定的作用。 中医学也认识到脉的解剖形态学特点,《灵枢.脉度》:“经脉为里,支而横者为络,络之别者为孙”,将其分为经脉,络脉,孙络,血络,浮络。络脉具有渗灌血气,互渗津血,贯通营卫的功能(2)。 脉一旦受到某种影响而闭塞不通或损伤破裂,从而造成血在脉中的循行不畅或瘀塞不流以及血液外溢,《灵枢.经脉》云:“脉不通则血不流”,《灵枢.阴阳二十五人》云:“其结络者,脉结血不行,决之乃行”。 可见,脉的功能正常是保证血液循行正常的重要条件,脉的功能受损必然与血瘀证的发生有密切关系。 血管内皮细胞与血瘀 中医学所认识的脏象多是功能概念,中医之“脉”与现代医学之“血管内皮”虽不能等同,但较之其他脏腑组织有更大的相关性。血管内皮细胞既有促栓促凝功能,也有抗栓抗凝功能。在正常情况下,血管内皮细胞(EC)表面不会形成血栓,这是因为正常EC具有抗栓抗凝的缘故。EC表面可生成前列环素(PGI2),EC的PGI2合成酶能利用在EC附近或在EC上的血小板所释放的内过氧化物合成PGI2,使PGI2/TXB2的比值维持在一定的平衡水平,PGI2的主要作用使抑制血小板的粘附与聚集,拮抗血栓烷A2,使血管扩张。PGI2可转变为6-酮-PGF1α,PGI2及6-酮-PGF1α可转变为6-酮-PGE1存在于正常血浆内,也有抑制血小板功能和扩血管作用。EC是体内合成NO的主要细胞,NO除了松弛平滑肌以外,进入血液的NO可抑制血小板聚集,抑制血小板粘附于血管内皮下层的胶原等基质,使聚集的血小板解聚。血小板在受损血管内皮下的粘附及积聚是血栓形成的重要启动因素之一。NO和PGI2对抑制血小板激活有协同作用。EC还能生成13羟十八碳二烯酸(13-HODE),可抑制血小板的粘附、聚集和对抗TXA2的作用。 EC可生成抗凝血酶的物质,如粘多糖、抗凝血酶-Ⅲ(AT-Ⅲ)、血栓调节蛋白(TM)、外源性凝血途径抑制物(EPI)。硫酸乙酰肝素与抗凝血酶Ⅲ结合,加速ATⅢ对凝血酶等凝血因子的灭活;血栓调节蛋白与凝血酶结合后,使凝血酶的促凝活性降低并使凝血酶激活蛋白C的速率大幅度提高,激活的蛋白C与蛋白S结合成复合物后具有很强的抗凝活性,能灭活凝血因子V和凝血因子Ⅷ,激活的蛋白C有促内皮细胞释放出组织型纤溶酶原活化剂(tPA)和灭活PAI 的作用。 EC可合成tPA,尿激酶型纤溶酶原活化剂(u-PA),使纤溶酶原转化为具有活性的纤溶酶,将已生成的纤维蛋白或血块中的纤维蛋白溶解。 EC不仅具有抗凝抗栓功能,还具有促凝促栓功能。EC可产生粘附蛋白如P-选择素(Ps,又称

