神经元变性与再生课件.ppt

1、变性变性（degeneration）神经元死亡性变化的过程神经元死亡性变化的过程再生再生（regeneration）变性神经元结构及功能恢复的过程变性神经元结构及功能恢复的过程变性有两种形式变性有两种形式凋亡（凋亡（apoltosis）坏死（坏死（necrosis）胚胎发育过程中，神经管以分裂的形式产生了超量的神经胚胎发育过程中，神经管以分裂的形式产生了超量的神经元，但在后来神经系统的不同发育阶段，在内外环境各种因元，但在后来神经系统的不同发育阶段，在内外环境各种因素的激活下，启动了程序性死亡基因，而使这些细胞以凋亡素的激活下，启动了程序性死亡基因，而使这些细胞以凋亡的形式被清除掉。的形式被清

2、除掉。出生时，主动死亡停止，神经元不再分裂繁殖，数量保持出生时，主动死亡停止，神经元不再分裂繁殖，数量保持在出生时的水平。到老年时，细胞又开始不断发生凋亡。在出生时的水平。到老年时，细胞又开始不断发生凋亡。凋亡是存在于细胞中的自毁机制。这个过程机体能清除衰凋亡是存在于细胞中的自毁机制。这个过程机体能清除衰老及异常细胞，并在维持很多细胞功能方面有重要作用。老及异常细胞，并在维持很多细胞功能方面有重要作用。细胞发生变异的癌细胞就是因为关闭了细胞内线粒体的这细胞发生变异的癌细胞就是因为关闭了细胞内线粒体的这一调控功能，所以才躲过这一调控机制，不会自我毁灭。一调控功能，所以才躲过这一调控机制，不会自我

3、毁灭。凋亡凋亡指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡，它不是被动的过程，而是神经元的主动的有序的死亡，它不是被动的过程，而是神经元的主动死亡。死亡。一般以细胞核染色质的形态学一般以细胞核染色质的形态学改变为指标来评判细胞凋亡的改变为指标来评判细胞凋亡的进展情况进展情况 细胞凋亡过程中细胞核染细胞凋亡过程中细胞核染色质的形态学改变分为三期：色质的形态学改变分为三期：期期的细胞核呈波纹状的细胞核呈波纹状（rippled）或呈折缝样）或呈折缝样（creased），部分染色质出），部分染色质出现浓缩状态；现浓缩状态；a期期细胞核的染色质高度凝细胞核

4、的染色质高度凝聚、边缘化；聚、边缘化；b期期的细胞核裂解为碎块，的细胞核裂解为碎块，产生凋亡小体。产生凋亡小体。Hoechst 33342 Hoechst 33342 着色，着色，细胞核裂细胞核裂解为碎块，产生凋亡小体解为碎块，产生凋亡小体 Tunel检测，检测，DAB着色着色抗抗Caspase-3阳性阳性，DAB着色着色显示凋亡的一些形显示凋亡的一些形态学方法态学方法坏死坏死出生以后，神经元由于神经损伤、病变、放射线照射出生以后，神经元由于神经损伤、病变、放射线照射及药物中毒等原因而造成的病理性变化以至于最后死亡及药物中毒等原因而造成的病理性变化以至于最后死亡HE着色，坏死细胞，仅剩细胞轮廓

5、，强嗜酸性着色，坏死细胞，仅剩细胞轮廓，强嗜酸性1、顺行性变性（、顺行性变性（Waller变性，华勒氏变性，华勒氏变性）：指周围神经损伤后，损伤部位变性）：指周围神经损伤后，损伤部位远侧段的神经纤维远侧段的神经纤维由近及远由近及远的发生变性的发生变性的过程的过程轴突崩溃轴突崩溃髓鞘崩解髓鞘崩解Schwann细细胞变化胞变化 610d后，变性的轴突被完后，变性的轴突被完一、周围神经的变性一、周围神经的变性（1）轴突崩溃：）轴突崩溃：切断切断12h，轴突变性，呈肿胀和缩窄交替，轴突变性，呈肿胀和缩窄交替的串珠状的串珠状狭窄部断裂，轴突崩溃成为狭窄部断裂，轴突崩溃成为颗粒状颗粒状全吸收。全吸收。（2

