论文总字数：21707字

摘 要

黑腹果蝇，是用于研究神经发育与神经疾病的理想模式生物，其生长周期短，繁殖力强，经济，易操作，基因相对较少。最重要的是，果蝇各信号通路机制在果蝇与人类之间具有很高的保守性，75%的果蝇致病基因可在人类中找到同源基因。其中枢神经系统分为脑和腹神经索，在果蝇发育过程中，从幼虫到成年果蝇，中枢神经组织中腹神经索仍然占据了大部分。而且，果蝇腹神经索皮质区的神经元直径大，便于观察神经元的数量和形态，可以作为中枢神经系统发育的模型，目前关于果蝇腹神经索的研究也主要集中在皮质区，但是关于果蝇神经突触在发育中的精细结构还未能很好的阐明，其精细发育模式，尤其是在电镜下的发育模式人们还知之甚微。本课题选取模式生物果蝇，通过对不同时期果蝇幼虫的腹神经索进行观察，探索果蝇突触中树突的发育模式，从而构建初步的动物神经突触的发育模式，为神经信号的传递等分子机制的研究提供形态学基础。

目的：利用透射电镜，观察分析果蝇幼虫腹神经索的树突在发育过程中超微结构的动态过程，进而研究果蝇幼虫树突结构的发育模式，描绘果蝇腹神经索的树突和突触小体的连接过程，构建初步的动物神经突触的发育模式。

方法：利用常规电镜包埋技术对不同时期的野生型（CS）果蝇进行包埋处理，并置于常规电镜下观察。在透射电镜下，对不同时期果蝇幼虫的突触进行形态学观察，描绘树突在发育过程中超微结构的动态过程。对野生型果蝇CS和突变体果蝇dnl系进行免疫电镜技术包埋以及免疫荧光处理，在电镜下进行观察。

结果：随着果蝇幼虫神经系统的发育，树突神经纤维逐渐完成对轴突神经突的包裹与隔离；在不同时期的幼虫腹神经索中，先后观测到不同寻常的对称结构的树突与轴突的连接方式，以及树突在发育过程中从单突触位点逐渐形成双突触位点、多突触位点的微观过程。

关键词： 树突；腹神经索；发育模式；突触

Abstract

Drosophila melanogaster is an ideal model for the study of neurodevelopmental and neurological diseases. The growth cycle is short, the fecundity is strong, the economy is easy to operate and the genes are relatively few. Most importantly, the Drosophila signaling pathways are highly conserved between Drosophila and humans, and 75% of Drosophila genes can find homologous genes in humans. The central nervous system is divided into brain and ventral nerve cord, in the fruit fly development process, from larvae to adult fruit flies, central nerve tissue in the abdominal nerve cord still occupy most of the. Moreover, the neurons of the dorsal ventricle of the Drosophila melanogaster have large diameters and can be used to observe the number and morphology of neurons. They can be used as a model of central nervous system development. At present, the study of Drosophila melanogaster is mainly concentrated in the cortical area. The fine structure of Drosophila synaptic in development is not well elucidated, and its fine development pattern, especially in the development mode of electron microscopy, is also unknown. In this study, we selected the model of biological fruit flies, and explored the dendritic pattern of dendrites in Drosophila melanogaster by observing the ventral nerve cord of Drosophila larvae in different periods, so as to construct the initial development model of animal synapses, Transmission and other molecular mechanisms to provide a morphological basis.

OBJECTIVE: To study the dynamic process of ultrastructure of dendrites in dendrites of Drosophila larvae by transmission electron microscopy (TEM), and to study the dendritic structure of Drosophila larvae. Synaptic body of the connection process, to build the initial development of animal synapses.

Methods: Wild type (CS) fruit flies were embedded in different periods by conventional electron microscopy embedding technique and placed under conventional electron microscope. Under the transmission electron microscope (TEM), the synapses of the larvae of Drosophila larvae were observed morphological observation, and the dynamic process of the dendrites in the development process was described. The wild type Drosophila CS and the mutant Drosophila dnl line were immunoelectron microscopy and immunofluorescence were observed under electron microscope.