神经干细胞研究介绍

神经干细胞研究介绍 陈晓萍 程君奇 (浙江大学生命科学学院浙江省细胞与基因工程重点实验室浙江杭州310029) 摘要 神经干细胞研究是近年脑科学研究的热点,本文综述了神经干细胞的分离培养方法、脑内迁移路线、发育分化的影响因素以及可能的应用前景。 关键词 神经干细胞 分离 迁移 发育 分化 脑的结构与机能一直是生命科学的研究难题,它以极其错综复杂而又高度易变为特征,至今仍保持着极大的神秘性。近年来科学家对神经干细胞的研究是脑科学领域的重要成果之一,它突破了以往一直认为的成年动物神经细胞不能分裂再生的观念,为神经细胞的发育分化过程,也为神经系统疾病的治疗开辟了一条全新的途径。 1 神经干细胞的分离培养 神经干细胞(N eural stem cells,N SCS)是指具有如下特征的细胞:1)能形成神经组织;2)具有自我繁殖和自我更新能力;3)细胞分裂后能发生分化[1]。 胚胎时期是神经系统快速增长发育的阶段,在这时期脑内的许多部位都存在神经干细胞,这包括大脑皮质、纹状体、小脑等区域。成年后,脑细胞一般不再分裂增殖。以往曾一度认为成年动物神经细胞完全失去了这种能力,但近年科学家在高等哺乳动物(包括人)的脑室管膜下层等区域发现了仍具有增殖分化能力的神经干细胞。另外,在啮齿类动物主管学习记忆的海马区,也发现了神经干细胞的存在[2]。 成年动物脑内的神经干细胞仅仅是保存了能进行分裂增殖的潜能,通常情况下得不到足够的正面刺激信号,因而并不分裂增殖,而是处于静止状态。 从脑组织分离培养神经干细胞需要特殊的条件,目前多采用生长因子刺激和细胞克隆技术。具体有3种方法[3]:1)用无血清培养液将脑细胞分离,再加入具有丝裂原作用的生长因子如表皮生长因子或碱性成纤维生长因子,待原代克隆形成后挑选单个克隆机械分离继续进行亚克隆培养,也可采用单细胞克隆分离;2)用反转录病毒向脑细胞内导入原癌基因,如V2m yc和SV40大T抗原等,部分细胞可因此获得持续分裂的能力;3)从脑组织以外的部位,如胚胎干细胞,经过适当化学因子的诱导,使其定向分化为神经干细胞。 外加化学因子对于维持神经干细胞的分裂增殖能力是必须的。培养液中如撤去外加的化学因子,改用普通培养,神经细胞会很快发生分化,失去分裂增殖能力。 2 神经细胞的发育及脑内迁移路径 神经系统的发育源于胚胎早期的神经管和神经嵴[4],其中的中央管经发育形成脑室系统和脊髓中央管,管腔内表面覆盖的上皮细胞具有活跃的增殖和分化能力,是神经细胞发生的来源。成年后这个区域称为室管膜 室管膜下区。 内径1~2mm的完全闭合的呼吸管。据B landfo rd报道,这种呼吸管中衬有外套膜组织。上述蜗牛的夏眠能从1月持续至6月。同时具有裂口、裂沟和缝合线管的结构有利于气体的循环。在足部和外套膜肌肉运动下,可促使气体交流和循环,贝类学家F ischer曾对冬眠期间的盖罩大蜗牛进行了研究,业已证明其足部和外套膜从未停止过运动。 8)喇叭状口和壳壁上的穿孔 A lycaeinae的种类,其成体的壳口呈喇叭状,其后逐渐缩小成一口颈。在口颈近缝合线的壳壁上有穿孔。A ly caeus属的种类,如A2 ly caeus m ajor壳壁上的孔由内向外通入一覆盖在缝合线上的管。管的截面略呈三角形。此管在缝合线上,略弯曲,呈带状,长约6~7mm,管的末端是盲端,但常破碎,即使不破碎,该管仍可进行气体交换。据分析这个带状结构比通常的贝壳更具通透性。因种类不同,喇叭口的长度有差异,缝合线管内开口到口缘距离也有所不同。喇叭状的壳口可能是为了蜗牛在夏眠期间有一个较大的气室,这与无厣贝类具有的盖膜腔情况相似。由此可以推断A ly caeus和Pup ininae的一些种类缝合线管在内部的开口可能与肺呼吸孔靠得很近。 其他的一些陆生螺类,如R um ina d ecollata和C lausilia的一些种类,在夏眠期间往往胚螺层失去,然而可能也有利于呼吸。破损的一端由内脏分泌的膜封住,这比休眠时螺壳倒下,靠外套膜边缘呼吸更利于气体交换。 (BF) — 8 1 —生 物 学 通 报 2003年第38卷第2期