6、）髓鞘崩解：）髓鞘崩解：最后由最后由Schwann细胞排出，被细胞排出，被吞噬细胞吞噬而清除吞噬细胞吞噬而清除19h左右，髓鞘切迹变宽，髓鞘退左右，髓鞘切迹变宽，髓鞘退缩并失去板层样结构，郎飞结扩大缩并失去板层样结构，郎飞结扩大髓鞘断裂成分节状结构髓鞘断裂成分节状结构832d之间，髓鞘化学成分变之间，髓鞘化学成分变化，髓鞘进一步崩解成化，髓鞘进一步崩解成1um的的颗粒状，小滴状颗粒状，小滴状Schwann细胞发生与轴细胞发生与轴突和髓鞘相反的变化突和髓鞘相反的变化核糖体、线粒体增加，核核糖体、线粒体增加，核增大，染色体密度增大，溶增大，染色体密度增大，溶酶体成分出现酶体成分出现4d左右，左右，

7、Schwann细胞细胞分裂增殖，并沿溃变的神经分裂增殖，并沿溃变的神经纤维长轴呈带状排列，引导纤维长轴呈带状排列，引导损伤断端再生的轴突新芽伸损伤断端再生的轴突新芽伸向靶结构向靶结构（3）Schwann细胞变化：细胞变化：Waller变性：变性：轴索变性轴索变性：远端轴索肿胀、断裂、崩解，：远端轴索肿胀、断裂、崩解，被吞噬细胞吞噬消化；近端的轴索随后再生并向远端延伸。被吞噬细胞吞噬消化；近端的轴索随后再生并向远端延伸。髓鞘崩解、脱失。细胞增生反应髓鞘崩解、脱失。细胞增生反应：吞噬细胞反应性增：吞噬细胞反应性增生、神经断端远侧生、神经断端远侧Schwann细胞反应性增生或少突胶质细细胞反应性增生

8、或少突胶质细胞增生。胞增生。2、逆行性变性：、逆行性变性：即神经纤维损伤近侧段由远及近的发生变性即神经纤维损伤近侧段由远及近的发生变性由神经断端向胞体进行。一般只扩及由神经断端向胞体进行。一般只扩及12个结间体，其过程与远侧段基本个结间体，其过程与远侧段基本相同，只是方向相反相同，只是方向相反有时近断端轴突变性部位，轴突明显有时近断端轴突变性部位，轴突明显肿胀，形成肿胀，形成10 50um大小的球状或大小的球状或椭圆形回缩球，其内堆积多种细胞器，椭圆形回缩球，其内堆积多种细胞器，此时轴突的连续性丧失此时轴突的连续性丧失由于此时变性的轴突尚连接着胞体，由于此时变性的轴突尚连接着胞体，因此变性同时

9、伴随芽生。但损伤严重，因此变性同时伴随芽生。但损伤严重，累计胞体时，整个近段完全崩解累计胞体时，整个近段完全崩解（1）损伤侧近侧段神经纤维变性）损伤侧近侧段神经纤维变性猫坐骨神经切断后近侧断端的变化猫坐骨神经切断后近侧断端的变化回缩球回缩球 胞体肿胀，核偏位，尼氏胞体肿胀，核偏位，尼氏体消失，其中尼氏体溶解消体消失，其中尼氏体溶解消失的现象称为染色质溶解失的现象称为染色质溶解染色质溶解发生过程染色质溶解发生过程（2）胞体变性）胞体变性细胞发生核溶解和染细胞发生核溶解和染色质溶解色质溶解 神经元变性后，其残片被吞噬，与此同时其周围神经元变性后，其残片被吞噬，与此同时其周围的神经胶质细胞迅速增生而

10、发生胶质化，形成胶质瘢的神经胶质细胞迅速增生而发生胶质化，形成胶质瘢痕并占据变性神经元的原来位置痕并占据变性神经元的原来位置逆行性神经元溃变的归逆行性神经元溃变的归宿：宿：崩解消失崩解消失暂时恢复，后期萎缩暂时恢复，后期萎缩完全恢复完全恢复变性的过程及严重程度变性的过程及严重程度实验动物的种属和成熟程度实验动物的种属和成熟程度损伤部位距胞体距离的远近损伤部位距胞体距离的远近术后存活时间等术后存活时间等（1）胞体反应：）胞体反应：1周左右开始，周左右开始，Nissl体开始重新出现，体开始重新出现，3周左右充满胞体。周左右充满胞体。肿胀的胞体开始消退，核返回原来的中央位置。但完全恢肿胀的胞体开始消

11、退，核返回原来的中央位置。但完全恢复则需复则需36个月。个月。二、周围神经的再生二、周围神经的再生损伤部位近侧段再生，约损伤部位近侧段再生，约10h后，断端膨大形成回缩球后，断端膨大形成回缩球24h内，从回缩球发出多条内，从回缩球发出多条轴突新芽向远侧延伸，一部分轴突新芽向远侧延伸，一部分通过损伤部位进入远侧段的基通过损伤部位进入远侧段的基底膜管内，其中只有一条支芽底膜管内，其中只有一条支芽最终被髓鞘所包绕（其余的支最终被髓鞘所包绕（其余的支芽则逐渐退化吸收）芽则逐渐退化吸收）新芽以每天新芽以每天4mm的速度向的速度向远端生长，最终到达靶器官，远端生长，最终到达靶器官，重新形成突触而恢复原有的

