综述: 大脑新皮层和神经发育疾病

哺乳动物进化过程中,大脑皮层逐渐增大增厚和脑容量增大,从而构成了脑神经环路复杂性的细胞生物学基础.皮层出现皱褶是非人类灵长类演化的重要特征.成体人脑大约由近860多亿个神经细胞组成,其中,在人脑神经发生高峰,每小时有近400多万个兴奋性神经细胞产生.如此高速的神经生成过程需要精确的细胞与分子调控机制.本文主要讨论调控大脑皮层增大增厚的细胞与分子机制和相关的脑发育疾病.     

大脑皮层在发育和进化中增大及沟回形成的分子细胞机制

非人灵长类动物在向人类的进化过程中,大脑皮层的体积不断增大,其表面沟回结构变得更加丰富,这一过程被认为与人类智力的形成密切相关,是人类大脑高级功能的神经基础。研究表明大脑皮层的大小不但受到编码基因的调控,而且还受到非编码RNA的重要影响。引人关注的是,近年来对有沟回脑的室下区(subventricular zone)外层放射状胶质细胞(outer radial glial cells,o RGs)的研究,揭示了其与大脑皮层沟回形成间的重要联系。本文通过回顾前人的研究,总结了当前在大脑皮层大小调节方面的一些重要进展,探讨了大脑皮层沟回形成的可能分子与细胞机制。     

从近年Nobel奖项看生命科学进展

本文分析了近20年（1989～2008）诺贝尔生理学或医学奖以及化学奖中与生命科学有关的奖项资料.从基因表达调控与基因技术、细胞周期与细胞凋亡的分子机制、细胞信号转导的分子机制、泛素介导的蛋白质降解机制以及病原体研究5个方面进行概要归纳.它展示了近20年生命科学的发展历程,供广大科研、教学人员及研究生参考.     

细胞外调控分子对酸敏感离子通道的功能调控及其机制

酸敏感离子通道(acid-Sensing ion channels,ASlCs)是一类由细胞外质子(H )激活的配体门控阳离子通道.迄今为止,人们在哺乳动物体内已经发现了6种ASICs亚基蛋白,它们分布在多种组织器官中.越来越多的研究表明:ASICs参与了机体的生理、病理过程,如:学习、记忆、痛觉、脑中风和肿瘤.在过去的10年中,人们发现多种内源性或外源性分子可以调控ASICs通道活性.由于这些细胞外调控分子与多种生理和病理功能有关,因此研究细胞外调控分子对ASICs的调控及其分子机制,可以帮助我们更多地了解ASICs功能以及结构信息,也为人们设计ASICs靶点特异性药物提供了理论依据.文章将系统地介绍细胞外调控分子对ASICs的功能调控及其作用机制,特别是该研究领域的最新进展.     

内源性神经干细胞与脑老化的治疗

近十几年研究发现成年人脑神经元可以再生,使人们重新认识老年脑神经细胞的可塑性,它为脑损伤的修复带来新的希望。最新研究表明,神经再生可被调控,是一种新的修复机制。这使得利用内源性神经干细胞治疗老龄相关的神经退行性疾病成为可能。     

大脑皮层神经元放射状迁移的分子调控机制

神经元放射状迁移是一个复杂而又精确的过程,对大脑皮层的正常发育和功能发挥起着不可忽视的作用。近几年来的研究表明,许多重要的小分子分别从不同方面参与对这一过程的调控。对这些分子的调控机制进行深入研究,将有助于我们对神经系统发育机理和相关疾病发病机制的认识。下面就目前已发现的调控神经元放射状迁移的一些关键分子机制进行综述。     

反义c－fos和c－jun抑制IL－1诱导阿片肽分泌

白细胞介素-1(IL-1)及阿片肽作为神经调质参与了神经细胞兴奋性毒性作用.以大鼠大脑皮层神经细胞为研究对象,探讨了IL-1、阿片肽和c-fos、c-jun表达产物之间的关系.结果表明,IL-1β能诱导大脑皮层神经细胞c-fos、c-jun mRNA瞬时短暂表达,15min增高,30min达高峰,c-fos mKNA 2h回至基线水平,c-jun mRNA 8h回至基线水平;联合应用c-fos、c-jun反义寡核苷酸能部分抑制IL-1诱导的大脑皮层神经细胞脑啡肽及β-内啡肽分泌增加,呈一定量效关系,相应意义寡核苷酸无抑制作用.提示IL-1促进大脑皮层神经细胞脑啡肽及β-内啡肽分泌作用部分受Fos和Jun蛋白调控.     