肿瘤相关循环内皮细胞的分类标志物及其功能研究进展

2009年第36卷第6期中国肿瘤临床?353? ?综述。肿瘤相关循环内皮细胞的分类标志物及其功能研究进展:l: 摘要经典肿瘤新生血管的形成主要包括血管生成(angiogenesis)和血管发生(vaseulogenesis)、均依赖循环内皮细胞(circulatingendothelialcells,CECs)的增殖、迁移、黏附而形成管腔。CECs不仅与血管新生和肿瘤生长、播散有关,还可能作为抗血管生成药物的靶点和反映疗效的标志物。循环内皮细胞膜上可表达多种表面分子,在从幼稚到成熟及活化过程要经历不同的阶段,而不同阶段细胞表达的表面分子有所不同。各表面分子在肿瘤血管新生过程中发挥重要作用。监测可靠的分子标志物量化CECs尤其是活化血管内皮细胞(activatedcirculatingvascularendothelialcells。aCECs),来判定肿瘤新生血管和血管靶向治疗的疗效具有重要意义且已成为临床上的迫切需要。 本文就肿瘤相关循环内皮细胞的分类、标志物及其功能做一综述。 关键词血管生成血管发生循环内皮细胞内皮祖细胞 doi:10.3969/j.issn.1000-8179.2009.06.014 RecentProgressinClassification.MarkersandFunctionofTumor-related CirculatingEndothelialCells XUWenjing,LIKai Correspondingauthor:LIKai,E-mail:likai5@medmail.com.cn DepartmentofThoracicOncology,CancerInstituteandHospitalofTianjinMedicalUniversity,Tianjin300060,China Grantsupport:WUJieping’sFoundationSpecialforClinicalResearch(No.04101002) AbstractTwomajorprocessesbywhichtumorbloodvesselsaredevelopedandremodeledarebasedontheproliferation,migration,andadhesionofcirculatingendothelialcalls(CECs).CECsthereforecontributetotumorneovasculogenesisandpossiblytotheprogressionandmetastasisoftumors.CECsarepossibletar-gets forantiangiogenictherapyandpredictorsoftreatmentefficacy.Inthisreview。wediscusstheclassifica-tion.markersandfunctionoftumor-relatedCECs. KeywordsAngiogenesis;Vasculogenesis;Circulatingendothelialcells(CECs); Endothelialprogenitorcalls(EPCs) 外周血巾的血管内皮细胞称为循环内皮细胞(Circulatingendothelialcells,CECs),包括源于现有血管壁的成熟内皮细胞和源于骨髓的内皮祖细胞或内皮前体细胞(endothelialprogenitorcells,EPCs)。成熟CECs由正常组织血管的内皮细胞经肿瘤分泌的促血管生成凶子激活后进入循环中形成,转变为“活化内皮细胞”(activatedcirculatingvascularendotheliMcells,aCECs),脱落到皿中并迁移到肿瘤部位,参与形成新生血管。另一部分CECs从EPCs分化而来,经历了从幼稚到成熟、活化的不同阶段,表达不同标志。aCECs是形成新生血管的主要成分,在肿瘤生长中起重要作用。故了解其特异标志,以监测血管内皮细胞水平可能有助于反映新生血管生成状态及预测抗血管生成疗效,已成为临床之亟需。 1成熟CECs标志物 ‘成熟CECs呈CD45、CD3、CD4、CDl4、CDllh、CDll7、CDl33等阴性表达和CDl46、CDl05、CD31、CD34、CDl44、CD54、CDl06、vWF、CD62E、VEG--FR一2等阳性表达¨-s]。其中活化的血管内皮细胞(aCECs)呈CD45一、CDl46+、CD54+、CD62E+、CDl05+或CDl06+等表达¨’4】。 1.1共有标志 1.1.1CDl46又名P1H12、S—Endo一1,是粘附分子,表达于所有【ffL管内皮细胞、内皮祖细胞、脐血前体细胞和内皮细胞、活化的T淋巴细胞和间充质干细胞等f5J】。尽管其无特异性,但可与CD31等阳性表达及泛白细胞标志物、造血干细胞标志物等阴性 ?本文课题受吴阶平基金会临床科研专项基金资助(编号:04101002)通讯作者:李凯likai5@medmail.corn.cn

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