12、机重新形成突触而恢复原有的机能能猫坐骨神经切断后近侧断端的变化猫坐骨神经切断后近侧断端的变化回缩球回缩球（2）神经纤维的再生及突触重建）神经纤维的再生及突触重建当当CNS受到外伤、放射性照射、中毒、严重缺血缺氧、退受到外伤、放射性照射、中毒、严重缺血缺氧、退行性疾病以及炎症等作用时，会发生神经元胞体和轴突变行性疾病以及炎症等作用时，会发生神经元胞体和轴突变性，严重导致神经细胞死亡。性，严重导致神经细胞死亡。（一）受损轴突的变性（一）受损轴突的变性1.顺行性变性顺行性变性2.逆行性变性逆行性变性3.轴突营养失调：轴突营养失调：-为病理状态下轴突发生的形为病理状态下轴突发生的形态学变化，包括轴突肥

13、大和态学变化，包括轴突肥大和萎缩萎缩三、中枢神经的变性三、中枢神经的变性（二）受损神经元胞体的变性（二）受损神经元胞体的变性神经元损伤后的命运：神经元损伤后的命运：1.神经元死亡神经元死亡2.不全恢复，比较常见不全恢复，比较常见3.完全恢复至正常状态完全恢复至正常状态（三）跨神经元变性（三）跨神经元变性与受损神经元形成突触的下一个神经元的变性称与受损神经元形成突触的下一个神经元的变性称顺行性顺行性跨神经元变性跨神经元变性，而上一个神经元的变性称，而上一个神经元的变性称逆行性跨神经逆行性跨神经元变性元变性（四）神经元的基本病变（四）神经元的基本病变神经元是神经元是CNS的基本结构和功能单位，对缺

14、氧、中毒和的基本结构和功能单位，对缺氧、中毒和感染最为敏感感染最为敏感1、神经元急性坏死、神经元急性坏死2、单纯性神经元萎缩、单纯性神经元萎缩3、中央性尼氏小体溶解、中央性尼氏小体溶解4、神经细胞胞浆中包含体形成、神经细胞胞浆中包含体形成5、神经原纤维变性或缠结、神经原纤维变性或缠结1、神经元急性坏死、神经元急性坏死红色神经元（红色神经元（red neuron）：）：-核固缩，胞体缩小变性，胞核固缩，胞体缩小变性，胞浆尼氏小体消失，呈深伊红色浆尼氏小体消失，呈深伊红色鬼影细胞（鬼影细胞（ghost cell）：）：-受酶性分解，坏死后的细胞受酶性分解，坏死后的细胞溶解和消失，但细胞轮廓隐约溶解

15、和消失，但细胞轮廓隐约可见可见原因：原因：缺血缺氧、严重急性中缺血缺氧、严重急性中毒或感染毒或感染2、单纯性神经元萎缩、单纯性神经元萎缩又称神经元的慢性病变，指神经又称神经元的慢性病变，指神经元慢性渐进性变形以致坏死的过程元慢性渐进性变形以致坏死的过程特点：特点：神经元胞体缩小，核固缩，神经元胞体缩小，核固缩，无明显尼氏体溶解，一般不伴炎症无明显尼氏体溶解，一般不伴炎症反应。晚期有明显胶质细胞增生。反应。晚期有明显胶质细胞增生。3、中央性尼氏小体溶解、中央性尼氏小体溶解n病因：病因：病毒感染（如脊髓灰病毒感染（如脊髓灰质炎病毒）、维生素质炎病毒）、维生素B缺乏、缺乏、神经元与轴突断离神经元与轴

16、突断离n特点：特点：神经细胞肿胀，丧失神经细胞肿胀，丧失典型的多极形状而变为圆形，典型的多极形状而变为圆形，胞核偏位，中央尼氏小体崩胞核偏位，中央尼氏小体崩解，进而完全溶解消失或仅解，进而完全溶解消失或仅在细胞周边部有少量残余。在细胞周边部有少量残余。胞浆着色浅而呈苍白状胞浆着色浅而呈苍白状4、神经元胞浆内包含体神经元胞浆内包含体病因：病因：常见于感染、变性疾病常见于感染、变性疾病特点：特点：Parkinson病人的黑质神经元病人的黑质神经元中的中的Lewy小体（圆形、嗜酸性）小体（圆形、嗜酸性）狂犬病人脑皮质锥体细胞胞浆狂犬病人脑皮质锥体细胞胞浆内的内的Negri小体（嗜酸性，圆形）小体（嗜

