神经干细胞的形态
神经干细胞的特征
①有增殖能力。
②有自我维持和自我更新能力，对称分裂后形成的两个子细胞 为干细胞，不对称分裂后形成的两个子细胞中的一个为干细胞 ，另一个为祖细胞，祖细胞在特定条件下可分化为多种神经细 胞。
③具有多向分化潜能，在不同因子下，可以分化成不同类型的 神经细胞，损伤或疾病可以刺激神经干细胞分化。
1． 生长因子： FGF－2（碱性成纤维细胞生长因子－2）在胚胎早期维持神经祖细胞的的生存，促进其 增殖。 ECG（神经表皮生长因子）在发育较晚期促使神经祖细胞增殖和分化。 BDNF（脑源性神经营养因子）及IGF1（胰岛素样生长因子1）主要促进祖细胞向神经元 方向分化。
2． 细胞因子：红细胞生成素、集落刺激因子、白介素家族等影响神经元的发育；BMP （骨架多型性蛋白）促进神经干细胞向星形胶质细胞方向分化。
侧脑室
尾状核
背侧丘脑
豆状核
尾状核与豆状核合称纹状体
成年神经干细胞的研究现状
成年神经干细胞的功能
以前的观点认为成年大脑中的神经元数量是 稳定不变的，由这些神经元构成的神经网络结构 是相对稳定的，神经结构上的可塑性仅发生在树 突、轴突和突触等部位。而目前对神经再生和成 年神经干细胞的研究增加了新的认识。
3． 移植区域的信号：一是选择性调控，即信号只能调节干细胞的存活和增殖而不能影响 其分化方向。二是指导性作用，指特异性指导神经干细胞、祖细胞向特定谱系分化。
4．神经干细胞和神经祖细胞自身产生多种调控信号。
5． Nestin基因和Notch基因：人nestin基因第二个内含子中存在一个（〈400bp区域〉对神 经干细胞起增强作用。这个增强子也对早期神经干细胞其他基因表达起作用，包括Notch 基因。Notch基因是在中枢神经系统发育过程中确定神经元数量的重要调控基因。
异体神经干细胞移植
依据：临床试验表明，移植胎儿脑组织治疗神经系统退行性疾病可以明 显改善症状；在体外培养扩增的NSC移植到脑疾病动物模型脑内的实验 表明，体外培养的NSC移植到脑内后能够迁移分化为特定部位的神经细 胞，其分化方向与所处的微环境密切相关。 问题： （１）但胎脑的来源有限，受伦理和法律上的束缚，限制研究的发展； （２）在研究细胞移植治疗帕金森病时发现,在体外实验中没有必需的 因素干预下, NSC自然分化为多巴胺能神经元的比例只占细胞总数的 0.5%～5%。
因此，诱导NSC向修复所需的神经功能(目的)细胞分化成为研究的 核心问题。
基因治疗
基因治疗是通过特定载体相关外源基因导入体内,使其获得表达,达 到治疗由于某种基因缺陷或突变引起的疾病。
目前神经系统基因治疗常用的靶细胞有：(1)成纤维细胞,来自间充 质,能在体外分裂增殖,具有较高的病毒感染率但植入脑后不能与宿主整 合；(2)永生化神经祖细胞,体外容易进行基因转导和能与宿主整合等优 点,但存在致癌的危险；(3)NSC来源于神经组织,比永生化NSC更能保持 原有的生物学特性,具有分化能力和更好的组织相容性,可以整合到宿主 脑组织并向周围迁移,不形成肿瘤等。
干细胞来源于胚胎、胎儿组织和成年组织如骨髓、脐带等。干细胞 技术最显著的作用就是：能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的 细胞、组织或器官。
干细胞技术是近年现代生物科技继克隆技术、基因工程之后的第三 大科学成就。
它不仅促使人们重新熟悉细胞生长与分化的基本生命原理，也为多 种难治性疾病的治疗带来了划时代的革命。21世纪是生命科学的时 代，也是为人类的健康长寿创造世界奇迹的时代，干细胞的应用将 有广阔前景。
神经干细胞的鉴定
1990年，Lendahl的实验证实，神经干细胞的标志蛋白是神经上皮干细胞蛋 白（nestin）．Nestin在神经胚形成时开始表达，随着神经细胞的迁移和分化的完 成，Nestin的表达量逐渐下降甚至完全停止。目前，Nestin已被用于神经干细胞的 鉴定。
培养的小鼠神经干细胞
胚胎小鼠脑侧室
神经嵴干细胞(neuralcreststemcell，NC-SC)和中枢神经干细胞(CNS-SC)。
NCSC为外周神经干细胞(PNS-SC)，既可发育为外周神经细胞、神经内分泌细 胞和Schwann氏细胞，也能分化为色素细胞(pigmented cell)和平滑肌细胞等。 NSC一般是指存在于脑部的中枢神经干细胞(CNS-SC)，其子代细胞能分化成为 神经系统的大部分细胞。
（3）基因转导：Keyoung 等利用腺病毒为载体,将置于归巢素和Msi1增强子和启 动子控制下的绿色荧光蛋白基因导入人胚胎细胞,然后对胚胎细胞进行体外培 养,只有NSC能特异性地出现绿色荧光蛋白。再利用流式细胞仪进行荧光筛选, 能进一步将NSC收集起来。
（4）免疫磁珠细胞分选法：利用磁珠表面的特异性抗体与NSC表面抗原结合， 在磁场作用下使结合磁珠的NSC与其他细胞分离，从而得到较纯化的NSC。
神经干细胞的分布
胚胎期： 神经干细胞主要分布在大脑的皮层、纹状体、海 马、室管膜下层和中脑等区域。