组蛋白去甲基化酶KDM7家族在脑疾病中研究进展

组蛋白去甲基化酶KDM7家族包括KDM7A、KDM7B、KDM7C三种蛋白,主要通过去除与转录沉默相关的特定组蛋白赖氨酸甲基化修饰,进而对基因转录发挥调控作用。目前,对KDM7家族的研究主要集中于其在神经分化、肿瘤发生发展等过程中的作用,而对其在脑神经疾病中的作用却知之甚少。本文从该蛋白家族表观遗传调控机制、结构生物学及其在脑神经疾病中的作用等方面进行了综述,以期为研究其在脑神经疾病中的功能机制提供参考,为理解脑神经疾病分子病理机制以及探索基于该机制的有效治疗靶点带来新的启示。     

氨基酰-tRNA合成酶的胞外功能

氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase,aaRS)的经典功能是为蛋白质的生物合成提供原料。越来越多的证据表明,多种aaRS可以分泌到细胞外,以细胞分子的形式调控细胞乃至生物体的功能,参与和影响某些疾病的发生。分泌型aaRS的功能形式存在三种:全长形式、水解后的短形式和疾病相关突变体。分泌型aaRS可以调控多种靶细胞,包括内皮细胞、免疫细胞和神经细胞。随着研究的不断深入,将丰富人们对aaRS分泌过程、功能机制和在人类疾病中的潜在作用的认识。拟从氨基酰-tRNA合成酶作为胞外细胞分子的角度,简要介绍已报道的分泌型aaRS,其参与调节靶细胞的机制以及影响疾病发生的机理。     

模型动物神经元钙信号检测技术研究与进展

钙是模型动物神经细胞内重要的第二信使,参与细胞多种功能的调节,可以产生多种细胞内信号,这些信号在神经元功能调控及信息传递方面发挥着重要作用.在明确的细胞亚区,钙信号发挥着高度特异性的功能,尤其在大脑皮层中更能反映神经元的活性,因此神经元钙信号的检测对研究大脑皮层功能至关重要.本文综述了模型动物钙信号检测的方法 ,目前比...     

氢气影响大鼠神经兴奋传导的研究

氢气是一种具有重要生物学功能的气体分子,可以用于神经退行性疾病、抑郁、睡眠障碍和毒瘾戒断症状等的治疗和改善,普遍认为和氢气的选择性抗氧化有关,但氢气对神经功能的调控机制尚不清楚。为了探究氢气对神经功能的调控机制,通过脑片膜片钳技术分别检测了氢瞬时作用大鼠大脑切片皮层神经细胞和饮用富氢水（8周）大鼠大脑切片皮层神经细胞的动作电位变化,以判断氢的干预是否能够影响神经兴奋的传导;利用液相色谱质谱联用仪（liquid chromatograph-mass spectrometer,LCMS）检测饮用富氢水（8周）大鼠大脑切片皮层神经递质的含量变化,以进一步探究氢气影响神经兴奋传导的具体机制。结果表明,氢气处理组与对照组相比大鼠皮层神经细胞的阈值电压、动作电位间隔和输入抗阻具有显著性差异（P<0.05）,氢气处理组静息膜电位升高,神经细胞爆发动作电位阈值升高,表明氢气可能对神经细胞膜离子通道的开放和关闭有影响,氢处理能够使皮层神经细胞兴奋性明显降低。大鼠在连续饮用富氢水8周后大脑皮层同样显现出兴奋性降低趋势,经LCMS测定,发现神经递质的含量没有明显变化。研究提示,氢气可能是通过改变细胞内外电荷差异变化或者直接影响神经细胞表面钠、钾等离子通道的打开或关闭,从而实现对神经细胞兴奋性的调节。     

斑马鱼胚胎背腹轴建立的分子机制

脊椎动物胚胎发育起始于体轴的建立,是胚胎早期发育过程中最重要的事件之一。Wnt、BMP、Nodal和FGF等多个信号通路协同调控细胞分化和细胞运动,促进胚胎胚层的形成和空间上的分离,调控胚胎背腹轴、前后轴和左右轴线的分化,为胚胎进一步发育勾勒出蓝图。本文主要综述斑马鱼胚胎背腹轴建立的分子机制,包括背部组织中心简介;母源Wnt/β-catenin信号调控背部组织中心形成的分子机制;BMP信号调控背腹轴建立的分子机制。     

细胞迁移中微丝微管的变化及其信号转导通路研究进展

细胞迁移是一个多步骤协调的过程。在此过程中,细胞骨架蛋白微丝和微管的动态变化提供了细胞运动的主要动力。而迁移的过程又被多种信号分子组成的复杂的网络所调控。本文主要综述了细胞迁移中微丝和微管的变化以及调控此种变化的分子机制。     

热休克蛋白对细胞凋亡信号转导途径的调节

细胞凋亡信号转导目前已迅速成为揭示细胞凋亡分子机制的前沿课题. 由于热休克蛋白(HSPs)在细胞生长调控和凋亡中发挥的重要作用, 人们进行了大量关于热休克蛋白与细胞凋亡信号转导途径调节机制的研究. 研究发现, 热休克蛋白家族的多个成员, 如HSP90, HSP70, HSP60, HSP27等能够在Fas死亡受体途径、JNK/SAPK途径、caspase途径等多个水平发挥调节作用, 并且部分依赖于热休克蛋白的“分子伴侣”作用, 控制着细胞生命进程.     