17、酸性，圆形）Alzheimer（阿尔茨海默病）（阿尔茨海默病）中中Hirano小体（嗜酸性、棒状）小体（嗜酸性、棒状）老年人神经元内的脂褐素等老年人神经元内的脂褐素等Lewy小体小体Alzheimer（阿尔茨（阿尔茨海默病）海默病）中中Hirano小体（嗜小体（嗜酸性、棒酸性、棒状）状）老年人神经元内的脂褐素，常位于大型神经元核周体一侧老年人神经元内的脂褐素，常位于大型神经元核周体一侧5、神经原纤维变性或缠结、神经原纤维变性或缠结常见于常见于Alzheimer（阿尔（阿尔茨海默病）茨海默病）神经原纤维变粗，在核周神经原纤维变粗，在核周围凝结卷曲呈缠结围凝结卷曲呈缠结是神经元趋向死亡的一种是神经

18、元趋向死亡的一种标志标志四、中枢神经的再生四、中枢神经的再生限制高等脊椎动物中枢神经轴突再生的因素限制高等脊椎动物中枢神经轴突再生的因素1、外周比中枢有更好的再生坏境：、外周比中枢有更好的再生坏境：Schwann细胞提供促进损伤轴突生长的营养因子，而细胞提供促进损伤轴突生长的营养因子，而中枢却缺乏这种条件；中枢却缺乏这种条件；中枢和外周都能提供足够的促进生长因子，但中枢神经中枢和外周都能提供足够的促进生长因子，但中枢神经系统另外含有抑制性生长因子；系统另外含有抑制性生长因子；在中枢神经系统，损伤处的星形胶质细胞迅速形成瘢痕，在中枢神经系统，损伤处的星形胶质细胞迅速形成瘢痕，后者在空间上阻碍轴突

19、再生，而小胶质细胞激活引发的炎后者在空间上阻碍轴突再生，而小胶质细胞激活引发的炎症反应使得再生环境进一步恶化。症反应使得再生环境进一步恶化。2、神经元本身的因素、神经元本身的因素-中枢神经元轴突的再生能力随着发育变得越来越弱。中枢神经元轴突的再生能力随着发育变得越来越弱。影响中枢神经再生的相关因素的研究进展影响中枢神经再生的相关因素的研究进展1、在受损的脑组织，星形胶质细胞浸入损伤部位，不仅迅速、在受损的脑组织，星形胶质细胞浸入损伤部位，不仅迅速增殖形成胶质瘢痕，还分泌了大量的膜结合蛋白和分泌性的增殖形成胶质瘢痕，还分泌了大量的膜结合蛋白和分泌性的硫酸软骨素蛋白聚糖，它们对轴突的生长起着强大的

20、排斥作硫酸软骨素蛋白聚糖，它们对轴突的生长起着强大的排斥作用，其中用，其中Versican和和NG-2两种蛋白聚糖已被清楚鉴定。两种蛋白聚糖已被清楚鉴定。2、中枢神经不能再生，还有部分原因是由少突胶质细胞产生、中枢神经不能再生，还有部分原因是由少突胶质细胞产生的抑制性分子介导的。目前已鉴定的抑制分子主要有的抑制性分子介导的。目前已鉴定的抑制分子主要有Nogo、髓鞘相关蛋白（髓鞘相关蛋白（MAG）、少突胶质细胞髓鞘糖蛋白（）、少突胶质细胞髓鞘糖蛋白（OMgp）等，有趣的是这三个分子的抑制作用都是通过等，有趣的是这三个分子的抑制作用都是通过Nogo受体实施受体实施的。的。3、神经元本身因素、神经元

21、本身因素 某些与轴突生长至关重要的蛋白，在中某些与轴突生长至关重要的蛋白，在中枢和外周神经元的表达模式不同，如生长相关蛋白枢和外周神经元的表达模式不同，如生长相关蛋白GAP-43，胚胎期在中枢与外周神经元都有高表达，但神经系统发育成胚胎期在中枢与外周神经元都有高表达，但神经系统发育成熟后它们只在外周表达。熟后它们只在外周表达。神经损伤后人为干预修复的可能性神经损伤后人为干预修复的可能性1、通过抗体封闭、通过抗体封闭Nogo等抑制因子和阻止胶质瘢痕等，等抑制因子和阻止胶质瘢痕等，减少再生不利因素；减少再生不利因素；2、通过局部引入鞘细胞等，力图在局部造成周围神经、通过局部引入鞘细胞等，力图在局部