成年期： 中枢神经系统仍有神经干细胞存在，只不过这些 细胞平时处于静止状态。成年脑区神经干细胞主 要局限在海马齿状回、纹状体和环绕侧脑室的室 脑膜下层。
海马齿状回
侧脑室的室脑膜下层
皮质 髓质 基底核
成年神经干细胞研究面临的问题
1. 成年神经再生和早期发育中的神经生成有哪些不同？ 2. 为什么神经再生只存在于成年大脑的某些特定的区域？ 3. 这些区域的局部微环境对成年神经干细胞的迁徙和分化有 些什么影响？ 4. 成年大脑的神经可塑性的功能意义？ 5. 神经干细胞和认知等高级功能神经活动的关系？
3. 目前得到普遍认可的神经干细胞的概念是由Mckay在1997年提 出的：神经干细胞(neural stem cell，NSC)是指具有分化为神 经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力，能自我更新并能 提供大量脑组织细胞的细胞群。
(Okano et al. 2002)
神经干细胞的分化、增殖及其影响因素
成年神经干细胞对脑损伤的修复作用
control
kindled
Examples of BrdU positive nuclei in hippocampal sections from control
成年神经干细胞导常可能导致疾病发生
正常情况下，成年啮齿类动物大脑中有大量的新生神经元不断 产生，显然这些细胞是来补充已经缺失的神经元，这样成年大脑神经 元数目才能保持相对稳定。研究表明在成年大脑神经再生区域里存在 着普遍的神经元凋亡现象。神经再生活跃区域的死亡细胞数倍于大脑 其他部位，因而干细胞增殖、祖细胞迁徙并且分化成神经元从而替代 死亡的神经元。有人推测，中枢神经系统变性疾病形成的原因就是由 于内源性神经干细胞不能对这些疾病产生的信号起反应，内源性神经 干细胞不能替代变性的神经元，而最终导致老年性疾呆，癫痫，精神 分裂症等神经系统退行性疾病的发生。
小结
成年海马的神经再生与海马功能有着密切关系。学习或奔跑可以改变动 物海马细胞存活或细胞增殖水平，从而增加海马的新生神经元的数目。紧张、 滥用鸦片和癫痫发作等都可以影响到成年海马齿状回新生神经元的增殖和分 化水平。人为减少海马颗粒样神经元的数目，经过处理后的动物其海马依赖 的记忆功能受到损害。
神经干细胞的定义
1. 1989年，Temple等从13天大鼠胚胎脑隔区取出细胞进行培养， 发现这些细胞发育成神经元和神经胶质细胞。其后从成年鼠纹 状体、海马齿状回等处分离出能在体外不断增殖，并具有向神 经元和星形胶质细胞分化潜能的细胞群。
2. 20世纪90年代后，许多实验都证实，人脑内也同样存在神经干 细胞。
研究方法
神经干细胞的来源
来源于神经组织：目前从哺乳动物胚胎期大部分脑区、成年期的脑室下区、海马回 的颗粒下层、脊髓等部位均成功分离出神经干细胞 来源于胚胎：胚胎干细胞( embryonic stem cells , ESCs) 、胚胎生殖细胞 ( embryonic germ cells , EGCs) 等细胞的定向诱导分化而来。 来源于血液系统：骨髓间质干细胞( bonemarrow mesenchymal stem cell s , MSCs) 、成年多能祖细胞( multipotent adult progenitor cells ,MAPCs) ［10］ 及脐血 细胞(umbilical cord blood) ［11］ 。 来源于永生化细胞系：C17. 2 细胞系［12］ 、MHP36 细胞系［13］ 、N T2 细胞系。 体核细胞转移技术获得神经干细胞：将体细胞核植入去核的卵母细胞浆中,再程序 化后形成治疗性克隆,让其发育到一定阶段后在相应部位获得神经干细胞,可重建组 织相容性。
神经干细胞的研究现状 与应用前景
龙跃生
2008年9月26日
主要内容
基本知识
神经干细胞的定义、特点、标志、分布及分化因素等基本知识
成年神经干细胞的研究现状
研究方法
神经干细胞的来源、分离、培养及鉴定方法
应用前景
神经干细胞技术在神经系统疾病治疗中的应用 神经干细胞与神经心理学
基本知识
干细胞的概念
干细胞（Stem cell，SC）是一类具有自我更新（self-renewing）能力 的多潜能细胞，即干细胞保持未定向分化状态和具有增殖能力，在 合适的条件或给予合适的信号，它可以分化成多种功能细胞或组织 器官，医学界称其为“万用细胞”，也有人通俗而形象地称其为 “干什么都行的细胞”。
成年海马神经干细胞产生的新生神经元不仅在形态上与成熟海马神经元 相同，而且对突触刺激有动作电位反应，并且可以有效地整合到神经环路中 去。
人们推测，这些由神经干细胞产生的新生神经元是参与其所在海马区域 的正常功能。神经干细胞和学习记忆关系的研究是复杂的。尽管海马具有记 忆的存储功能，但这种记忆的存储是短暂的，只是为皮层区域的长时程记忆 做时空上的准备。
m-Msi-1
nestin (Sakakibara et al. 1996)