Results: With the development of the nervous system of Drosophila larvae, dendritic nerve fibers gradually completed the encapsulation and isolation of axon neurons. In the larvae of the larvae of the larvae, we observed the unusual symmetrical structure of the dendrites Axon connection, and dendrites in the development process from the single synaptic site gradually formed double synaptic site, multi-synaptic micro-process.

Key words: Dendrites；Ventral Nerves；Developmental Patterns；Synapses

目 录

摘 要 3

Abstract 4

第一章 绪论 7

1.1 神经系统与神经组织 7

1.1.1 神经系统 7

1.1.2 神经组织 7

1.2 突触的结构及功能 7

1.2.1 突触的结构 7

1.2.2 突触前膜 8

1.2.3 突触间隙 8

1.2.4 突触后膜 8

1.2.5 突触的功能 8

1.3 果蝇腹神经索的超微结构研究现状 8

1.4 果蝇的神经系统的形成 9

1.5 果蝇突触中轴突神经突的T-bar结构及其发育 10

1.6 果蝇突触的发育调节 10

1.6.1 突触后粘附分子 DNl1对突触发育的影响 11

1.6.2 突触后粘附分子 DNl2对突触发育的影响 11

1.6.3 突触后粘附分子 DNl3对突触发育的影响 11

1.6.4 突触后粘附分子 DNl4对突触发育的影响 11

1.6.5 果蝇脑肿瘤蛋白DBrat对突触发育的影响 11

1.7 透射电子显微镜 12

1.8 展望 12

第二章 实验材料及方法 13

2.1 实验材料 13

2.1.1 果蝇种类 13

2.1.2 果蝇的培养 13

2.1.3 实验试剂及溶液 14

2.1.4 实验器材 15

2.2 实验方法 15

2.2.1 样品收集及解剖 15

2.2.2 常规电镜样品制备 16

2.2.2.1 固定与漂洗 16

2.2.2.2 脱水和渗透 16

2.2.2.3 样品包埋与聚合 16

2.2.2.4 切片、染色、观察 16

2.2.3 免疫电镜样品制备 16

2.2.3.1 固定与漂洗 16

2.2.3.2 脱水和渗透 17

2.2.3.3 包埋与聚合 17

2.3 实验数据处理 17

第三章 实验结果与分析 18

3.1 果蝇幼虫发育过程中树突的组装方式以及形成多突触位点 18

3.2 果蝇树突在发育过程中对轴突的包裹与分割 20

3.3 果蝇腹神经索突触发育中其他相关发现 23

参考文献 24

致 谢 26

第一章 绪论

神经系统是生物体内进行信号传递最为活跃而高效的部位。其中神经元是信号交流的主要细胞，神经元间进行信息交流的主要结构称为突触。突触传递是神经系统中感觉，学习和自主运动等生理活动的基础。

黑腹果蝇，是用于研究神经发育与神经疾病的理想模式生物，其生长周期短，繁殖力强，经济，易操作，基因相对较少。最重要的是，果蝇各信号通路机制在果蝇与人类之间具有很高的保守性，75%的果蝇致病基因可在人类中找到同源基因[9]。其中枢神经系统分为脑和腹神经索。神经元和神经胶质细胞在果蝇脑和腹神经索外层聚集成明显的皮质区，神经元发出的数量庞大的树突、轴突及其末端的突触小体，共同在腹神经索内部聚集成封闭的髓质区。在果蝇发育过程中，直到成年果蝇，腹神经索依旧占据了中枢神经组织的大部分。而且，果蝇腹神经索皮质区的神经元直径大，便于观察神经元的数量和形态，可以作为中枢神经系统发育的模型。