22、造成周围神经损伤修复内环境等因素，促进再生修复；损伤修复内环境等因素，促进再生修复；嗅鞘细胞（嗅鞘细胞（olfactoryensheathingcells，OECs）是在功能上介于）是在功能上介于施旺细胞和少突胶质细胞之间的一种特殊的胶质细胞施旺细胞和少突胶质细胞之间的一种特殊的胶质细胞,具有神经营养、具有神经营养、抑制胶质增生、瘢痕形成、成鞘作用等。为轴突生长提供了适宜的抑制胶质增生、瘢痕形成、成鞘作用等。为轴突生长提供了适宜的微环境及较强的迁移的特性，使其成为促进中枢神经再生的理想候微环境及较强的迁移的特性，使其成为促进中枢神经再生的理想候选细胞之一。选细胞之一。3、通过基因治疗或者局部给

23、药手段，在局部造成促进、通过基因治疗或者局部给药手段，在局部造成促进神经生长的神经营养物质的存在；神经生长的神经营养物质的存在；基因治疗基因治疗(genetherapy)是向功能缺陷或病变的细胞及组织引入互是向功能缺陷或病变的细胞及组织引入互补的正常基因或治疗性功能基因补的正常基因或治疗性功能基因,使其表达而达到治疗疾病的方法。使其表达而达到治疗疾病的方法。神经损伤后人为干预修复的可能性神经损伤后人为干预修复的可能性4、系统使用小分子神经营养因子，改善损伤相关神经元、系统使用小分子神经营养因子，改善损伤相关神经元存活状况，促进神经纤维尽快长过损伤区域；存活状况，促进神经纤维尽快长过损伤区域；如

24、脑源性神经营养因子（如脑源性神经营养因子（BDNF）、胶质细胞源性神经营养因子）、胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）、神经生长因子（）、神经生长因子（NGF），睫状神经营养因子（），睫状神经营养因子（CNTF）等对中枢神经系统神经元的分化、发育、生长和存活具有重要作用，等对中枢神经系统神经元的分化、发育、生长和存活具有重要作用，并且对多种原因造成的神经损伤具有明显的保护作用。并且对多种原因造成的神经损伤具有明显的保护作用。5、在中枢损伤部位局部引入神经干细胞或通过组织工程、在中枢损伤部位局部引入神经干细胞或通过组织工程手段来修复。手段来修复。神经干细胞是指一类具有分裂潜能和自我更新能力的母细

25、胞，能分神经干细胞是指一类具有分裂潜能和自我更新能力的母细胞，能分化为神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞的能力的细胞。化为神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞的能力的细胞。直接直接替代作用，替代作用，神经保护作用，神经保护作用，神经营养作用神经营养作用细胞及组织移植对神经修复再生作用方面的研究细胞及组织移植对神经修复再生作用方面的研究周围神经移植周围神经移植雪旺氏细胞移植雪旺氏细胞移植胚胎脑脊髓组织移植胚胎脑脊髓组织移植嗅神经鞘细胞移植嗅神经鞘细胞移植胚胎及神经干细胞移植胚胎及神经干细胞移植骨髓基质细胞移植骨髓基质细胞移植活化巨噬细胞移植活化巨噬细胞移植有良好的应用前景有良好的应用前景有许多问题

26、尚未解决有许多问题尚未解决有漫长的路要走有漫长的路要走1.解决神经干细胞定向诱导分化技术解决神经干细胞定向诱导分化技术2.解决神经干细胞安全性问题：如：致瘤性、毒性和解决神经干细胞安全性问题：如：致瘤性、毒性和免疫性等免疫性等3.确认神经干细胞有效性，要证实移植的神经干细胞确认神经干细胞有效性，要证实移植的神经干细胞成活并且与宿主神经干细胞建立突触联系，是否产生成活并且与宿主神经干细胞建立突触联系，是否产生相应神经电活动，是否产生相应的神经递质，是否改相应神经电活动，是否产生相应的神经递质，是否改善了损害的神经功能等善了损害的神经功能等神经干细胞移植的研究：神经干细胞移植的研究：内源性神经干细

27、胞内源性神经干细胞外源性干细胞外源性干细胞Fig.Nissl staining indicates reduced neuronal loss by ginsenoside Rg1 in the cerebral cortex of rat after middle cerebral artery occlusion(MCAO).Fig.Ginsenoside Rg1 inhibits positive expression of ctivated caspase-3 in the cerebral cortex of rats after middle cerebral artery occlusion(MCAO).谢谢！