银杏叶提取物对自由基所致脑神经细胞损伤的保护作用研究

从细胞分子水平,采用大脑皮层神经细胞分离技术,自旋标记技术,酶学方法及细胞染色技术探讨自由基对神经细胞的损伤及ＥＧｂ保护作用。结果显示,用自由基攻击的细胞其自旋标记膜的序参数Ｓ,旋转相关时间τｃ及膜蛋白巯基的Ｓ／Ｗ比对照组高（Ｐ＜０．０５）,提示：受自由基攻击的细胞膜,其流动性比正常减低,且蛋白质构象发生了改变。加ＥＧｂ保护后,可减少自由基引起的膜流动性及蛋白质构象改变,起到保护神经细胞的作用。经·ＯＨ攻击的神经细胞,其ＬＤＨ活性及死细胞比率都比对照组高,而ＥＧｂ对此有保护作用。本文结果说明一定浓度ＥＧｂ可保护大脑皮层神经细胞免受自由基的损伤。     

神经肽对体外培养人胚神经组织细胞生长发育的影响

本文成功地体外培养了人胚背根神经节和大脑皮层神经细胞,并首次通过它们研究了神经肽对种经组织细胞生长发育的影响。结果看出,培养液中加入神经肽后,背根神经节突起长度和密度增加;大脑皮层神经细胞存活数增加,分化神经元增多,胞体增大,突起增长,细胞生长加快,衰老减慢。超微结构观察表明,种经肽可增加细胞内的合成代谢和细胞间的相互连接,减少细胞变性损伤．本实验证实神经肽对神经组织具有种经营养作用,这为神经肽在临床上推广应用提供了实验依据。     

载脂蛋白E在神经系统中的作用

载脂蛋白Ｅ（ａｐｏＥ）在中枢神经系统（ＣＮＳ）生长发育,成熟衰老和损伤修复过程中发挥重要作用。其分子机制是：（１）稳定神经细胞骨架系统;（２）通过ａｐｏＥ受体途径调节神经细胞中胆固醇脂的运输和突触末梢的再生;（３）调控神经元之间及神经细胞与介质之间的相互作用;（４）调节神经细胞的Ｃａ＾２＋离子的平衡。     

神经细胞死亡的细胞和分子机制

神经细胞死亡的细胞和分子机制朱国璋,张永莲,龚岳亭（中国科学院上海生物化学研究所,上海２０００３１）关键词神经细胞死亡,细胞和分子机制无论是在脊椎动物或无脊椎动物的神经系统发育和神经网络构建过程中,在外周神经和中枢神经细胞增殖、分化、成熟的同时,伴随...     

长非编码RNA-Tug1在大脑皮层发育过程中的初步研究

哺乳动物大脑皮层发育过程中,神经前体细胞精密有序地产生不同类型的子代细胞,如神经元和胶质细胞.特异转录因子精确激活或抑制性状决定基因在该过程中发挥决定性作用.最近的研究发现,长非编码RNA(lncRNA)在器官发育和疾病发生过程中发挥重要的基因调控功能,但lncRNA在大脑皮层发育过程中发挥的作用尚不清楚.本研究发现,在小鼠大脑皮层发育过程中,lncRNA-Tug1的表达量随着神经元的产生而显著上调.组织原位杂交显示,在皮层发育的几个关键时期,Tug1广泛分布于背侧前脑神经前体细胞及其子代细胞中.应用小鼠子宫内电穿孔技术敲低Tug1,发现Tug1对神经前体细胞的增殖或分化没有显著性影响.本研究构建了特异针对Tug1转录起始位点上游的TALEN表达载体,在培养的小鼠细胞里发现它们具有显著的切割效率.下一步将在Tug1转录起始位点5′端敲入多聚腺苷酸尾(Poly A)信号片段,以构建Tug1失活小鼠模型,研究Tug1在皮层发育过程中的作用,并探索高效建立lncRNA失活小鼠模型的途径.     

林木木材的分子改良

林木材性决定了木材的用途和价值,人工林木材改良是解决木材巨大及多元化市场需求的重要途径.木材来源于树木维管形成层细胞的分化,其木质部细胞类型和次生细胞壁的结构与化学组成决定了木材品质,对该过程分子调控机制的不断阐明为调控木材品质提供了理论基础.利用基因工程技术进行分子设计育种,调控形成层活动及木质部分化过程和影响次生壁...