1.1 神经系统与神经组织

1.1.1 神经系统

通常将哺乳动物的神经系统分为中枢神经系统和周围神经系统，中枢神经系统可分为七个部分：脊髓，延髓，脑桥，小脑，中脑，间脑和大脑半球[20]。周围神经系统主要包括：神经，神经节，神经丛，神经末梢等。

1.1.2 神经组织

神经组织主要包括神经元和神经胶质细胞，神经胶质细胞主要分为两类：大胶质细胞和小胶质细胞。大胶质细胞是神经胶质细胞的主要部分，包括星形胶质细胞和少突胶质细胞。神经胶质细胞具有支持作用，它可以通过钠钾交换维持局部的K 平衡，保证神经元的正常活动。同时，对神经元的功能具有调节作用。神经元是生物体进行信号传递的单位，除了胞体外，它还有两类突起：树突和轴突。树突是胞体向外发出的树状突起，轴突是由胞体的轴丘所发出的。树突和轴突相互之间可以相互连接形成突触，它是神经元之间进行信号传递的特异性单元。

1.2 突触的结构及功能

1.2.1 突触的结构

突触主要分为三个部分,分别是突触前，突触间隙和突触后。突触前密集着大量的突触囊泡（SV），还含有微管，神经丝，线粒体，内质网等结构。突触间隙位于突触前膜和突触后膜之间突触间隙一般为10-30nm。突触后成分主要包括突触后膜，突触下致密小体，突触下网，以及线粒体，内质网等。高等哺乳动物最主要的突触连接形式有三种：轴突-轴突突触，是一个神经元的轴突末梢与下一个神经元的轴丘或轴突末梢相接触[15]。轴突-树突突触，是一个神经元的轴突末梢与下一个神经元的树突相接触。轴突-胞体突触，是一个神经元的轴突末梢与下一个神经元的胞体相接触。

1.2.2 突触前膜

突触扣结与突触后直接相对的特化的单位膜，即为突触前膜，突触前膜有一个特殊的致密区域称为活跃区（AZ）[2]，AZ存在一个由各种蛋白质组成的复杂致密网络称为CAZ。CAZ含有各种多结构域的支架蛋白，如Rab3相互作用分子（RIMs），RIM联接蛋白（RIM-BPs），Bassoon 和 Piccolo，CAST/ELKS/BRP 蛋白，Liprins-α和UNC-13/Munc-13蛋白[3,4,5]。他们共同组成了一个蛋白质网络。Piccolo/Aczonin是一个大约5000氨基酸长度的紧密分子，他的N末端一半扩展到致密区，它的C末端部分定位于致密区边缘。Bassoon与Piccolo/ Aczonin紧挨着定位在一起。RIM和Munc-13的N末端与Bassoon 和 Piccolo的C末端相互作用。CAST/ELKS2与Bassoon ，Piccolo和RIM紧密的进行相互作用[1]。

1.2.3 突触间隙

突触间隙内同样含有电子致密物质，含有糖胺聚糖，糖蛋白和唾液酸等，唾液酸能与神经递质结合并将其转运到突触后膜，糖蛋白也与突触的识别有关。

1.2.4 突触后膜

突触后膜含有致密物聚集，称为突触后致密质（PSD），PSD是突触进行信号传递的主要区域。PSD含有多种蛋白，如细胞骨架蛋白：肌动蛋白，微管蛋白；调节蛋白：通道蛋白和钙调蛋白。PSD也与突触后膜上受体相关联，对信号的传递具有重要作用。

1.2.5 突触的功能

突触是神经元间进行信号传递的主要结构，它主要分为化学突触和电突触两种，其中化学突触是传输信号的主要方式。电信号在神经纤维内传递到轴突，引发轴突内含有神经递质的囊泡与轴突融合，电信号转化为化学信号。神经递质释放到突触间隙，并与突触后膜上的受体融合，从而将化学信号转化为电信号。电突触是突触前产生的电流直接向突触后流入，从而进行信号的传递。

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